安全性确保计量管理
由于在设计及施工中常常会出现考虑不到的因素或各种各样的误差，为纠正这些问题，计量管理是非常必要的。在大型地基，桥梁，隧道，水坝，超高层建筑等大型施工中，构造计算时应考虑的地表物理特性值到现在为止还没有被完全掌握。这是因为主要地层的土质均匀与否，地下水的水压等都存在很大的变数，为了解决这些问题，只能采用过大的增加安全系数的方法，这就导致了经济上的浪费。即使在这种假定的条件下施工，仍然有发生大型事故的可能性。所以本公司除在安全诊断时进行必要的计量以外，为预防紧急事故的发生，改善施工方法，也进行短期和长期的计量管理。
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종류 용도 설립위치 설치방향 Tiltmeter 在邻近的主要建筑物安装，计量建筑物的正四方及变形状态，利用分析资料 安装在建筑物主干及底部 粘着或bolting 裂缝测定仪 确测定周围建筑，地表生成裂缝时，裂缝的大小和变化，掌握裂缝扩大速度，在分析其他测定结果时提供 裂缝部位 在裂缝两端安装crack ball后继续测定 震动噪音测定仪 测定挖掘，爆破及装备移动时的震动和噪音，以免发生建筑危险和影响周围居民 附近建筑及有必要时 必要时测定 弹性波实验仪 调查建筑物的应力范围，其结果在内荷力计算时作为参考 根据测定位置进行调整 使用制造弹性波专用锤，取其平均值 Strain guage 调查建筑物的应力范围，其结果在内荷力计算时作为参考 根据测定位置进行调整 分为混凝土用steel用使用瞬间粘合剂粘着 Accelerometer 调查打击构造物时发生的波长加速度，研究施工安全与否时作为参考 根据测定位置进行调整 用Bolting, 或 set anchor固定 Electric Theodolite 调查构造物位移和下降量 根据测定位置进行调整 在三角架或构造物上固定 地下水平位移计 实际测量掘土时周围地表水平位移量和位置，方向及大小，判断各点的反作用力状态 土类墙壁或背面地表 挖掘深度以上，至不冻层 地下竖直位移计 掌握邻近地层的各地层别下降量的变化状态，为确定加固对象和范围及预测最终下降量，与其他测定资料进行比较研究 土类墙壁背面连接建筑周围 挖掘深度以上，至不冻层 地下水位计 测定地下水位变化，应用于各种计量资料，地下水位变化原因分析及确定关联对策 土类墙壁背面软弱地表 挖掘深度以上，至地下水层 间隔水压计 测定挖掘时过剩水压的变化，确定关联对策 背面软弱地表 软弱地表深度别 地表下降计 测定地表下降量绝对值的变化，作为速度判断和预测安全时的参考与各数据进行比较 土类墙壁背面连接建筑周围 冻结深度以上 土压计 测定土压变化，在研究建筑安全性和分析材料时应用 土类墙壁背面 根据各种土类墙壁 荷重计 测定strut, earth anchor等的轴荷重，在研究建筑安全性和分析材料时应用 set anchor 各土层别挖掘时 变形率计 测定土类构造物的各主干和邻近构造物支点及混凝土浇灌等的应力变化，研究变形情况，并制定对策 H-pile strut ,wale,各种钢材和concrete 焊接，粘着，bolting
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计测的一般原则
水中调查(水深调查)初期值的测定应在测点设置之后进行。应在没有充分受到隧道挖掘影响以前实施，并根据挖掘情况测定位移量。并且各项目别测定结果应在同一断面测定，说明解释时互相补充。但特定项目应以重点为主。
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计测侧线间隔的一般基准
2-1) 地表下降测定
1) 为确保隧道及周边地表安全性进行地表下降测定
2) 以土皮为基准进行的策点间隔(终端方向)的一般基准土皮(H)与隧道宽(D)的关系 测点的间隔 (m) 2D < H 20 - 50 D< H < 2D 10 - 20 H < D 5 - 10 3) 横向的测定范围根据隧道挖掘在一直到不受地表下降影响的广范围内进行，在直接受到影响的区间测点间隔应为5m以下。
