港珠澳接线工程建设监测方案(二稿).doc

港珠澳大桥珠海连接线隧道工程建设监测方案（系统）1、 工程概况本项目依托的港珠澳大桥珠海连接线隧道工程，是港珠澳大桥的重要组成部分，桥梁、隧道长度占路线总长的 93%其中，隧道有拱北隧道、南湾隧道两座，均为高速公路双向六车道超大断面隧道，由于地质条件复杂多变，隧道是整个工程的重点控制性工程其中，拱北隧道中东段穿越拱北、澳门口岸，沿线密集分布有重要的地表建筑物及地下管线设施；隧道东段陆海交界区域为富含水层，承压含水层与海域水体可能存在紧密联系，局部可能存在强突水软弱地带；隧道基底为软土和砂砾互层；拱北、澳门两口岸之间地面空间狭小，隧道有效走廊带宽度仅为35m，该段隧道不得不变为双层叠加的断面形式，隧道开挖横断面积将超过300m2，为超大断面隧道，围岩稳定与施工安全及对周边环境的影响控制是隧道施工的难题其次，南湾隧道和湾仔隧道穿越将军山自然景区，邻近珠海、澳门两地生活供水水库隧道围岩风化严重，节理、裂隙发育，开挖施工过程中二次应力场的调整形成必将促使围岩裂隙网络的扩展，从而影响其连通性和导水性，威胁到隧道施工安全，并对地表水库及附属设施产生不良影响因此，本项目需要以港珠澳大桥珠海连接线工程建设为对象，为复杂条件下的城市超大断面隧道建设关键技术研究提供必要的及时的监测数据支持。

港珠澳大桥珠海侧接线主要技术标准 表 1-1序号 项 目 主线技术标准1 公路等级 双向六车道高速公路2 设计速度 80km/h3 路基宽度 32m4 设计荷载 公路—I 级5 地震动峰值加速度 0.1g(相当于Ⅶ级)6 设计洪水频率 特大桥 1/300，路基、大、中、小桥 1/1002、 主要目的本监测项目既完成一般第三方监测的任务，同时又紧密结合“港珠澳大桥珠海连接线隧道工程建设关键技术研究”的数据需求，并可与整个工程的三维可视化展示系统实现快速对接本项目拟在对港珠澳大桥珠海连接线工程的结构特点、周边环境分析与预测的基础上，设计建立一套完整的由监测节点网络和监测中心构成的多信息无线监测与预警系统，实现对基坑土体、工程围岩、结构与周边建筑物多种状态参数（应力、应变、沉降、温度及水位等）的实时监测与分析，为工程设计研究提供必要的数据支持其功能还可延伸至对工程结构承载能力、运营状况和性能退化的长期监测和评估，及时发现并消除工程结构的安全隐患，为运营期的科学养护和维修提供有力支持3、 监测方案（系统）3.1 监测系统构成本项目监测系统（港珠澳大桥珠海连接线工程监测系统）包含多个子系统，根据隧道施工段与监测目的进行分组，采用分布式数据管理，并在需要的时候引入信息融合技术进行管理。

本监测系统的架构拓扑图如下图所示图 1 监测系统结构拓扑图●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●远程监测节点可视化展示系统土体压力监测子网一桩体位移 支撑轴力GPRS/CDMAInternet远程监测节点监测子网二远程监测节点数据分析与预警水位监测 多点位移 表面位移不良地质体 岩体结构面预警监测系统的建设从时间上可分为初期和终期两个阶段，在初期勘测和工程设计的基础上，在施工前确定最初的前端传感器的选型和空间配置；随着施工进展和监测数据的增多，根据进一步的分析结果，增加（或者选择性减少）前端传感器，动态调整传感器的网络配置，达到终期阶段当监测网络节点达到一定规模后，需要采用信息融合技术进行处理其具体方式是，监测节点根据数据类型、采集时间、地点、重要程度等信息标度，通过聚类技术将收集到的数据进行本地的融合和压缩，一方面排除信息冗余，减小网络通信开销，节省能量；另一方面也可以通过贝叶斯推理技术实现本地的智能决策本次针对珠澳大桥珠海连接线工程监测系统建设的主要步骤有：（1）需要根据现场勘测，确定监测参量，配备监测传感单元；（2）配备远程监测单元设备；（3）配备并调试采用无线方式与监测中心的通讯；（4）运行期系统仪器设备的保障。

