自动化监测技术在地铁隧道施工中的应用

自动化监测技术在地铁隧道施工中的应用

战国梁

身份证号：370682199006165618

摘要：随着社会经济的不断发展，逐渐推动了城市化进程，那么，在城市的发展过程中，地铁起到了一定的促进作用，它不仅改变了城市拥堵的交通状况，而且还带动了经济增长。对于地铁而言，它是铁路运输的一种形式，通过在地下铺架轨道、修建隧道，形成了以输送乘客为主的城市交通系统。地铁施工项目比其他项目工程的规模大，并且涉及到的设施也是比较多的。由于地铁是运输乘客的交通工具，所以在各方面的要求也是非常高的，尤其是在安全上，必须要保证地铁的运行情况。目前来看，各个城市建设地铁的数量越来越多，在地铁隧道建设的过程中，具有复杂性的特点，主要是因为它需要贯穿整个城市的重要位置。在当前时代的背景下，自动化监测技术得到了大家的认可和重视，并逐渐的把该技术运用到了地铁隧道的施工中。

关键词：自动化监测技术；地铁；应用3--

引言

地铁隧道具有复杂性和隐蔽性的特点，它对技术的要求是相当高的，在隧道监测的工作过程中，不可缺少的环节就是把自动化监测技术融入到其中，只有这样，才能有效的实时监督和监测地铁隧道的实际情况，在最大程度上，降低了安全事故发生的可能性，保证了地铁隧道工程能够安全、稳定的运行。

1自动化监测技术概述

所谓的自动化监测技术，就是使监测系统实现智能化，把智能应用和信息传递相互结合在一起，对地铁隧道的变形情况进行实时监测。自动化监测技术在建筑工程领域占有一定的优势，主要分为以下两方面：第一，自动化监测技术的所有功能可以满足实际的监测要求，并且可以及时获取和传输变形数据；第二，自动化监测技术可以对地铁隧道内所有数据、图像和影像信息进行实时监测，如果出现了一些异常情况时，就能自动发生警报信号，为隧道的安全提供了重要的保障。

2自动化监测平台

2.1全站仪

在地铁隧道施工的过程中，自动化监测全站仪主要使用的系列是徕卡TS，它可以减少测量误差，一般在±（0.6mm＋1×10-6D）mm之内，D代表实际的测量长度，测量角度应保持在0.5″左右，还可以根据实际的需求，有针对性的去选择适当的监测平台。TS系列的自动化监测全站仪功能较多，比如自动调焦距、监测正倒镜、自动记录数据信息等。

2.2反射棱镜设备

地铁隧道施工人员应该根据实际情况和具体需求，把反射棱镜安装在拱顶和轨道床位置处，并用膨胀螺丝进行固定。与此同时，为了给自动化全站仪的识别目标提供便利条件，就要保证棱镜反射面的方向。

2.3静力水准监测仪器

静力水准远程自动化监测技术具有数据采集自动化、实时监测、远程控制、防电及防干扰能力强、测量精度高等常规监测技术无法比拟的特点及优点。仪器由主体容器、连通管和电容传感器等部分组成。当仪器主体安装墩发生高程变化时，使得静力水准仪结构液面发生变化，引起装有中间极的浮子与固定在容器顶的一组电容极板间的相对位置发生变化，通过测量装置测出电容比的变化即可计算出测点的相对沉陷。

2.4计算机

通过无线通信数据传输技术把计算机和全站仪有效的结合在一起，并利用专业的监测系统，形成了自动化监测功能，外接电源和电缆以及其他设备也是实现自动化监测的主要部分。同时，自动监测系统会有针对性的自动存储、分析和处理监测数据，从而形成了有效的参考信息。

2.5监测软件

目前来看，自动化监测系统主要是利用全站仪和Smart监测软件相互结合的方法进行了地铁隧道施工的监测。所以，可以把所监测的数据存储在SQL数据库中，并充分利用各种条件来实现监测功能。并且还可以按照实际的需求和要求来添加各种循环，如果某设备处于监测的状态，各种循环时间就不具有重叠的特点，这样，就能保证一个循环结束后才开始下一循环。

2.6监测数据分析

自动化监测系统整理和分析数据信息的过程中，通常是利用Smart分析软件、平差软件和编码程序等软件来完成的。在对数据信息进行分析的时候，还可利用人工的方法对存在问题的数据信息进行删除，那么周期监测数据信息就是通过所获取数据信息的平均值，这样就能清晰的看出地铁隧道施工的变化情况，具有完整性和时效性的特点。