2-2) 位移及下降测定
1) 地表下降的测定位置应设置于同一断面上
隧道入口 土皮(H < 2D)
(D;隧道方向)施工进行阶段
(周)1，2无破碎带的单层岩 20m 20m 50m 이하 极易受地压影响的软岩 20m 20m 30m 이하 风化岩，土砂 10m 10m 20m 이하 2) 良好相似的土质情况，扩大间隔
3) 地质变化大的情况，缩小间隔
2-3) 断面(B计测)测线
地表变化的把握和根据其结果计划设计的妥当与否或研究初期的实际设计，下面的内容为反映设计，施工的重点
⊙ 在施工的初期进行
⊙ 计测断面应以在有代表性的地质区间设定为原则
1) 在地表每300-500m左右进行为基准
2) 考虑隧道规模和地表条件后决定
- B 计测可省略的情况
施工长度短(200m以下)，地表条件类似的隧道邻近施工情况
地表安全，施工无问题的情况
- 进行计测B比较理想的情况
依据地表条件的变化等对设计进行大变更的情况
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计测仪器的设置及间隔
计测仪器的设置决定了计测全盘的效率，所以，其安装位置一定要达到可以充分完成实验目的的程度，测定时，为防止仪器受到损伤，尽量在近距离安装仪器，以便加以保护。
决定测定位置时，应掌握各测定项目之间的相互关联性，研究各测定断面中测定项目的组合，测定仪器的分配等。此时，以地质中断图，周边建筑物及地上物等为基准。
1-1) 决定计测位置时要点如下
① 在把握岩石栓蓄力，地中位移，反作用力测定等地表，支保变化和内空位移测定等一般的计测和相关其他事务的同时，各支保设施施工初期应正确利用判断计测结果。为防止支保设施之间的互相影响，在支保设施变更后挖掘1D ～ 3D 左右的地方设置。
② 应在规模较大的单层和破碎带，容易诱发地表塌方或地上构造下陷及倾斜的地点选定。
③ 对于预计出现偏压的情况和双窟隧道等以特殊建筑顺序施工的情况，计测仪器的设置不能束缚于对称设置，应预想到各施工阶段中有可能出现的问题进行决定
④ 施工开始后，设计支保样式变更后，计测位置也应随之改变。
1-2) 对于各计测项目，计测位置如下
以在同一断面测定为原则，必须在测定地中位移，喷射混凝土反作用力的有代表性的断面中进行。壁间的相对位移测定以水平侧线为基本进行，为掌握偏压等影响，如有必要增加斜侧线。软弱地表等位移量大的情况，纵方向的测定间隔缩小进行，地表良好位移量小的情况，间隔扩大进行。
1-3) 坑内的地中位移，岩石栓，混凝土喷射反作用力
施工初期，地表条件发生变化时，支保样式变化时安装测定。
1-4) 坑内的地表下降，地中下降，地中水平位移，构造物移动测定
依据坑尽头的情况掌握立体的变化后决定。
1-5) 一般计测间隔例子如下
内空位移测定，下降测定的计测间隔条 件 坑口附近 土皮2D以下
(D:隧道宽)施工初期 施工进行的一定阶段 岩带 地表 (轻岩,弱岩,风化岩) 10m 10m 20m 30m 土沙 地表 10m 10m 10m ~ 20m 20m 地表下降测定时隧道纵端方向的测定间隔
土皮(H)和隧道宽(D)的关系
测点的间隔 2D < H 20 - 50 D< H < 2D 10 - 20 H < D 5 - 10
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日本施工的管理标准
这里对于直径10m左右的隧道，内空位移的计测结果设定为管理基准分成两个阶段运用。
