1 安全监测的目的和设计原则
1.1 监测目的
（ 1）监测工程运行安全。本工程是连接南水北调天津干线和市区三大水厂的关键性工程， 通过全面系统的监测、分析和评价， 了解和掌握输水线路建筑物的工作性态， 对未来运行状态做出准确的预报， 从而保障工程输水安全， 充分发挥工程效益。
（ 2）监控工程施工。及时掌握施工期间建筑物的状态变化， 以指导施工， 加快施工进度， 确保施工安全，提高施工质量。
（ 3）验证设计理论。通过对监测资料进行详细分析和研究， 验证设计假定， 提高设计理论水平， 推动工程技术发展。
1.2 设计原则
监测设计针对天津干线实际情况， 方案力求经济、合理、实用、可靠、先进， 同时遵循以下设计原则：
（ 1）监测断面设置以输水线路中主要建筑(建筑机械租赁市场)物监控为主， 兼顾全局。
（ 2）重点监测断面与一般监测断面相结合， 重点监测断面以结构应力和变形监测为主， 一般监测断面以变形监测为主。
（ 3）运行期监测与施工期监测相结合， 以运行期监测为主， 施工监测为辅。
（ 4）自动化监测与人工监测相结合， 以自动化监测为主， 人工监测为辅。监测系统能够代表国内技术先进水平， 便于维护和管理。
1.3 工程安全监测自动化系统设计原则
根据本工程设计条件， 监测自动化系统设计除参照现有大坝安全监测有关规程、规范的规定外， 还将遵循以下设计原则：
（ 1）以保证工程安全为主， 兼顾设计、施工的需要。首先考虑满足工程安全监测及安全预报所需的物理参量。
（ 2）技术先进、经济合理。监测仪器设备、监测方法和手段及实现监测自动化的方式要力争达到目前国内先进技术水平， 使监测系统现代化， 并尽量节省监测工程费用。
（ 3）监测重点突出、兼顾全面。设计中要根据工程结构的具体特点和地质条件， 选择薄弱环节和对工程安全起关键作用的部位进行重点监测， 同时也要根据工程运用的性质选择主要监测参量。此外， 对一般部位可适当进行有代表性的监测。
（ 4）监测系统的硬件设备可靠。监测系统中所涉及到的仪器、设备， 特别是一些关键设备， 如埋入式的传感器， 在满足观测精度要求的前提下， 应具有长期工作的稳定性和耐久性。
（ 5）监测项目要相互协调。各监测量的布置要考虑它们之间的互相校验， 以便为今后工程安全评估提供充分依据。
2 安全监测布置
2.1 监测项目
天津干线分流井至西河泵站输水工程基础埋深6.0 8.0 m， 建筑物座落在 mQ 4 2壤土、淤泥质壤土层上， 工程所经地区存在不均匀沉降以及腐蚀性地下水等。针对本工程特点选择以下监测项目：
（ 1）开合度： 开合度监测主要指对相邻箱涵的联接缝、闸室底板联接缝、建筑物渐变段联接缝的监测。
（ 2）应力应变： 包括地基反力、钢筋应力、混凝土应力应变和无应力变形等监测项目。
（ 3）外水压力： 包括建筑物底板扬压力、地下水压力等监测项目。
（ 4）内水压力： 主要指箱涵段的内水压力。
（ 5）沉降监测： 包括建筑物基础底板和顶板的沉降监测。
（ 6）收敛和倾斜监测： 主要指立交桥穿越段施工期间基坑支护的收敛、倾斜以及桥墩变形监测。
（ 7）水位： 水位监测主要指连通井和出口闸水位等。
2.2 监测断面或部位
针对输水工程结构特点及地质条件， 该段线路共选择 10个建筑物进行监测， 监测位置及断面特征见表1.监测断面按重点监测断面和一般监测断面进行布置， 一般监测断面主要监测不均匀沉降、裂缝开合度、内外水压力和土压力等， 重点监测断面除布设一般监测断面监测项目外， 还进行结构应力应变监测。监测断面布置参见图 1.此外， 输水线路需从天平路立交桥和咸阳北路西河桥桥墩中间穿过， 基础挖深 6.0 8.0 m， 可能对桥墩基础造成影响。因此， 除采用必要的工程措施保护桥墩外， 还需进行施工期桥墩安全监测， 监测内容主要包括基坑支护的收敛和倾斜以及桥墩的变形监测。监测断面布置参见图 2.
2.3 监测站
本工程共设 6个监测站， 分别设在京沪高速铁路穿越、永青渠倒虹吸、连通井、罗浮路立交桥、天平路立交桥、出口闸附进位置， 监测仪器电缆引至监测站集中观测。连通井、罗浮路立交桥、天平路立交桥、出口闸监测站内设 M CU 和电源； 天平路立交桥和罗浮路立交桥监测站暂选用太阳能电池作为电源， 工程实施过程中尽可能选用可靠市电做为电源； 对于不存在市电的京沪高速铁路穿越、永青渠倒虹吸测站， 因仪器数量较少， 不设置电源， 仪器电缆集中引至监测站后进行人工观测， 不纳入自动化监测系统。
2.4 监测方法
（ 1）变形监测： 由于工程建在第四纪砂粘土基础之上， 有可能产生不均匀沉降， 故在重点监测断面均布设沉降仪和多点位移计进行变形监测。此外在箱涵顶部布设倾斜仪， 监测建筑物倾斜变化。
（ 2）应力监测： 考虑到当 2孔箱涵不同时输水时，将在各孔之间的钢筋混凝土内产生较大弯矩和剪力，在监测断面可能产生应力集中的部位， 安装 2向应变计和钢筋计， 监测钢筋混凝土的应力状态。
（ 3）土压力监测： 沿箱涵线路， 在每个断面的底板混凝土垫层与地基接触面附近， 安装土压力计， 监测基础接触土压力， 以便了解地基的承载力。
（ 4）温度监测： 温度监测主要针对施工期和运行期进行， 由于目前用于监测的传感器一般均可同时进行温度监测， 故不再专门安装温度计。在进行箱涵监测的各测点处， 同时进行温度监测。
（ 5）现场巡视检查： 虽然采用电测仪器对箱涵输水工程进行监测是不可缺少的重要手段， 但由于监测仪器有限， 不可能覆盖整个沿线， 所以作为补充， 定期进行人工巡视检查是必要的， 特别是在停水检修期， 进入暗渠肉眼检查非常重要， 但要求参加巡视检查的人员必需有一定的观测专业经验。
2.5 监测自动化系统
自动化监测系统主要由传感器、监测站、光缆及网络通讯连接和安全监测管理软件等组成。
监测站负责和中心监测站进行数据通讯， 并负责监测数据采集、储存等。监测站内设 MCU 和光端机，所有监测仪器电缆与 MCU 相连， M CU 通过光端机将电信号转换为光纤信号传输到监测中心。监测中心设备主要包括工控机、打印机、光端机、UPS等。
系统软件具有在线和离线数据管理和分析处理功能， 包括数据显示、更新、增删、检索、查询、整编、打印等， 通过对监测资料进行分析后作出测值预报和安全评估。
3 结束语
对于长距离输水箱涵工程而言， 安全监测系统是工程设计的重要内容之一， 要根据工程自身特点， 科学、合理的设计工程安全监测方案， 选择先进、可靠的监测设备， 为工程施工、运行安全及工程管理打下良好的基础。
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