1.公路邊坡監(jiān)測背景

近年來，我國地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生頻繁。根據(jù)中國相關(guān)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查數(shù)據(jù)，2006年發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害102804起，其中滑坡占87%；2007發(fā)生25364，其中滑坡占61%；2008年以后的幾年，由于氣候異常等原因，滑坡災(zāi)害更是每年都有增無減。其每年造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)數(shù)十億元，造成的人員傷亡高達(dá)數(shù)百人。因此，做好地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測和預(yù)警，特別是滑坡體的監(jiān)測和預(yù)警，對于有效減少直接經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡顯得尤為重要。

為實(shí)現(xiàn)公路邊坡運(yùn)營期健康監(jiān)測自動化，武漢中地恒達(dá)科技有限公司憑借自身技術(shù)優(yōu)勢和實(shí)力，先后自主研發(fā)了專業(yè)型邊坡監(jiān)測設(shè)備和普適型邊坡監(jiān)測設(shè)備。將傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術(shù)相結(jié)合，綜合分析邊坡實(shí)際情況，開發(fā)了適用于邊坡自動化監(jiān)測的各類監(jiān)測站和監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)可對邊坡巖土體內(nèi)部沉降、傾斜、錯動、土壤濕度、孔隙水壓力變化等進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，及時捕捉邊坡性狀變化的特征信息，通過有線或無線方式將監(jiān)測數(shù)據(jù)及時發(fā)送到監(jiān)測中心。結(jié)合地表監(jiān)測的雨量、位移等信息，由專用計算機(jī)數(shù)據(jù)分析軟件處理，對邊(滑)坡的整體穩(wěn)定性做出判斷，快速做出諸如山體邊坡崩塌、滑坡等災(zāi)害發(fā)生的預(yù)警預(yù)報，以準(zhǔn)確、有效的監(jiān)測災(zāi)情發(fā)生。

2.監(jiān)測目的及意義

（1）評價邊坡施工及使用過程中的穩(wěn)定程度，并做出有關(guān)預(yù)報，為崩塌、滑坡的正確分析評價、預(yù)測預(yù)報及治理工程等，提供可靠的資料和科學(xué)依據(jù)。

（2）運(yùn)營期對邊坡的位移、應(yīng)力、地下水等進(jìn)行監(jiān)測，調(diào)查邊坡防護(hù)加固體系的破損狀態(tài)和病害的發(fā)育狀況。

（3）為防治滑坡及可能的滑動和蠕動變形提供技術(shù)依據(jù)，預(yù)測和預(yù)報今后邊坡的位移、變形的發(fā)展趨勢，通過監(jiān)測可對巖土體的時效特性進(jìn)行相關(guān)的研究。

（4）邊坡監(jiān)測能為邊坡工程巖土力學(xué)參數(shù)的反演分析提供資料，提高邊坡工程巖土力學(xué)參數(shù)的準(zhǔn)確程度。

（5）對已經(jīng)發(fā)生滑動破壞的邊坡和加固處理后的滑坡，監(jiān)測結(jié)果也是檢驗(yàn)崩塌、滑坡分析評價及滑坡處理工程效果的尺度。

（6）能為分析巖體結(jié)構(gòu)與邊坡變形破壞的關(guān)系，掌握邊坡變形特征和規(guī)律，研究邊坡穩(wěn)定性的影響因素，指導(dǎo)在邊坡發(fā)生嚴(yán)重變形條件下的應(yīng)急處理提供依據(jù)。

（7）為進(jìn)行有關(guān)位移分析及數(shù)值模擬計算提供參數(shù)。

3.監(jiān)測依據(jù)

公路邊坡監(jiān)測主要依據(jù)以下相關(guān)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行：

1）《公路邊坡監(jiān)測技術(shù)規(guī)程》（DB 42T1496-2019）；

2）《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330－2013）；

3）《邊坡工程勘察規(guī)范YS/T 5230-2019》

4）《巖土工程監(jiān)測規(guī)范YS5229-96》

5）《滑坡防治工程勘查規(guī)范DZT0218-2006》

6）《邊坡防治工程設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》（DZ/T0219-2006）；

7）《邊坡防治工程勘查規(guī)范》（GB/T 32864-2016）；

8）《崩塌、邊坡、泥石流監(jiān)測規(guī)范》（DZT 0221-2006 ）；

9）《工程測量規(guī)范》(GB50026-2007）；

10）《定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》(GBT18341-2016）。

4.監(jiān)測內(nèi)容及方法 

公路邊坡監(jiān)測對象主要包括：

1）邊坡巖土體及地下水；

2）支護(hù)結(jié)構(gòu)，包括支護(hù)墻(樁)、錨桿(索)等；

3）周邊環(huán)境，包括鄰近建(構(gòu))筑物、鄰近地下管線等；

邊坡監(jiān)測內(nèi)容以位移、裂縫及雨量等為主，地下水位、支(擋)護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變等為輔。其它監(jiān)測內(nèi)容包括坡頂建(構(gòu))筑物變形、土體含水率、孔隙水壓力、視頻監(jiān)控、聲光報警等可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況按需選擇。

