3.5　監測觀測及整編

3.5.1　監測觀測

1.一般要求

（1）在整個合同工期內，施工方負責對已埋設安裝并處于工作狀態的觀測儀器，按監理人批準的方法及測次定期觀測和檢驗，記錄全部原始觀測和檢驗資料，及時將觀測資料換算為相應的溫度、應力、位移、水位等物理量，并進行資料整理、分析各監測量的變化規律和趨勢、判斷有無異常的觀測值。按監理人的要求和規定的程序，以電子文件和月報、報表等方式報送監測成果資料。

（2）在汛期、測值出現異?；驗槭┕ぬ峁┍匾臄祿r，對部分儀器增加測次，并按監理人的要求及時提供整理的監測資料。

（3）在發現監測數據確有異常時，施工方要復測、加密觀測，同時立即通知監理人，以便分析原因，并及時采取必要的措施。

（4）施工方保留全部未經任何涂改的原始記錄，監理人有權隨時查看。在施工期間，按期向監理人提交監測資料和無任何修改痕跡的原始監測數據。

（5）施工方在進行日常監測的同時，記錄收集工程相關資料，包括工程施工形象、監測儀器周圍的爆破情況、降雨等情況，以及工程中出現的各種異常情況。對收集到的資料進行妥善保管，并在相應的觀測記錄中作必要備注，以供進行資料分析之用。

（6）用于現場監測的讀數儀表按有關要求定期標定，確保儀表在有效期內使用。

各項目一般情況下監測頻次匯總見表3.7。

2.觀測技術要求

混凝土內部監測儀器（如應變計組、無應力計、測縫計、鋼筋計）埋入后，24h內，每隔4h監測1次；之后每天監測3次，直至混凝土達到最大水化熱溫升為止；以后每天監測1次，持續1旬；以后每旬監測2次，持續1個月。

測壓管、地下水位孔、量水堰安裝灌漿后，應反復測讀初始值，當連續2次讀數差不超過1cm時，取平均值為基準值；以后每天觀測1次，持續1周。

3.巡視檢查

巡視檢查分為日常巡視、年度巡視和特別巡視，施工期進行日常巡視檢查，一般一周一次，雨季期間加密，特殊情況（如地震、爆破和暴雨等）及時組織特別巡視檢查。

3.5.2　基準值選取

監測儀器的基準值選擇是監測資料整理計算中的重要環節，基準時間選擇過早或過遲則會造成監測數據不正常或丟失監測資料，使監測計算成果不準確。不同監測儀器所考慮的因素和選取的基準時間也各不相同。

1.內部變形監測儀器

埋設灌漿24h后，測得三次讀數差小于1%（F.S），取其平均值作為基準值。

2.應力應變監測儀器

應力應變監測儀器的基準值選取一般遵循以下幾個原則：①混凝土澆筑后，混凝土與儀器共同作用和正常工作；②電阻比與溫度過程線呈相反趨勢變化；③觀測資料表明應變計測值服從點應變平衡原理；④觀測資料從無規律跳動到比較平滑有規律變化。

（1）應變計、無應力計。

在選擇基準值時，需考慮以下情況：

1）當測點處溫度達到均勻后，一組內各儀器間的溫度差不超過1℃。

2）互相垂直的應變量之和與另一互相垂直的應變量之和相差不應超過（10～25）×10-6范圍。另外由于應變計本身具有一定的剛度，所以在混凝土凝固前，應變計不能完全反映出混凝土的變形，一般在埋設后12h以上，才能達到平衡狀態。因此選擇位于同層同塊的應變計組的基準值時，一般選24h以上的觀測值作為基準值，無應力計和它相應的應變計組取共同的基準時間。

（2）測縫計。

測縫計埋設后，混凝土或水泥砂漿終凝時的測值可作為基準值，一般取24h測值。

（3）鋼筋計。

鋼筋計的基準值可根據使用處的結構而定，一般取混凝土或砂漿固化后鋼筋和鋼筋計能夠跟隨其周圍材料變形時的測值作為基準值，一般取24h以上的測值。

3.滲流滲壓監測儀器（滲壓計）

在埋設前將裝有滲壓計的砂袋放在充滿水的水桶中泡水24h，保持水溫、周圍環境和滲壓計溫度相對不變。24h后將滲壓計慢慢提起，但注意要使滲壓計的透水石端接近水面而不暴露出水面，此時用測讀儀表讀取線性讀數、溫度，此時測值即為該滲壓計的基準值讀數。

