地铁隧道结构变形和地铁运营安全自动监测的研究和应用

地铁隧道结构变形和地铁运营安全自动监测的研究和应用

陈启帆

广东省建筑科学研究院集团股份有限公司广东广州510500

摘要：普通的常规测量方法用于隧道结构监测是比较有困难的.本文通过地铁隧道结构自动化监测实例与分析具体阐述了监测的要求、监测点的布设、监测数据处理分析及测结果评述，为指导深基坑开挖及地铁隧道安全提供了保障。

关键词：地铁隧道结构变形地铁运营安全自动监测应用

引言

近年来，我国城市轨道交通进入了迅猛发展时期，全国目前有北京，上海、深圳、广州、武汉、杭州、郑州等等数十个城市的地铁化线路已经投入运营，长沙、福州、南昌、贵阳等地的地铁也在如火如荼的施工，全国还有更多的城市陆续计划建设地铁。随着地铁发展而带来的地铁沿线开发施工越来越多，尤其是地铁附近基坑的开挖对运行地铁的影响不可忽视，这些对地铁运行的安全监测提出了挑战。正在运营的地铁，满载乘客，地铁运营的安全至关重要，所以必须在常规周期性监测的基础上，对外部施工有影响的重点区段做不间断的实时监测、提前预警、确保运行安全。

1.在地铁运营隧道中运用自动化监测技术的必要性

随着我国各大城市经济不断发展，交通拥堵问题已经成为社会日益关注的问题。修建地铁工程能够解决城市路面拥堵的问题，缓解交通压力。但随着城市地铁线路的不断增加，地铁工程布局变得越来越复杂，加上房地产与城市地下空间开发的不断推进，建筑基坑施工邻近地铁运营隧道的情况越来越多，不可避免的给地铁运营隧道造成不同程度的影响。所以，在地铁运营隧道中运用自动化监测技术是十分有必要的。这主要是因为地铁运营一般不允许中断，人员不允许进入隧道，常规的人工监测方法无法实施，这时候就需要采取自动化监测技术，对地铁运营隧道进行全天候二十四小时实时监测。在地铁运营隧道中运用自动化监测技术不仅能够确保地铁正常运营，而且还可以实时获取运营隧道的沉降、变形数据，全面掌握周边施工对运营隧道的影响程度，从而准确判断运营隧道的安全状况。

2.地铁自动化变形监测系统

2.1地铁监测系统组成

自动监测系统由五部分组成：测量机器人、监测站、控制计算机房、基准点和变形点组成。远程计算机通过因特网控制远程GPRS模块,可远程监视和控制监测系统的运行。系统在无需操作人员干预条件下,实现自动观测、记录、处理、存储、变形量报表编制和变形趋势显示等功能。自动监测系统的组成如下图所示：

2.2全站仪观测站

根据现场条件，选择自动变形监测系统的监测站。监测站需在隧道壁上架设观测装置，安置测量机器人，并保证有较好的通视条件。监测站应配备监测通讯模块、不间断的电源适配器、气象感应器。监测站的通讯模块根据隧道内的通信信号选择采用中国移动GPRS接入互联网，或采用中国联通CDMA接入互联网。进行观测时，监测站接受来自控制中心的指令自动开启仪器进行监测，并将监测数据通过互联网实时传输回控制中心，控制中心根据监测质量发出指令进行重测或补测。

仪器设备的现场安装图：

3.数据成果的反映—地铁监测信息系统

地铁监测信息管理系统是在ORACLE数据库的基础上，用DELPHI程序语言、按B/S、C/S方式开发，能够实现监测数据的及时传输，为保证基坑和隧道安全提供强有力的措施，可以保证监理、施工、业主能够通过互联网直接查询监测数据，及时掌握监测对象的变化情况。系统按照三个层次开发：用户使用层、数据管理层、数据采集层，可以实现快速数据处理、数据无线传输，为信息化施工提供更好的保证。

1.用户使用层功能。该系统组成部分是为用户提供各项操作功能的平台，有助于工程人员对地铁施工的自动化调控，及时处理隧道工程建设和运营期间面临的问题。用户使用功能包括：监测数据报警提示系统、测点查询系统、数据查询系统、图形查询系统、短信提示系统、分析提示系统等，用户操作时可根据实际需要调整功能模块，更好地服务于项目施工。

2.数据中心层功能。数据操作模块、数据分析模块，报表校核、审核、批准模块。数据操作系统主要完成原始数据（计算数据）的入库、建立本期观测数据库和原始数据存档；数据分析系统主要完成生成报表，由数据分析人员对基坑及隧道各测点的稳定性做出判断，同时对计算数据中可能出现的错误进行判断和修改。对于数据处理存在的问题，利用该层面功能也可及时发现修改。

3.数据采集层功能。人工采集系统、自动（半自动）采集系统、数据上传系统，实现现场数据的及时采集与无线传输。在本案例中由TCA2003全站仪配合GEOMOS监测软件实现现场监测数据的自动采集，通过无线网

卡将监测数据通过INTEL网传输到服务器上，再由服务器将数据发送至使用用户，通信技术的运用降低了数据采集的难度。

4.结论

综上所言，运营地铁隧道引进自动化监测技术是必不可少的，这是由地铁工程的隐蔽性、复杂性、科技性等特点所决定的。随着城市经济的快速发展，社会交通运输压力也不断增大，为缓解地面道路的交通压力，广泛开展地铁项目施工有助于提高交通运营的效率。对运营地铁隧道采取自动化监测技术，不仅保护了地铁隧道的正常使用，也是确保地铁运营及乘客人员安全的基本条件。因而，将自动化监测技术融合于地铁隧道，工程单位应给予高度关注，应积极探讨该技术在工程实际中的运用和发展。

参考文献

［1］张方，汪博，韩晓健.健康监测系统在隧道结构中的应用研究［J］.山西建筑.2011（32）；

［2］冯国冠.基于某地铁盾构隧道施工地表沉降的分析研究［J］.中国安全生产科学技术.2010（04）；

［3］资利军，张晓光.地铁重叠盾构隧道施工过程变形分析［J］.科技风.2011（14）。