::: 日本施工的管理标准 :::注意level 1 注意level 2 内空位移 位移速度 内空位移 轻岩地表 2 ~ 3cm 5mm/day 继续3天 3 ~ 5cm 塌磊(talus)地表 2 ~ 3cm 5mm/day 继续3天 5 ~ 7cm 沙土 地表 沙质土 2 ~ 3cm 5mm/day 继续3天 3 ~ 5cm 粘性土 3 ~ 5cm 5mm/day 继续3天 5 ~ 7cm 膨胀性地表 10cm 5mm/day 继续3天 20 ~ 30cm 对应方法 根据现场情况进行综合判断决定方法。 尽可能进行多次计测。 应用施工方法变更，追加保护措施，增加支保设施等对应方法。 -
奥地利 alberg隧道管理标准
理想的内空位移量在岩石栓长度的3 ～ 4% 以内设定。内空位移的最大允许量在隧道半径的10%或被使用的岩石栓的10%以内设定。并且，根据计测结果，岩石栓的增加浇灌时间在挖掘后10天的相对位移(d10)150mm以上或第10天的位移量(d10') 10mm/day以上时进行，第2次补修的浇灌时间在挖掘后100天后30天之内相对位移7mm 以下(d' = 0.23/day) 进行设定。
※ 根据内空位移速度第2次补修用混凝土的强度如下
1) 0 ～ 1mm/30天 或 0 ～ 0.03mm/天 : 200kg/cm2
2) 1 ～ 3mm/30天 或 0.03 ～ 0.1mm/天 : 240kg/cm2
3) 3 ～ 5mm/30天 或 0.1 ～ 0.17mm/天 : 320kg/cm2 -
法国工业性管理标准
管理标准对于隧道断面50 ～ 100? 左右以隧道前端(archcrown)的绝对位移为基准设定。虽然一般来讲最大的允许位移量的根据土皮的不同而不同，但大体上为土皮的1/1000左右。但是最大的允许位移量的决定应充分考虑到地表的变化。一天的允许位移量为通过尽头时全部允许位移量的1/5 ～ 1/4左右，一星期过后减少到1/20，最终位移速度应完全与预想相符。
::: 法国工业性管理标准 :::土皮 (m)archcrown最大允许位移量轻岩地表塑性地表10 ~ 501 ~ 22 ~550 ~ 1002 ~ 610 ~20100 以上6 ~ 1220 ~ 40
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施工中产生的现象和解决方案
类别 施工中出现的现象 解决方案 A 解决方案B 通过简单的变动可以解决的情况需要通过增加支保设施等大变动解决的情况挖掘及附近的原地表 坑口不安定 - 挖掘长度过短
- 留核挖掘
- 使用小型地桩等- 使用坑口安定工法(岩石栓等)
- 进行地表改良作业从坑口掉落 - 缩短挖掘时间及进行 shotcrete
- 使用小地桩
- 进行排水处理- 加入坑木 - 进行地表改良作业 截取部位涌水或涌水增加 - 加强shotcrete硬化
- 排水处理
- 使用mesh
- 挖排水沟- 实施排水工法
- 进行地表改良作业shotcrete rock bolt 原地表的支持力不足导致下降增加 - 进行不影响」地表支持力的挖掘
- 在底部加厚shotcrete增加支撑面积- 增加岩石栓
- 缩短bench进行早期排压
- 使用inverter
- 进行地表改良作业底部发生膨胀 - 进行早期浇灌invert - 在invert中浇灌岩石栓
- 缩短bench进行早期排压
- 实施小型bench工法混凝土上升或脱落 - 加入mesh
- 降低涌水压
- 加厚shotcrete- 浇灌岩石栓或增加岩石栓 混凝土裂缝或前端受损 - 加入mesh
- 使用shotcrete- 进行比以前更长的岩石栓施工
- 加入强支保
- 为提高岩石栓的变形能力在plate中插入压缩材料强坑木 强坑木受力增加发生变形 - 强坑木受力增加发生变形 - 进行比以前更长的岩石栓施工
- 压缩坑木进行shotcrete地表及地中下降 地表及地中下降严重，下降速度增加 - 在地表安置长小型管环
- 缩短挖掘时间
- 缩短挖掘使地表早期受压
- 留核挖掘- 缩短bench长度排除invert废压
- 改成invert工法
- 进行改良地表作业地中位移 地中位移扩大或松土带变宽 - 缩短挖掘时间
- 提前浇灌岩石栓时间- 进行比以前更长的岩石栓施工
- 加入坑木.