3.5.3　監測資料整編

1.一般要求

（1）對監測資料必須及時整理和整編，并將分析成果提交監理人。

（2）監測資料整編，是將安全監測儀器埋設的竣工圖、各種原始數據和有關文字、圖表（包括影像、圖片）等資料，進行收集、統計、考證、審查，綜合整理監測成果，按規定的數據庫格式輸入計算機，用磁盤或光盤備份保存，并匯編刊印成冊。

（3）監測資料整編工作包括日常資料整理、整編和定期資料綜合分析。整理、整編的成果應做到項目齊全，考證清楚，數據可靠，圖表完整，規格統一，說明完備。

（4）每次儀器監測和巡視檢查后，隨即進行日常資料整理。主要是查證原始監測數據的可靠性和準確性，將其換算成所需的監測物理量，按規定的數據庫格式及時存入計算機，并判斷測值有無異常。如有異?；蛞牲c，及時復測、確認。

（5）在日常資料整理基礎上，對資料定期整編。定期整編是指按規定時段對監測資料進行整編和分析，匯編刊印成冊，并附簡要的分析意見和編印說明。

2.整編方法

（1）數據檢驗。對現場觀測的數據或自動化儀器所采集的數據，檢查作業方法是否合乎規定，各項被檢驗數值是否在限差以內，是否存在粗差或系統誤差。若判定觀測數據超出限差時，立即重測。

任何測量過程都不可能得到與實際情況完全相符的測值，由于種種原因，測量中不可避免地引入這種或那種偏差。測值與真值的差異稱為測值的觀測誤差。誤差源主要有：

1）儀器和量具的誤差（含隨時間產生的誤差）。

2）人的誤差（含測錯、讀錯、記錄錯）。

3）自然條件引起的誤差。

4）測量方法的誤差。

其誤差的數值和符號不變的稱為恒值系統誤差。反之，稱為變值系統誤差。變值系統誤差又可分為累進性的、周期性的和按復雜規律變化的幾種類型。系統誤差的原因包括檢測裝置本身性能不完善、測量方法不完善、測量者對儀器使用不當、環境條件的變化等原因。注意：同條件多次重復測量消除不了系統誤差。

有條件時，通過調查或試驗對量測中存在的方法誤差、裝置誤差、環境誤差、人員主觀誤差和處理量測數據時產生的舍入誤差、近似計算誤差以及計算時由于數學物理常數有誤差而帶來的測值誤差進行分析研究，以判斷其數值大小，找出改進措施，從而提高觀測精度，改善測值質量。

（2）物理量計算。經檢驗合格的觀測數據，應按照一定的方法換算為監測物理量，如水平位移、垂直位移、揚壓力、滲流量、應變、應力等。物理量的正負號應遵守規范的規定。規范沒有統一規定的，應在觀測開始時即明確加以定義且始終不變。相同類型的物理量（位移、應力、應變、滲壓、滲流等）的正負號、單位應統一，尤其是不同監測手段獲得的位移應盡可能采用相同的坐標系、正負號和單位。

數據計算確保方法合理、計算準確。采用的公式要正確反映物理關系，使用的計算機程序要經過考核檢驗，采用的參數要符合實際情況。計算時，采用國際單位制。有效數字的位數應與儀器讀數精度相匹配，且始終一致，不隨意增減。嚴格堅持校審制度，計算成果一般應經過全面校核、合理性審查等幾個步驟，以保證成果準確無誤。

觀測基準值將影響每次觀測成果值，必須慎重準確地確定。內部觀測儀器的初值根據混凝土的特性、儀器的性能及周圍的溫度等，從初期各次合格的觀測值中選定。變形觀測的位移、接縫變化等皆為相對值，基準值是計算監測物理量的相對零點。一般宜選擇水庫蓄水前數值或低水位期數值。各種基準值至少連續觀測2次，合格后取均值使用。一個項目的若干同組測點的基準值宜用同一測次的，以便相互比較。

3.5.4　整編公式

1.多點位移計絕對位移計算

（1）物理量換算。多點位移計的量測物理量為位移，位移計有頻率模數Fi（頻率的平方除以1000）和溫度Ti兩個測值，可接入振弦式讀數儀或安全監測自動化系統進行測量。

頻率模數：

位移公式：

式中　Fi——當前時刻測得的頻率模數值；

fi——當前時刻測得的頻率值；

J——縫開合度，mm，正值為張開；

L——位移量，mm，正值為拉伸；

k——儀器率定系數，由儀器生產廠家提供；

KT——溫度修正系數，10-6/℃，由儀器生產廠家提供；

F0——基準時刻測得的頻率模數值；

Ti——當前時刻測得的溫度值；

T0——基準時刻測得的溫度值。

（2）絕對位移換算。以四點式多點位移計的計算為例，錨頭埋設由淺入深分別為A、B、C、D，經過整編后，各傳感器位移分別為DA、DB、DC和DD，但以上位移為相對位移，需要轉換成以D錨頭埋設位置為相對不動點的絕對位移，那么D傳感器的讀數DD即為孔口處的絕對位移量D'D，相對D錨頭埋設位置的A、B、C錨頭處的絕對位移分別為