監(jiān)測內(nèi)容及方法的選擇應(yīng)根據(jù)邊坡的類型、規(guī)模、災(zāi)害類型和監(jiān)測級別等，結(jié)合監(jiān)測方法適用性、經(jīng)濟(jì)性、耐久性等因素確定。

表4-1 公路邊坡監(jiān)測內(nèi)容及方法

2、監(jiān)測網(wǎng)點(diǎn)布設(shè)

5.監(jiān)測網(wǎng)點(diǎn)布設(shè)

5.1監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)原則

監(jiān)測網(wǎng)點(diǎn)布設(shè)應(yīng)根據(jù)邊坡監(jiān)測等級、支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計計算及施工計劃等因素綜合確定，不同監(jiān)測項(xiàng)目的監(jiān)測點(diǎn)宜布設(shè)在同一斷面上。

監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)布設(shè)在支護(hù)設(shè)計計算位移與受力較大及能表征邊坡和周邊環(huán)境安全狀態(tài)的關(guān)鍵部位。

監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)不應(yīng)影響被監(jiān)測對象的結(jié)構(gòu)安全，并應(yīng)減少對施工作業(yè)的不利影響。

監(jiān)測標(biāo)志應(yīng)穩(wěn)固、明顯、結(jié)構(gòu)合理，監(jiān)測點(diǎn)位置應(yīng)避開障礙物，便于觀測。

5.2變形監(jiān)測網(wǎng)點(diǎn)布設(shè)

5.2.1邊坡地表變形測點(diǎn)布設(shè)

a）監(jiān)測斷面應(yīng)根據(jù)監(jiān)測等級、邊坡長度及現(xiàn)場條件布設(shè)，斷面間距宜為40m～60m，監(jiān)測等級為一級時不應(yīng)少于3條，監(jiān)測等級為二級時不應(yīng)少于2條，監(jiān)測等級不應(yīng)少于1條;監(jiān)測斷面上監(jiān)測點(diǎn)間距應(yīng)根據(jù)監(jiān)測等級確定，監(jiān)測等級為一級時，監(jiān)測點(diǎn)間距宜為20m～30m;監(jiān)測等級為二級、監(jiān)測點(diǎn)間距宜為30m一50m;

b）每條監(jiān)測斷面上不應(yīng)少于3個監(jiān)測點(diǎn)，水平和垂直位移監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)為共用點(diǎn)。

5.2.2支擋結(jié)構(gòu)頂部位移測點(diǎn)布設(shè)

應(yīng)沿支擋線布設(shè)，監(jiān)測點(diǎn)間距不宜大于20m，水平和垂直位移監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)為共用點(diǎn)。

5.2.3深部水平位移測點(diǎn)布設(shè)

每個監(jiān)測斷面不應(yīng)少于2個監(jiān)測點(diǎn)，監(jiān)測點(diǎn)間距宜為30m～50m，監(jiān)測點(diǎn)埋設(shè)深度應(yīng)超過潛在破壞面5m。

5.2.4深部垂直位移測點(diǎn)布設(shè)

每個監(jiān)測斷面不應(yīng)少于2個監(jiān)測點(diǎn)，監(jiān)測點(diǎn)在豎向上宜布設(shè)在各土層分界面上.在厚度較大土層中部應(yīng)適當(dāng)加密。

5.2.5鄰近建(構(gòu)）筑物變形測點(diǎn)布設(shè)

a）在基礎(chǔ)類型、埋深和荷載有明顯不同以及沉降縫、伸縮縫、新老建(構(gòu)）筑物連接處的兩側(cè)應(yīng)布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)，建(構(gòu)）筑物角點(diǎn)、中點(diǎn)應(yīng)布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)，監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)間距不宜大于20m；獨(dú)立柱基的建（構(gòu)）筑物監(jiān)測點(diǎn)宜布設(shè)在外墻柱基上，每間隔1～3個柱基布設(shè)一個監(jiān)測點(diǎn)，且每側(cè)不應(yīng)少于3個監(jiān)測點(diǎn);

b）傾斜監(jiān)測點(diǎn)宜布設(shè)在鄰近建(構(gòu))筑物角點(diǎn)或伸縮縫兩側(cè)序重柱工墻上，應(yīng)上、下部成對設(shè)置，并位于同--垂直線上;當(dāng)由基礎(chǔ)的差異沉降推算建筑物傾斜時，監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)應(yīng)符合a項(xiàng)的規(guī)定。

5.2.6鄰近地下管線變形測點(diǎn)布

a）邊坡監(jiān)測范圍內(nèi)有多 條地下管線時，應(yīng)對重要的、距離邊坡近的、抗變形能力差的管線進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測。當(dāng)無法在地下管線.上布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)時，可在管線上方布設(shè)地表監(jiān)測點(diǎn)和線;

b）地下管線監(jiān)測點(diǎn)和線宜布設(shè)在管線轉(zhuǎn)角點(diǎn)和變形曲率較大的部位，垂直位移監(jiān)測點(diǎn)間距宜為15m～25m，水平位移監(jiān)測點(diǎn)和線的布設(shè)位置和數(shù)量應(yīng)根據(jù)管線特點(diǎn)和工程需要進(jìn)行確定。