- 缩短bench早期排压
- 小型bench工法或invert工法内空位移 内空位移量变大，位移速度增加 - 缩短挖掘时间
- 提前岩石栓浇灌
- 缩短bench， invert，时间
- shotcrete进入crack情况制造slikte- 进行比以前更长的岩石栓施工
- 缩短bench早期排压
- 提高岩石栓的变形能力在plate中插入压缩材料
- 小型bench工法或invert工法
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计测项目选定时 应考虑的因素
-1) 挖掘时影响范围内建筑物有无和附近建筑物状态
1-2) 设计时的不确定性的说明
- 设计计算时由外力条件导致的侧压及水压等测定值的误差很大的情况
- 附近位置的施工导致大幅度变形的情况
- 设计计算值与允许值相比较，安全率小的情况 -
日常测定项目
测定项目 检测仪器 地中水平位移 Inclinometer 地下水位及间隙水压 Water level meter, Piezometer 地中竖直位移 ROD, MCS extensometer 地表竖直及水平位移 下沉仪 作用于壁体的土压 Total press cell, Load cell, Jack-out pressure cell Anchor的 蓄力测定 Load cell, 引拔试验机 Strut 变形率 测定 Strain gauge 邻近构造物的倾斜度测定 Tiltmeter, Electric theodolite 邻近构造物的crack测定 Crackmeter, Crack ball 震动及噪音 爆破振动测定器 基本要素，各种地桩 Strain gauge, Accelerometer
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计测项目选定时应考虑的因素
计测管理的基本是在有组织的进行计测时将其结果正确的反映到设计与施工中，根据情况在现场将设计施工加以适当变更，使施工更安全更经济。
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设定计测管理的基本値
为保持邻近构造物在内的地表安定设定变形许可量和变形速度、变形加速度、允许加速度、允许作用力等基本值，比较研究设计和构造计算，根据i情况设定施工基准、注意基准等。 -
器具的设置和保修
考虑施工顺序决定设置场所、时间 器具、测点的设置在挖掘后尽快实行 坑内作业前设置坑外机器 爆破及仪器设置等作业进行时，应注意保护器具及测点 pull-out test ,rock bolt最好用号码表示 抗湿性差的器具应采取防水措施 对于自动测定仪器应注意保护cable 及 data logger 接收自动测定仪器传来资料的保管室，应不受湿度、雨水、炎热的影响 应有保管、维修仪器的工作人员 应力位移测量仪安装时应绝对防水、防潮 应力位移测量仪安装位置应做表面处理，使其平坦 -
测定
应按照基本顺序进行符合实验目的精密度的测定 将前次数据带入在现场掌握是否有异常值或变形发生 依据挖掘后1-2日间的位移量决定最终值的情况非常多，所以要求精密并与应与基准值比较研究 管理基准值中测定值接近的情况，应增加测定频度，同时决定对应处理方法 -
数据整理
测定结束后即时graph化以掌握测定值倾向，如有变形或异常值出现应马上进行再测定 坑内作业和支保施工时记录有关部门的数据 测点多，费时长的情况，数据由电脑处理，资料可存在磁盘上 制作计测总表及变形时间、量等的图形资料时，应精确表现计测结果与地质情况的相互关系.
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NATM隧道设计中，作为挖掘对象的地表由于复杂多样，所以根据地表状况的不同也有不同的理论，到现在为止，还没有出现统一的具有整体性的理论。
所以到现在为止施工之前进行的支保设计、即事前设计一般在地质比较复杂的断面上决定(empirical dimensioning)，计算则在设定后的断面研究妥当性后进行以掌握地表状况，在实际施工中也如此。
并且事前设计除了在特别的情况下实验隧道中经过monitoring后与实际工程相适应外，一般情况下，依据施工中的计测和所谓的"观测方式 (observation method)"对事前设计进行修改是经常的事情。现在这种方法被普遍认为是一种非常经济合理的方法，他的安全与否依据observation method。
在这种观点中，NATM可以是看成在本质上依据"解放地表作用力的方法 (controlledpressure release)"使地表及隧道安定化方法，计测可以说是NATM的核心。
一般来讲，通强风的隧道建设时，构造物本身的安定性确保、邻接构造物的防护、长期隧道机能维持是不可缺少的三大条件。岩盘隧道的情况，要保持隧道的稳定，应进行隧道及邻接岩盘周围为主的计测。
但是在市中心地带比起隧道本身安定性而言，更应将重点放在邻接构造物的防护上，隧道计测也应考虑到这些情况。对于地表、地中、隧道及邻接构造物等应同时进行多样的计测，并根据结果决定施工方向和各种措施。
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隧道的监测计划
在施工之前事前调查结果, 考虑隧道的规模，要制定设计、施工时适用的计量计划。同时，应该选定有效的,经济的测量项目、方法、仪器，尽可能地使工程不受影响。
计测分为日常计测(A)和在代表位置进行的计测(B)两种，计测(A)是为了确保隧道附近的地表稳定和反映设计施工而进行的，一般的间隔为20-50M。 计测(B)是为了地表、rock bolt的变化和未挖掘区间及将来计划的设计和施工而在代表位置进行的计测。 以计测目的别分类如下