2.振弦式滲壓計

振弦式滲壓計有頻率模數Fi（頻率的平方除以1000）和溫度Ti兩個測值，可接入振弦式讀數儀或安全監測自動化系統進行測量。

滲透壓力計算公式：

線性公式：

多項式公式：

式中　Fi——當前時刻測得的頻率模數值；

P——水壓力，kPa；

G——線性計算系數，由儀器生產廠家提供；

K——溫度修正系數，由儀器生產廠家提供；

F0——基準時刻測得的頻率模數值；

Ti——當前時刻測得的溫度值；

T0——基準時刻測得的溫度值；

A、B、C——多項式計算系數，由儀器生產廠家提供。

還可以結合滲壓計埋設高程將滲透水壓力換算成水位，公式如下：

式中　H0——滲壓計埋設高程；

P——滲透水壓力；

ρ——水的密度。

3.電阻溫度計

溫度計計算公式：

式中　t——溫度；

Rt——當前電阻測值；

——計算冰點電阻值，由儀器生產廠家提供，一般為46.6Ω；

α——電阻溫度系數，由儀器生產廠家提供，一般為5℃/Ω。

4.差阻式應變計（無應力計、鋼板計）

應變計、無應力計、鋼板計的傳感器相同，因此，其整編公式基本一致。差阻式應變計、無應力計、鋼板計有電阻比Z和溫度電阻R兩個測值，可接入電橋或安全監測自動化系統進行測量。

（1）溫度計算公式。

式中　t——測點溫度；

Rt——當前電阻測值；

——計算0℃電阻值，由儀器生產廠家提供；

α'——零上溫度系數，由儀器生產廠家提供；

α″——零下溫度系數，由儀器生產廠家提供。

（2）應變計算公式。

式中　εm——混凝土應變，正值為拉應變；

f——最小讀數，由儀器生產廠家提供；

b——溫度修正系數，由儀器生產廠家提供；

ac——混凝土或鋼板膨脹系數，由儀器生產廠家提供；

a——溫度系數，由儀器生產廠家提供；

Zi——當前電阻比測值；

Z0——基準電阻比測值；

Ri——當前溫度電阻測值；

R0——基準溫度電阻測值。

（3）有效應變的計算。

對于應變計，根據式（3.38），算得的實測應變εm，并不完全是由應力引起的，它包括兩部分：①外力和內部約束引起的應變，稱為應力應變ε1；②由自由體積變形引起的應變，稱為非應力應變[ε0由無應力計測值根據式（3.38）計算]。而在工程上需要分析的是ε1。因此，計算應變時，應將ε減去非應力應變ε0，則計算公式為

式中　ε——應變計所測的應變；

ε1——由應力產生的應變，稱作有效應變；

ε0——自由體積變形應變，為無應力計的測值。

5.其他差阻式儀器

其他大部分差阻式儀器的計算原理基本類似，如鋼筋計、錨桿應力計、土壓力計、壓應力計、測縫計和位移傳感器等，都有電阻比Z和溫度電阻R兩個測值，可接入電橋或安全監測自動化系統進行測量。各類儀器換算成相應物理量后，進一步的整編計算與相應的振弦式傳感器資料整編相同。

各種傳感器的溫度計算與差阻式應變計相同。

相應物理量計算公式：

式中　σ——應力，正值受拉；

L——位移量，正值受拉或呈張開狀態；

f——最小讀數，由儀器生產廠家提供；

b——溫度修正系數，由儀器生產廠家提供；

Zi——當前電阻比測值；

Z0——基準電阻比測值；

Ri——當前溫度電阻測值；

R0——基準溫度電阻測值。

3.5.5　監測資料正負號規定

根據規范規程及設計文件規定，本工程各監測儀器的正負號規定如下：

（1）壩體位移：向下游、左岸位移為正，向上游、右岸為負。

（2）邊坡位移：向河床位移為正，向山體為負。

（3）多點位移計：變形指向臨空面為正，反之為負。

（4）接縫和裂縫開合度：張開為正，閉合為負。

（5）應力、應變值：以拉應力（應變）為正，壓應力（應變）為負。

（6）滲流滲壓值：以有壓為正。

3.5.6　儀器單位符號規定

目前安裝儀器主要有位移傳感器、應力傳感器、溫度傳感器、滲流滲壓傳感器、應力應變傳感器等，監測儀器單位符號規定見表3.8。