c）壓力管道宜設(shè)置直接監(jiān)測點(diǎn)，當(dāng)無法在地下管線上布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)時，可在管線上方布設(shè)地表監(jiān)測點(diǎn)，間距宜為15m～ 25m;

d）地下管線監(jiān)測可根據(jù)需要采用合適的物探方法進(jìn)行監(jiān)測;

e）管線監(jiān)測點(diǎn)和線布設(shè)方案應(yīng)征求管線管理部門的意見。

5.2.7隆起監(jiān)測測點(diǎn)布設(shè)

a）隆起監(jiān)測點(diǎn)宜按縱向或橫向剖面布設(shè)，剖面宜選擇在邊坡中部以及其他能反映變形特征的位置，剖面數(shù)量不應(yīng)少于2個;

b）剖面上監(jiān)測點(diǎn)橫向間距宜為10m～30m， 數(shù)量不宜少于3個;

c）隆起監(jiān)測標(biāo)志宜埋入地表以下不小于0.5m。

5.2.8裂縫監(jiān)測測點(diǎn)布設(shè)

a）邊坡監(jiān)測前，應(yīng)對監(jiān)測范圍內(nèi)的地表及建(構(gòu))筑物裂縫進(jìn)行調(diào)查，布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)并統(tǒng)一編號，當(dāng)出現(xiàn)新裂縫時，應(yīng)及時增設(shè)監(jiān)測點(diǎn);

b）對需要觀測的裂縫，每條裂縫應(yīng)布設(shè)不少于2組觀測點(diǎn)，其中一組應(yīng)在布設(shè)裂縫的最寬處，另一組應(yīng)布設(shè)在裂縫的末端。

5.3應(yīng)力監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)

1）土壓力監(jiān)測點(diǎn)豎向間距宜為3m～5m，宜布設(shè)在每層土中部，可預(yù)設(shè)在迎土面的支擋結(jié)構(gòu)側(cè)面。

2）支擋結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測點(diǎn)豎直間距宜為3m～5m，且宜在支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計計算彎矩布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)。

3） 錨桿(索)內(nèi)力監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)占該層錨桿(索)總數(shù)的1%～3%， 且不應(yīng)少于3個，各層監(jiān)測點(diǎn)位置在豎向上宜保持一致，每根桿體上的測試點(diǎn)宜布設(shè)在外錨頭或和錨桿主筋部位。

4）孔隙水壓力監(jiān)測點(diǎn)宜在水壓力變化影響深度范圍內(nèi)按土層分布情況布設(shè)，豎向間距宜為2m～5m，監(jiān)測點(diǎn)總數(shù)量不應(yīng)少于3個。

5.4地下水監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)

a）地下水位 監(jiān)測點(diǎn)間距宜為20m～50m，不應(yīng)少于3個。

b）邊坡監(jiān)測等級為一級時，測點(diǎn)間距宜為20m～30m; 監(jiān)測等級為二級， 測點(diǎn)間距宜為30m～50m。

c）邊坡水文地質(zhì)條件復(fù)雜處監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)加密。

圖5.1 邊坡監(jiān)測設(shè)備布置示意圖

3、監(jiān)測設(shè)備

6.設(shè)備選型及安裝技術(shù)要求

6.1地表水平、垂直位移監(jiān)測

地表水平、垂直位移監(jiān)測自動化設(shè)備采用ZDH-GP30型一體化GNSS接收機(jī)，用于監(jiān)測地表位移、變形發(fā)展情況。

圖6.1-1 公路邊坡監(jiān)測GNSS現(xiàn)場圖

6.1.1  GNSS監(jiān)測原理

GNSS監(jiān)測技術(shù)的原理是利用GPS/BDS/GLONASS衛(wèi)星測量基準(zhǔn)站和監(jiān)測點(diǎn)（1個或多個）之間的相對定位，通過相對定位得到各監(jiān)測點(diǎn)不同時期的位置信息，然后采用數(shù)據(jù)軟件（核心算法）對位置信息進(jìn)行解算，剔除各種環(huán)境影響誤差因子，并與首期結(jié)果進(jìn)行對比得到各監(jiān)測點(diǎn)在不同時期的精確度達(dá)到毫米級的位移信息，最終將各監(jiān)測點(diǎn)的位移信息（曲線、數(shù)據(jù)等形式）展示在系統(tǒng)監(jiān)測云平臺，供技術(shù)人員和管理人員實(shí)時查詢和參考，同時，可對超過設(shè)定閾值的形變值發(fā)出相應(yīng)警報，提醒相關(guān)人員采取對應(yīng)處置措施。

圖6.1-2  GNSS監(jiān)測原理示意圖

6.1.2  GNSS技術(shù)參數(shù)

圖6.1-3  GNSS一體接收機(jī)實(shí)物圖

GNSS一體機(jī)規(guī)格及主要技術(shù)參數(shù)：

6.1.3  GNSS安裝技術(shù)要求

GNSS 基準(zhǔn)站選址及建設(shè)主要包括以下內(nèi)容：

1）基準(zhǔn)站觀測墩宜為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，依據(jù)基準(zhǔn)站建站地理、地質(zhì)環(huán)境，觀測墩可分為屋頂觀測墩、土層觀測墩和基巖觀測墩。