1) 位移测定:内空位移测定，前端下降测定
2) 位移范围测定:地中位移测定，rockbolt蓄力测定，地中及地表下降测定，坑内弹性波速度测定，地中水平位移测定
3) 支保效果测定:rockbolt蓄力及一般实验，作用力实验
研究隧道区间的地质情况及邻近构造物的关系时，从上述计测项目选定与目的相符的进行计测 -
选定计测的项目
在各种计测项目中为了实施NATM施工管理，主要进行如下的计测
2-1) 计测A(日常计测)
① 坑内观察
② 内空位移测定
③ 前端下降测定
④ rock-bolt的pull-out test
2-2) 计测 B (代表位置中的计划
⑤ 地表及地中的下降测定
⑥ shotcrete作用力测定
⑦ 地中位移测定
⑧ rockbolt蓄力测定及荷重测定
⑨ 地中水平位移测定
⑩ 坑内弹性波速度测定
地表下降测定的范围和地中下降的测定配置图计测端面图
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目的
桥梁的计测对桥底的下降和水蚀，上部构造的deflection 变形，裂缝，及P.C Box内部wire的状态等进行集中调查，对桥梁的损伤情况应正确掌握。并且对 斜张桥，悬垂桥等的主体和cable的状态需要进行长期计测 通过在计测中得到的数据，依据桥梁的机能及使用材料的性能下降等动静荷重对桥梁的内部作用力进行迅速正确的调查，从而采取正确的措施预防事故的发生并长期进行科学系统的计量管理。
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计测的必要性
2-1) 桥梁的地基几乎都由现场浇灌地桩，或P.C, P.H.C钢管等施工而成，由于可能发生下降及水蚀，应持续进行观测
2-2) 钢线的张力由于动荷重和时间的影响会变小，所以在事前应进行测定。
2-3) 裂缝的有无，钢材腐蚀等危险要素的存在在事前可测出。
2-4) 桥梁上部的水平和竖直移动可在事前测出。
2-5) 可测定地震的影响和损伤程度并制定相应的对策。
2-6) 支点的下部构造的竖直，水平，纵方向相对移动可事前预测。
2-7) 对于钢构造物，可在钢材主干及熔接部分进行附加的作用力及摇摆状态调查，并可测出钢材裂缝存在与否及下垂状态。
2-8) 对于prestress混凝土Beam，各种方向裂缝和钢材损伤可在事前预测。
2-9) 对于斜张桥，悬垂桥的cable，过大震动及破损，磨损状态可进行事前预测。
2-10) wire定着部位的异常有无可在事前测定。 .
2-11) 对于桥台，桥底的支撑面，车辆通过时的震动有无可进行调查。
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各区间的长期变形计测
3-1) 长期变形的计测主要设置长期计测用strain gauge。设置的strain gauge属于震动wire类型，不会出现电子误差，也不需要电子回路,所以。可以说震动wire type的strain gauge非常适合进行长期计测。考虑到长期计测的目的和计测的时效性及经济性，震动wire type的strain gauge sensor及mechanical type gauge一起在实验位置上安装。震动wire type及机械strain gauge sensor的安装位置在别表表示。
::: specification of strain gauge ::分析能力 0.1 microadian (0.02 arc second) sensor type 震动WIRE TYPE +-60解释角度, 0.1micro/mv~10deg/v mech: nical 5 * 10-6 strain 打印装置 power: DRU 动力双轴 tiltmeter read 可能 3-2) 张力迟缓状态推定实验
- piano wire :对P.C Box 构造的下垂，基本状态等进行分析，为求得张力的最大和允许值，从piano wire sample入手，根据张力测定临界点，与计测结果相比较。
- 对P.C 构造的下垂，位移状态等进行分析，依据ASTM C512标准实验法进行creep实验，记录温度和湿度后，将载荷实验条件和非载荷实验条件进行比较。 -
桥底下沉，倾斜度调查
计测竖直与倾斜两项结果。利用设置好的tiltimeter进行检查和记录，得出上部构造物的竖直荷重，bending monent 及 shear结果后，可调查从桥底得出的全部下沉和水蚀。 单轴与双轴的tiltimeter 都适用。 tiltimeter作为将抵抗力通过电压量分解回路探知的传感装置记录计，把不能轻易测定的高单位信号展开变形，为减除电子噪音，应考虑其工学电子回路。
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初期计测
5-1) 初始值设定的必要
为了对桥梁进行长期的检查和计测而进行早期的状态设定，这是根据桥梁保修维持管理相关的检定与计测必要方法而实行的。初期的检查与计测记录与之后的检查与计测事项相比较，分析发生变化的部分。
5-2) P.C 拉张状态初期设定及载荷实验
从P.C steel piano wire的最早拉张状态的数据入手，检查计测无载荷状态下的张力作为资料保管。P.C 主干上安装的strain gauge 和 tiltimeter 记录主干的变形量及其他变化。 将初期设定值与继续的检查项目相比较进行分析。并且，完工后进行动静载荷实验，其结果作为初始值设定记录保管。动载荷实验在桥梁为一级桥梁的情况下，在总载荷重量的60%范围内用卡车进行载荷实验，记录固有震动值，减衰比，动增副状态，下垂幅度等。 -
计测仪器设置举例