本项目监测系统按监测目的进行监测传感器群的分组，同时兼顾了接线工程关键技术子课题科研内容的数据需求，以分布式动态实时数据管理技术进行监测数据的集成管理该技术是以数据中心为特征的 WSN 网络的重要技术，通过部署或者指定一些节点为代理节点，代理节点根据监测任务收集兴趣数据监测任务通过分布式数据库的查询语言下达给目标区域的节点在整个体系中，WSN 网络被当作分布式数据库独立存在，实现对大量物理目标的的实时、动态的监测■ 拱北隧道：本隧道路线穿越拱北口岸，控制因素较多，主要有拱北口岸风雨廊、免税商店地下工程及地下通道、口岸进出口检查通道、澳门口岸联检大楼、边防五支队办公楼等隧道路段线位与珠海城轨拱北站地下工程距离很近，干扰较大，且处于含水地层，地质条件复杂，需要在设计和施工过程中进行充分监测本项目将对监测对象进行分类，结合监测子网设计组成总体的监测网络，监测对象或目标可分为：明挖段基坑监测、暗挖段隧道监测、周边建筑物与管线监测和工程结构监测◎明挖段基坑监测： （ 建筑密集区富水软弱地层明挖隧道超大基坑， 1100米）需要进行的监测项目有：●土压力监测●连续墙位移监测； ●支撑轴力监测 ●桩体位移监测；●桩体应力监测；●水压水位监测；监测网络布置的说明如下：按照规范，在坑后土体中配置土压力盒监测节点 200 个，在地下连续墙、内支撑中配置应力计监测节点 50 个，在桩顶与连续墙中配置位移监测节点 110个，以获取土体压力分布、连续墙墙体及桩体水平位移、支撑轴力等数据， 在基坑底部基底配置水位、水压、温度传感节点 50 个。

明挖段施工时应保证基坑稳定与周边建筑物的安全监测频度：每天 1~2 次，由监测与预警系统通过监测子网节点管理自动完成监测点位按照类型分别标注在平面图中：◎暗挖段隧道监测：需要进行的监测项目有：●土压力监测●应力应变监测； ●桩体位移监测；●桩体应力监测；监测网络布置的说明如下：配置多点位移计监测节点 15 个（5 个断面） 、围岩表面位移监测节点 50 个（10 个断面） ，以获取隧道分步开挖条件下围岩卸荷损伤破坏演化过程的变形数据，为隧道围岩开挖损伤破坏施工过程力学效应和稳定性演化机理的数学模型和分析方法提供动态反馈，并验证开挖支护步序及开挖支护设计方案的合理性暗挖段施工时应保证隧道自身、地面建筑及地下管线的安全监测频度：每天 1~2 次监测点位按照类型分别标注在平面图中：◎周边建筑物与管线监测：●地面或建筑物沉降监测●建筑物倾斜监测； ●管线监测；●道路沉降监测；●建筑群视频监测（可选） （考虑要点：拱北口岸段对施工沉降及工后沉降控制非常严格）监测网络布置的说明如下：共配置地面与周边建筑物沉降变形的监测节点 40~50 个， ●武警边防五支队办公楼 （沉降、倾斜监测节点各 2 个）●澳门联检大楼 （沉降、倾斜监测节点各 2 个）●武警边防五支队办公楼与澳门联检大楼之间走廊 （沉降监测节点 2 个）●出入境风雨廊 （沉降、倾斜监测节点各 2 个）●拱北口岸免税商场地下通道平面 （沉降、裂缝监测节点各 2 个）●拱北口岸旗楼（免税商场地面建筑） （沉降、倾斜监测节点各 2 个）●拱北口岸西侧车辆出入检查站 （沉降、倾斜监测节点各 2 个）●拱北口岸一站式通道（沉降监测节点 2 个）●广州-珠海城际轨道拱北站（沉降监测节点 2 个）●国防公路（沉降、裂缝监测节点各 2 个）●拱北口岸管线（见拱北口岸内管线分布图） （挠度监测节点 9*3 个）包含：D400 混凝土污水管、D200 混凝土污水管、D500 混凝土污水管、D1400 混凝土污水管、雨水管、DN 不明管线，DN100 消毒铁管、D1000 对澳供水水管，供电管。