2）基準(zhǔn)站距離易產(chǎn)生多影響效應(yīng)的地物（如高大建筑、樹木、水體、海灘和易積水地 帶等）和大功率無線電發(fā)射源（如電視臺、電臺、微波站等發(fā)射塔架）的距離大于 200m；

3）基準(zhǔn)站能進(jìn)行連續(xù)24h以上的實(shí)地環(huán)境測試，基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)可用率大于 85%，多路徑效小于0.5；

4）基準(zhǔn)站宜選擇年平均下沉和位移小于 2mm的穩(wěn)固位置，避開易產(chǎn)生振動的地帶；考慮未來規(guī)劃和建設(shè)，選擇周圍環(huán)境變化較小的區(qū)域進(jìn)行建設(shè)；具有較好的安全保障環(huán)境，便于人員維護(hù)和站點(diǎn)長期保存；

5）對于基巖觀測墩，內(nèi)部鋼筋與基巖緊密澆筑，澆筑深度不宜小于 0.5m；對于土層觀 測墩，鋼筋混凝土墩體地下埋深不宜小于 1m。

 GNSS 監(jiān)測點(diǎn)選址原則如下：

1）采用 GNSS 監(jiān)測時，視場內(nèi)障礙物高度角不宜超過 15°；

2）遠(yuǎn)離大功率無線電發(fā)射源（如電視臺，電臺，微波站等），其距離不小于 200m，遠(yuǎn)離高壓輸電線和微波無線電傳送通道，其距離不得小于 50m；

3）天線高度不低于 2 米。

GNSS 觀測基礎(chǔ)建設(shè)原則如下：

1）GNSS 立桿直徑≥140mm，管壁厚度≥3mm。

2）觀測墩采用現(xiàn)澆混凝土施工工藝，混凝土強(qiáng)度等級 C15。

3）立柱澆筑結(jié)束時安裝強(qiáng)制對中標(biāo)志，并嚴(yán)格整平。

4）對采用混凝土澆筑安裝立桿的監(jiān)測設(shè)備，立桿長 2m 時混凝土底座長×寬×深不小于 500mm×500mm×600mm，立桿長 3m 時混凝土底座長×寬×深不小于 600mm×600mm×800mm，立桿長 5-6m 時混凝土底座長×寬×深不小于 800mm×800mm×1000mm，且基礎(chǔ)露出地面高度不小于 200mm。混凝土基礎(chǔ)位于凍土層上時，墩體重心原則上應(yīng)位于凍土層以下不少于 0.5m。混凝土基礎(chǔ)位于居民屋頂上時，立桿長度不高于 1.5m，防止發(fā)生傾覆。

6.2深部水平位移監(jiān)測

深部水平位移自動化監(jiān)測設(shè)備采用ZDHD-DCX固定式測斜儀。用于觀測相對于穩(wěn)定地層地下土（巖）體位移，確定滑動面位置和滑體變形速率，判斷主滑方向，判定滑坡的穩(wěn)定狀態(tài)，評判滑坡加固工程效果等。

圖6.2-1 邊坡監(jiān)測固定式測斜儀現(xiàn)場圖

6.2.1  固定式測斜儀監(jiān)測原理

由多支導(dǎo)輪式固定測斜儀串聯(lián)吊裝在測斜管內(nèi)，通過在不同高程測桿上的傾斜傳感器測量出被測結(jié)構(gòu)物的傾斜角度或位移量。導(dǎo)輪式固定測斜儀可多支串聯(lián)組裝，亦可布設(shè)為一個測量單元獨(dú)立工作并可回收重復(fù)使用。

當(dāng)被測結(jié)構(gòu)物發(fā)生傾斜變形時，固定式測斜儀將同步感受變形，其某一深度變形量_△i與輸出的角度變化量_θi具有如下關(guān)系：

6.2.2  固定式測斜儀技術(shù)參數(shù)

圖6.2-2 導(dǎo)輪式固定測斜儀

固定式測斜儀技術(shù)參數(shù)如下：

6.2.3  測斜儀安裝技術(shù)要求

1）測斜管埋設(shè)前，對鉆孔孔口標(biāo)高、深度、孔內(nèi)地下水位、有無塌孔以及測斜管加工質(zhì)量、測斜管各段長度、接頭、管帽等進(jìn)行細(xì)致檢查并做好記錄、存檔；

2）測斜管安裝時，確保測斜管其中一組導(dǎo)槽平行于邊坡坡面的傾向方向，當(dāng)監(jiān)測對象為滑坡體時，使測斜管其中一組導(dǎo)槽平行于滑坡的主滑動方向。測斜管連接時，要使導(dǎo)槽上下對正，并保證各段測斜管垂直度偏差不大于 1°；

3）將測斜管底封閉，測斜管兩端接頭要密封，以防泥漿或流砂滲入，堵塞測斜管；

4）測斜管安裝完畢后，管壁周圍空間宜采用粗砂進(jìn)行回填，回填時保證填充質(zhì)量，可采用適量沖水加以密實(shí)。

圖6.2-3 測斜管導(dǎo)槽調(diào)整

圖6.2-4 深層水平位移監(jiān)測站安裝示意圖

6.3地表裂縫監(jiān)測

裂縫監(jiān)測內(nèi)容包括裂縫位置、走向、寬度及長度，必要時尚應(yīng)監(jiān)測裂縫深度。采用ZDHD-ZWLF型無線裂縫一體機(jī)監(jiān)測地表裂縫發(fā)展情況。