3地铁自动化监测系统的构成

3.1数据采集及传输系统

一般情况下，数据采集系统和传输系统是通过数据监测采集设备和传输设备组成的，并且要保证电力系统的稳定性。除此之外，还要把数据采集系统和传输系统和其他系统相互结合在一起，加大力度的保护设备机箱，有效的减少振动对设备的影响，从而为地铁隧道施工的自动化监测技术的运用提供了重要基础，同时也为地铁隧道施工中的数据采集和传输设备的安全运行提供了重要保障。目前来看，监测的类型比较多，比如沉降类型、微距离变化类型、水平位移类型和应力应变类型等等。那么，在沉降类型中的使用设备主要包括精密水准、梁氏倾斜仪和光纤等；水平位移类型中主要的使用设备就是测量机器人；微距离变化类型中的使用设备有裂缝计和变位计；应力应变类型中的设备主要有应变片和钢筋计。如果根据监测设备的工作原理进行划分，就可以分成四部分，具体有电压式传感器、电感式传感器、电阻式传感器和CCD式传感器。

3.2自动化监测控制软件

对于自动化监测控制软件而言，它的主要组成部分包括单元及传感器控制和数据后台处理。其中单元及传感器控制部分主要控制了地铁现场的监测设备，并利用传输数据技术实现了自动化的数据采集方式。如果采集工作完成后，就会自动的对数据进行处理和存储，会以报表或图表的形式展示出来。在自动化监测控制软件设计的过程中，必须要实现对数据进行有效的管理这一目标，确保其具有一定的特征，比如灵活性、安全性和可靠性，只有这样，才能促进相应的施工企业能够全方位的掌握和了解施工现场的实际情况。

4案例分析

某地铁工程在施工阶段对施工现场建立了自动化监测系统，对测得的数据信息进行整理和分析，可得工程施工对周边地质环境的影响及地铁结构沉降规律，依此为参考优化工程施工管理方案。该区间线路最小平面曲线半径为350m，线间距离为10.0～15.0m，隧道轨面的埋深为10～32m。

4.1监测点布置

第一，监测点布设。监测断面为被监测位置的隧道正交横断面，需在该断面上布设多个监测点。该项目一局设计图纸，地铁隧道长处为500m，间隔10m设置一监测点，共28个点。每个断面共设置有5个测点，分别为1个拱顶沉降监测点、2个道床沉降观测点、1个拱腰沉降和1个水平位移监测点，布设如图1所示。第二，基准点布设。监测区共设置有4个基准点，2个基准点布设于远离变形区大里程方向，2个基准点布设于小里程方向。第三，全站仪布设。全站仪安装在YK7+205位置，后视点布设于里程为YK7+316。

4.2观测方法

TS60全站仪安置在隧道中，应用数据传输技术，由计算机直接控制全站仪，按照设计参数设置循环周期即可。监测所得数据储存于数据库中，若监测结果误差较大或者是监测距离有障碍物，软件会自动采集该点信息，完成上述流程后继续下一监测点的工作，直至循环周期结束。通过计算机中的控制软件，在观测周期初始，可通过前后的基准点对测站点的坐标进行测算，依照该工作程序自动完成所有监测点的观测工作。

4.3应用效果

从自动监测系统应用周期来看，传统人工监测作业周期较长，完成数据采集、处理、复测、对比、反馈需6h，自动监测系统1min即可完成全部作业。同时，自行监测系统只需1人定期监测和维护便可保证系统运行安全稳定，且该系统为一次性投入，后期的维护成本与传统监测维护相比可节约成本。该工程参考施工进度控制与沉降观测结果，采用线性回归或非线性回归方式分阶段对时域外的变形数据进行推演和计算。依据设计与业主单位要求，当隧道结构的沉降量接近10mm或沉降速率大于2mm/d，则需向上反馈，组织各项目部协商施工整改方案，及时采用措施控制沉降，避免地质安全与工程质量问题的发生。该工程在第一观测结算，累计沉降量为±1mm，在第一阶段观测工作未受到施工作业影响。第二阶段工程由二号线盾构施工进入一号线危险区域，监测数据变化不大。第三阶段，累计沉降量具体表现为某个数值周围的波动由此可知土体又回归为稳定状态，由此可知工程结构稳定、安全。

实践表明，因自动化监测系统作业效率高，所以该工程质量、安全问题在未发生前建设单位根据监测异常数据进行了提前处理，由此可见，自动化监测系统应用效果良好。

结束语

如今，地铁已经成为了城市主要的交通命脉，随着城市交通的不断发展，给人们带来了更优越的出行条件。但在地铁在建设、运行和发展的过程中，会受各种条件的影响，而存在一些安全隐患，那么，如果把自动化监测技术融入到其中，就会使一些列的问题得到解决，并能为地铁隧道建设的未来发展提供保障。

参考文献

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