监测频度：每天 1~2 次监测点位按照类型分别标注在平面图中：（5）软弱围岩超大断面隧道变形控制的分步联合支护技术和围岩破坏损伤区固结修复技术暗挖 管幕工法在管幕法施工时，钢管之间配置位移监测节点 10 个，应力计监测节点 10 个，为管幕法施工参数调整提供实测数据城区复杂条件下宽体隧道施工过程安全监控及预警预报技术”（对应拱北隧道段）结合具体的研究内容，监测网络的配置说明如下：（1）复杂条件下隧道施工过程的自动监测技术与安全评价方法本研究分配置的大部监测节点与监测子网络一、二（即基坑、隧道开挖影响地面地下建筑物的监测节点以及隧道内的变形监测节点）形成复用在隧道工程影响的范围内进行建筑物和地下管线等的变形监测，包括 1）武警边防五支队办公楼 ；2）澳门联检大楼 ；3）武警边防五支队办公楼与澳门联检大楼之间走廊 ； 4）出入境风雨廊； 5）拱北口岸免税商场地下通道平面； 6）拱北口岸旗楼；7）拱北口岸西侧车辆出入检查站；8）国防公路；9）沿隧道走向分布水管等等 在拱北隧道内部多断面配置多点位移计监测节点、围岩表面位移监测节点, 基于激光全站仪的隧道自动定位监测技术，实现超大断面隧道三维非接触式收敛变形的快速测量。

本子项目研究中对各节点进行自定位功能增强对于地面建筑物的监测节点，采用混合定位方法：手动部署少量的锚节点（携带 GPS 模块） ，其他节点根据拓扑和距离关系进行间接的位置计算隧道内部的节点通过测量导线引入的办法获得与建筑物变形、地面沉降监测节点相关联的相对坐标这样得到的具有统一局部坐标系的位移监测数据，可用以研究建筑物的沉降变化规律及其与隧道开挖施工的关系，采用多物理量综合分析与模糊综合评判建立地面建筑物科学合理的安全评价方法2）隧道施工监测信息管理-快速反馈-预警预报一体化集成技术监测子网络一二三四中所包含的前端传感单元以及多层传感网络的构建与控制软件研发，均与本子项目研究内容密切相关通过无线传感器及数据采集设备，实时自动采集隧道施工中的应力、位移等多元信息，实现隧道施工监测信息的自动实时反馈，形成隧道大范围安全监测信息实时采集与远程传输技术方案 研发形成隧道施工监测信息管理、分析、预警的软件系统，具备数据库管理和查询功能、预警功能及网络监控和权限分级管理功能，业主、监理和技术咨询组等相关单位可以通过网络实时浏览第三方监测成果◎工程结构监测：●表面应变监测●应力监测； ●温度监测；●腐蚀监测；●等等。

监测网络布置的说明如下：在隧道双线会合、分离及桥隧衔接等关键部位配置应力计监测节点 15 个、表面应变计监测节点 15 个、表面测缝计监测节点 10~20 个、支座位移监测节点15 个、温度传感器监测节点 5 个、静力水准仪监测节点 3 个，以获取结构附加应力和沉降变形，分析流变效应对隧道结构的长期影响机理，检验研究提出的软土地区施工对洞身结构的安全性和耐久性影响的数学模型，和延长结构耐久性的工程措施的有效性 在工程结构典型位置钢筋与混凝土交界处取点配置湿度传感器监测节点 3 个，应力计监测节点 3 个，为揭示复杂环境下隧道结构腐蚀的机理，从工程角度防止结构腐蚀的措施提供实测数据共配置 监测节点 40~50 个， ● 监测频度：每天 1~2 次监测点位按照类型分别标注在平面图中：■南湾隧道由于南湾隧道环境保护要求高、邻近供水水库、围岩节理裂隙发育，设计和施工中存在种种技术难点，需要在设计和施工过程中进行及时充分的监测，动态反馈结合具体的研究内容，监测网络的配置说明如下：（1）岩体内部不良地质条件（断层、导水带等）快速探测方法，精细探测与综合解释技术；与（2）岩体结构面几何信息特征的快速量测、不稳定块体识别及三维重构技术。

在软件层面形成概念监测节点，对工程地段存在的断层破碎带、含水带、岩溶等不良地质体空间分布信息，以及工程围岩出露岩体结构面量测结果等，实施汇总和传送，为工程设计和施工提供准确可靠的地质资料，并方便与施工过程可视化系统的对接3）基于申报单位研发的隧道开挖激光定位与变形监测软硬件系统，建立移动式位移监测节点 2 个，配置围岩表面位移光学监测靶标点 25 个（5 个断面），实现岩变形实时监测分析与开挖工。