圖6.3-1 公路邊坡頂部裂縫計現(xiàn)場安裝圖

6.3.1  裂縫監(jiān)測一體機(jī)監(jiān)測原理

裂縫計跨主裂縫布設(shè)，一般由基礎(chǔ)墩和連接件構(gòu)成并布設(shè)在地裂縫的兩端、轉(zhuǎn)折點(diǎn)和變形強(qiáng)烈地段，當(dāng)邊坡滑移時移動端會一同移動并拉動裂縫計銦鋼絲伸縮，固定端保持不動；通過測量銦鋼絲伸縮變化量來監(jiān)測裂縫開合度。

圖6.3-2 裂縫計監(jiān)測原理圖

6.3.2  裂縫監(jiān)測一體機(jī)技術(shù)參數(shù)

圖6.3-3  ZDHD-ZWLF型裂縫監(jiān)測一體機(jī)

ZDHD-ZWLF無線裂縫一體機(jī)將裂縫監(jiān)測所需的傳感器、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、供電、防護(hù)機(jī)殼等集成于一體。技術(shù)指標(biāo)如下：

6.3.3　裂縫監(jiān)測一體機(jī)安裝技術(shù)要求

裂縫監(jiān)測一體機(jī)砼基礎(chǔ)安裝具體安裝步驟如下:

(1)基槽開挖。在踏勘好的安裝位置開挖兩個基槽，一體機(jī)基礎(chǔ)槽尺寸為400mmx400mmx600mm (長x寬x深)，移動樁基礎(chǔ)槽尺寸300mmx300mmx400mm (長x寬x深)，基底均人工夯實(shí)。

(2)基礎(chǔ)澆筑。用混凝土澆筑，混凝土強(qiáng)度不低于C15，冬季施工需加入防凍劑，澆筑完成后做好養(yǎng)護(hù)工作。注意:基礎(chǔ)高出地面200mm,澆筑后的基礎(chǔ)項(xiàng)部應(yīng)保持水平。

(3)安裝裂縫監(jiān)測一-體機(jī)。待混凝土初凝后，用4個M8膨脹螺栓將一體機(jī)固定在墩臺上。

(4)安裝鋼絲繩。沿裂縫監(jiān)測一體機(jī)和移動樁支架連線開挖連通槽，深度200mm左右;將鋼絲繩--端系在--體機(jī)的接線頭上，然后通過PVC管沿連通槽將鋼絲繩拉拽至移動端處并將另-端系在移動樁支架上，安裝完成后需保證鋼絲繩將一體機(jī)拉繩抻出一-小段距離(約3～5cm)，最后回填連通槽。

如無法地埋保護(hù)管時，每間距2m澆筑一個200mmx200mm水泥方墩支撐固定PVC保護(hù)管。

注意:φ25mmPVC管安裝在--體機(jī)--段，φ20mmPVC管安裝在移動樁支架上，φ20mmPVC嵌入φ25mmPVC的長度應(yīng)大于位移計可拉伸量程。

圖6.3-4 裂縫監(jiān)測一體機(jī)安裝效果圖

6.4 傾斜監(jiān)測

傾斜監(jiān)測內(nèi)容應(yīng)包括支護(hù)結(jié)構(gòu)傾斜、周邊建筑物傾斜、危巖體傾斜。采用ZDHD-ZWQJ型傾角計觀測結(jié)構(gòu)物的傾斜程度。

圖6.4-1 無線傾角計在公路邊坡上的應(yīng)用

6.4.1　無線傾斜計監(jiān)測原理

傾斜監(jiān)測采用無線傾角計或無線傾角加速度計，其內(nèi)置的MEMS傳感器實(shí)時監(jiān)測被測物體傾斜角度或傾斜率變化，可通過角度變化或傾斜率變化感知整體姿態(tài)變化。

6.4.2  無線傾角計技術(shù)參數(shù)

圖6.4-2  無線傾角計及無線傾角加速度計

無線傾角計采用一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計，全密封結(jié)構(gòu)，整體防護(hù)等級達(dá)到 IP67，適用野外嚴(yán)酷的自然環(huán)境，具有超閾值主動觸發(fā)報警功能，可觸發(fā)式采集，在傳感器發(fā)生傾斜時， 可立即采集并加報，可用于研究運(yùn)動規(guī)律、監(jiān)測預(yù)警、現(xiàn)場防盜。

ZDHD-ZWQJ型無線低功耗傾角計技術(shù)指標(biāo)如下：

6.4.3　無線傾角計安裝技術(shù)要求

無線低功耗傾角計分為水平安裝和垂直安裝，兩種方式在安裝時都應(yīng)保持傳感器安裝面與被測物體面平行，同時減少動態(tài)和加速度的影響。

1）水平安裝

①按照傳感器的安裝孔尺寸在安裝平面上打好安裝孔，用膨脹螺栓把傳感器牢牢固定在被測目標(biāo)的安裝平面上；②安裝天線；③確認(rèn)無線低功耗傾角計安裝平穩(wěn)后，按下無線低功耗傾角計左側(cè)開關(guān)。

2)垂直安裝

①將傳感器固定到安裝支架上，然后將安裝支架安裝到垂直面，如墻面上，安裝后保持傳感器水平；②安裝天線；③確認(rèn)無線低功耗傾角計安裝平穩(wěn)后，按下無線低功耗傾角計左側(cè)開關(guān)。

6.5 錨桿（索）應(yīng)力監(jiān)測

錨桿(索)內(nèi)力監(jiān)測采用ZDHD-GJJ型鋼筋應(yīng)力計、ZDHD-MSJ型錨索測力計測定。以觀測支（擋）護(hù)結(jié)構(gòu)動態(tài)變化情況，確定錨索及錨桿長期工作性能狀態(tài)。

圖6.5-1 公路邊坡錨桿（索）監(jiān)測應(yīng)用

6.5.1 錨桿（索）監(jiān)測原理

錨索內(nèi)力計初始值在施加預(yù)應(yīng)力前測定，取下一層土方開挖前連續(xù)兩天獲得的穩(wěn)定測試數(shù)據(jù)的平均值作為初始值。錨索內(nèi)力數(shù)據(jù)計算公式如下：

P=K*（Fi-F0）

式中 P：拉力值kN；K：率定系數(shù) F/S ；

Fi：第i次測量值Hz；F0：初始值Hz。

6.5.2 錨桿（索）監(jiān)測傳感器技術(shù)參數(shù)

圖6.5-2 鋼筋計

圖6.5-3 錨索測力計

鋼筋計技術(shù)參數(shù)：

錨索測力計技術(shù)參數(shù)：

6.5.3 錨桿（索）監(jiān)測傳感器安裝技術(shù)要求

1）當(dāng)使用鋼筋束作為錨桿時，應(yīng)分別監(jiān)測每根鋼筋的受力。

2）錨索內(nèi)力監(jiān)測點(diǎn)選擇在受力較大且有代表性的位置，邊坡的兩邊、中部、陽角處和地質(zhì)條件復(fù)雜的區(qū)段宜布置監(jiān)測點(diǎn)。安裝過程中監(jiān)測點(diǎn)位置在豎向上宜保持一致。

3）錨桿(索)拉力監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)在施加預(yù)應(yīng)力前布設(shè)。

4）鋼筋應(yīng)力計、錨索測力計的量程不宜低于設(shè)計值的2倍。

5）錨桿(索)預(yù)應(yīng)力施加前應(yīng)測讀傳感器的初始讀數(shù)，精度不宜低于0.5%F·S,分辨率不宜低于0.2%F·S。

6.6 地下水位監(jiān)測

地下水位監(jiān)測采用ZDHD-SW01型投入式水位計監(jiān)測，觀測地下水位變化及與降雨關(guān)系、水質(zhì)變化情況，評判排水措施的有效性。

圖6.6-1 公路邊坡地下水監(jiān)測應(yīng)用

6.6.1 水位監(jiān)測原理

當(dāng)被測水壓荷載作用在水位計上時，將引起硅壓傳感器變形，變形量經(jīng)數(shù)字電路采集調(diào)制后，由電纜傳輸至讀數(shù)裝置，即可直接顯示被測水位值。

圖6.6-2 地下水位監(jiān)測示意圖

6.6.2 水位計技術(shù)參數(shù)

技術(shù)參數(shù)如下：

6.6.3 水位計安裝技術(shù)要求

A.鉆孔埋深水位管

1）鉆孔直徑宜采用110mm，不允許泥漿護(hù)壁，鉆孔完成后在孔底填約20cm厚的反濾料。

2）成孔后檢查孔深是否滿足設(shè)計要求。

3）將加工組裝好的水位管逐段對接下入孔內(nèi)。水位管應(yīng)高出地表部分，以防地表水流入。待水位管全部下入孔內(nèi)后，應(yīng)在水位管和孔壁間回填反濾料至設(shè)計高程。黏性土、砂土可用細(xì)砂作反濾料；對砂礫層可用細(xì)-粗砂混合料作反濾料。反濾層以上用風(fēng)干粘土球封孔，高度不少于4m。

4）水位管封孔完成后，應(yīng)進(jìn)行靈敏度實(shí)驗(yàn)以確保水位管滲水正常；

5）水位管檢測合格，水位穩(wěn)定后，傳感器安裝方法同3.2.2-測壓管內(nèi)安裝方法；

6）地表管口段應(yīng)澆注凝土墩臺或固定鐵箱遮蓋以保護(hù)管口。墩臺或鐵箱上應(yīng)設(shè)置觀測標(biāo)點(diǎn)。

B.安裝水位計

1）在放入水位管前先用測繩測量孔內(nèi)水面高度，換算出水面標(biāo)高H1。

2）依水位管深度，選用直徑1.5-2.5mm的不銹鋼絲繩懸吊投入式水位計，將其放至測點(diǎn)設(shè)計高程。

3）連接設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，讀取傳感器深度數(shù)據(jù)，根據(jù)測點(diǎn)設(shè)計高程計算出水面標(biāo)高H2。將其與測繩測得水面標(biāo)高比較，誤差應(yīng)小于2%FS為合格。若超過則修正儀器高程增加Δh=H1-H2。

4）在管口固定鋼絲繩，管口應(yīng)留通氣孔，孔口應(yīng)做混凝土保護(hù)墩加以保護(hù)。

6.7 降雨量監(jiān)測

采用ZDHD-JYL型翻斗式雨量計進(jìn)行降雨量監(jiān)測，以觀測區(qū)域內(nèi)降雨量的變 化情況，輔助分析邊坡體穩(wěn)定性。

圖6.7-1 雨量計現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用圖

6.7.1 翻斗式雨量計監(jiān)測原理

雨水由最上端的承水口進(jìn)入承水器，落入接水漏斗，經(jīng)漏斗口流入翻斗，當(dāng)積水量達(dá)到一定高度（如0.2毫米）時，翻斗失去平衡翻倒。而每一次翻斗傾倒，都使開關(guān)接通電路，向記錄器輸送一個脈沖信號，記錄器控制自記筆將雨量記錄下來，如此往復(fù)即可將降雨過程測量下來。

圖6.7-2 雨量計工作原理圖

6.7.2 雨量計技術(shù)參數(shù)

主要技術(shù)指標(biāo)如下表：

6.7.3 雨量計安裝技術(shù)要求

1）雨量計安裝高度宜為 0.7m 或 1.2m。雨量計安裝后高度不隨意變動，以保持降水量觀測資料的一致性和可比性；

2）安裝儀器的基座的基礎(chǔ)、立桿穩(wěn)固，保證儀器在暴風(fēng)雨中不發(fā)生抖動和傾斜，基座頂部平整；

3）儀器底座與基座連接牢固，安裝完成后調(diào)節(jié)水準(zhǔn)氣泡居中

4）自記雨量計安裝調(diào)試時，使用專用雨量量筒，進(jìn)行 3 次人工注水試驗(yàn)，每次注水 10mm， 在 5min～10min 內(nèi)均勻注完水量，觀測儀器計數(shù)是否與所注水量一致，測試誤差在±0.2mm/10mm 以內(nèi)。試驗(yàn)完畢后清除儀器內(nèi)部存留水量和試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

5）雨量計安裝完畢后復(fù)核承雨器口是否水平，測定安裝高度和觀測場地面高程。

6.8 視頻監(jiān)控

采用高清攝像頭監(jiān)測公路邊坡范圍內(nèi)現(xiàn)場實(shí)時動態(tài)情況。

圖6.8-1 公路邊坡視頻監(jiān)控應(yīng)用

監(jiān)控數(shù)據(jù)實(shí)時傳輸至云平臺，有方向控制、錄像、抓拍、定點(diǎn)巡航、語音警戒等功能。

圖6.8-2 云平臺監(jiān)控畫面展示

4、監(jiān)測頻率

7.監(jiān)測頻率

公路邊坡監(jiān)測頻率的確定應(yīng)能及時、系統(tǒng)地反映邊坡及支護(hù)結(jié)構(gòu)、周邊環(huán)境的動態(tài)變化過程，采用定時監(jiān)測，必要時應(yīng)進(jìn)行跟蹤監(jiān)測。

公路邊坡監(jiān)測頻率應(yīng)綜合考慮監(jiān)測等級、施工階段、周邊環(huán)境、自然條件變化和當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定。當(dāng)監(jiān)測對象相對穩(wěn)定時，可適當(dāng)降低監(jiān)測頻率，在無數(shù)據(jù)異常和事故征兆的情況下，可按表7.3確定。自動化監(jiān)測頻率初步可按照1次/1d。

表7-1 公路邊坡運(yùn)營期監(jiān)測頻率

當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時，應(yīng)提高監(jiān)測頻率，開工即進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，直至連續(xù)3大的監(jiān)測數(shù)據(jù)穩(wěn)定。

a. 監(jiān)測數(shù)據(jù)累計變化量或變化速率達(dá)到預(yù)警值；

b. 監(jiān)測數(shù)據(jù)變化較快或者速率加快；

c. 存在勘察未查明的不良地質(zhì)條件，且可能影響工程安全;

d. 支擋結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開裂;

e. 周邊地面突發(fā)較大沉降、隆起、滑移或出現(xiàn)嚴(yán)重開裂;

f. 鄰近建筑出現(xiàn)突 發(fā)較大沉降、不均勻沉降或出現(xiàn)嚴(yán)重開裂;

g. 邊坡面出現(xiàn)管涌、滲漏或流沙等現(xiàn)象;

h. 邊坡工程發(fā) 生事故后重新組織施工;

i. 出現(xiàn)其他影響邊坡及周邊環(huán)境安全的異常情況。

j. 當(dāng)出現(xiàn)可能危及工程和周邊環(huán)境安全征兆時，應(yīng)實(shí)時跟蹤監(jiān)測。

8.監(jiān)測數(shù)據(jù)報警值

報警值可根據(jù)相關(guān)規(guī)范、設(shè)計文件或咨詢專家意見進(jìn)行確定。

表8-1　三級監(jiān)測安全狀態(tài)判定表

9.監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)建

公路邊坡監(jiān)測應(yīng)采用現(xiàn)場巡檢與儀器相結(jié)合的方式，儀器監(jiān)測可以采用現(xiàn)場人工監(jiān)測或自動化實(shí)時監(jiān)測。

公路邊坡監(jiān)測符合下列條件之一時，宜采用自動化監(jiān)測。

1）高頻次監(jiān)測項(xiàng)目；

2）需長期監(jiān)測含運(yùn)營期監(jiān)測的項(xiàng)目；

3）監(jiān)測點(diǎn)所在部位采用人工方式進(jìn)行觀測較困難的監(jiān)測項(xiàng)目；

4）有特殊要求的監(jiān)測項(xiàng)目。

自動化監(jiān)測系統(tǒng)包括監(jiān)測儀器設(shè)備、數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、存儲管理系統(tǒng)及實(shí)時發(fā)布系統(tǒng)等。

中地恒達(dá)公路邊坡安全監(jiān)測自動化監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)如下：

圖9.2 中地恒達(dá)自動化監(jiān)測架構(gòu)圖

9.1監(jiān)測儀器設(shè)備

公路邊坡監(jiān)測常用自動化監(jiān)測設(shè)備如下：

9.2數(shù)據(jù)自動采集及傳輸系統(tǒng)

數(shù)據(jù)自動采集裝置采用ZDHD-RTU型數(shù)字采集儀與ZDHD-ACI型8通道振弦采集儀。

圖9.2-1 數(shù)字采集儀

設(shè)備具有電源管理、電池供電和掉電保護(hù)功能，當(dāng)采用太陽能供電時蓄電池供電時間可滿足15個陰雨日；采用市電供電可提供UPS電源。

設(shè)備具有選測、按設(shè)定時間自動巡測和暫存數(shù)據(jù)功能。可遠(yuǎn)程接收采集計算機(jī)的命令設(shè)定和測控參數(shù)。

數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)采用開放的RS485通信協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)TCP、UDP、HTTP、MQTT、地災(zāi)協(xié)議等數(shù)據(jù)傳輸方式，數(shù)據(jù)傳輸可同時進(jìn)行有線和無線傳輸方式。

圖9.2-3  Iot設(shè)備管理平臺

自動化數(shù)據(jù)采集與傳輸總體架構(gòu)如圖9.2-4所示，系統(tǒng)主干采集傳輸架構(gòu)設(shè)計為邊坡現(xiàn)場各傳感器+采集儀網(wǎng)絡(luò)作為邊坡監(jiān)測項(xiàng)目網(wǎng)絡(luò)的一個節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)通過專用移動運(yùn)營通道接入監(jiān)測服務(wù)器，通過中地恒達(dá)監(jiān)測云平臺軟件查看數(shù)據(jù)。

圖9.2-4?數(shù)據(jù)采集與傳輸示意圖

9.3數(shù)據(jù)存儲管理及實(shí)時發(fā)布系統(tǒng)

依托自主研發(fā)的中地恒達(dá)監(jiān)測云平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲管理及實(shí)時發(fā)布。

圖9.3-1 GMS監(jiān)測云平臺首頁

具備數(shù)據(jù)實(shí)時發(fā)布和定時發(fā)布的功能,并能進(jìn)行數(shù)據(jù)異常情況下自動報警或故障顯示。

圖9.3-2 云平臺監(jiān)測數(shù)據(jù)報警顯示

邊坡自動化監(jiān)測數(shù)據(jù)異常時，采用多重分級預(yù)警，以短信、微信、廣播等形式通知用戶。

圖9.3-3 云平臺分級預(yù)警及通知配置界面

9.4 系統(tǒng)供配電及防雷設(shè)計

公路邊坡現(xiàn)場一般地處偏遠(yuǎn)，市電供電困難，故供電設(shè)計采用太陽能+蓄電池供電相結(jié)合的方式。基于設(shè)備功耗、取電位置、施工難度進(jìn)行綜合考慮和選擇。電池容量支持在24小時工作條件下連續(xù)15個陰雨天氣。

自動化監(jiān)測系統(tǒng)采取防雷及接地措施，防雷、接地設(shè)計應(yīng)符合《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》GB 50343、《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057等相關(guān)規(guī)定。

5、監(jiān)測成果

10.監(jiān)測成果

監(jiān)測數(shù)據(jù)的處理與信息反饋采用中地恒達(dá)監(jiān)測云平臺實(shí)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)采集、處理、分析、查詢和管理的一體化以及監(jiān)測成果的可視化。包括以下內(nèi)容:

1) 當(dāng)日天氣情況、報表編號、邊坡里程樁號或測點(diǎn)編號;

2) 監(jiān)測網(wǎng)點(diǎn)平面布設(shè)圖;

圖10-1 監(jiān)項(xiàng)目可視化信息界面

3) 儀器監(jiān)測項(xiàng)目的本次測試值、本次變化量、累計變化量、變化速率等；

圖10-2 監(jiān)測數(shù)據(jù)變化曲線

4) 對儀器監(jiān)測達(dá)到或超過預(yù)警值的監(jiān)測點(diǎn)做報警標(biāo)識；

5) 監(jiān)測數(shù)據(jù)的整理、統(tǒng)計及監(jiān)測成果的過程曲線；

圖10-3 監(jiān)測數(shù)據(jù)報表