地鐵隧道中自動化監測系統的應用淺析

文鵬飛

摘 要：計算機設備的完善和信息技術的進步促進了地鐵隧道工程建設技術的發展，而自動化監測技術的應用保證了地鐵工程信息的準確性和全面性。本文結合工程實例就自動化監測系統的應用進行研究，首先闡述了工程案例，其次對自動化監測系統的應用方法進行論述，然后闡述了工程應用效果，旨在促進地鐵工程建設與監測技術的發展。

關鍵詞：地鐵；監測點；效益

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.16.101

1 引言

地鐵隧道為城市地低下修建的隧道與軌道，電力快車的運營為人們提供了更加便利的公共交通服務。地鐵隧道工程建設內容復雜，專業項目類型較多，因其運營客流量大、設備數量龐大，所以對工程建設要求十分嚴格。同時，地鐵隧道多修建在管道分布密集、地質復雜、貫穿于城市主要樞紐位置，安全性和穩定性控制難度大。[1]為此，可通過自動化監測系統對建設過程中的地質環境變化、工程數據等進行實時更新，保證工程建設安全與質量。

2 工程實例概述

某地鐵工程在施工階段對施工現場建立了自動化監測系統，對測得的數據信息進行整理和分析，可得工程施工對周邊地質環境的影響及地鐵結構沉降規律，依此為參考優化工程施工管理方案。該區間線路最小平面曲線半徑為350m，線間距離為10.0～15.0m，隧道軌面的埋深為10～32m。

3 自動化監測系統應用要點

3.1 監測點布置

第一，監測點布設。監測斷面為被檢測位置的隧道正交橫斷面，需在該斷面上布設多個監測點。該項目一局設計圖紙，地鐵隧道長處為500m，間隔10m設置一監測點，共28個點。每個斷面共設置有5個測點，分別為1個拱頂沉降監測點、2個道床沉降觀測點、1個拱腰沉降和1個水平位移監測點，布設如圖1所示。第二，基準點布設。監測區共設置有4個基準點，2個基準點布設于遠離變形區大里程方向，2個基準點布設于小里程方向。第三，全站儀布設。全站儀安裝在YK7+205位置，后視點布設于里程為YK7+316，布設如圖2所示。

3.2 觀測方法

TS60全站儀安置在隧道中，應用數據傳輸技術，由計算機直接控制全站儀，按照設計參數設置循環周期即可。監測所得數據儲存于數據庫中，若監測結果誤差較大或者是監測距離有障礙物，軟件會自動采集該點信息，完成上述流程后繼續下一監測點的工作，直至循環周期結束。[2]通過計算機中的控制軟件，在觀測周期初始，可通過前后的基準點對測站點的坐標進行測算，依照該工作程序自動完成所有監測點的觀測工作。

3.3 數據處理

3.3.1 距離差分改正

3.3.2 高差差分改正

在極坐標的單向測量中，因為存在球氣差這一不穩定值，需對高差進行差分處理。基準點與測站間的高差為，該值已知，實測監測站與基準點1、2間的高差分別設為，計算如下：

3.3.3 平差處理

將經過上述計算流程得到的觀測值輸入系統自動進行平差計算，并進行三維坐標的解算。

4 應用效果

從自動檢測系統應用周期來看，傳統人工檢測作業周期較長，完成數據采集、處理、復測、對比、反饋需6h，自動監測系統1min即可完成全部作業。同時，自行監測系統秩序1人定期檢測和維護便可保證系統運行安全穩定，且該系統為一次性投入，后期的維護成本與傳統監測維護相比可節約成本。[3]

該工程參考施工進度控制與沉降觀測結果，采用線性回歸或非線性回歸方式分階段對時域外的變形數據進行推演和計算。依據設計與業主單位要求，當隧道結構的沉降量接近10mm或沉降速率大于2mm/d，則需向上反饋，組織各項目部協商施工整改方案，及時采用措施控制沉降，避免地質安全與工程質量問題的發生。該工程在第一觀測結算，累計沉降量為1mm，在第一階段觀測工作未收到施工作業影響。第二階段累計沉降速率快，工程由二號線盾構施工進入一號線危險區域，監測數據變化不大。第三階段，累計沉降量具體表現為某個數值周圍的波動由此可知土體又回歸為穩定狀態，由此可知工程結構穩定、安全。

實踐表明，因自動化監測系統作業效率高，所以該工程質量、安全問題在未發生前建設單位根據監測異常數據進行了提前處理，由此可見，自行化監測系統應用效果良好。

5 結束語

綜上所述，在地鐵隧道中應用自動監測技術不易受到外部環境影響，可24h連續作業，觀測數據準確有效，大幅提升了監測效率。隨著城市化進程的不斷加快，地鐵隧道工程興建，建設范圍日益擴大，但因隧道施工需大規模的基坑開挖與支撐作業，若監測管控不到位，易影響隧道結構的穩定性。對此，需積極應用新型技術實現工程施工全過程監測，一旦發現監測數據異常，可直接分析問題，及時調整施工方案，在降低了建設成本的同時也不會對工程建設進度造成影響。由本文案例可知，自動化監測系統在地鐵隧道工程建設中具有積極影響，應大力推廣應用并優化。

參考文獻：

[1]曹權，李清明，項偉等.基坑群開挖對鄰近既有地鐵隧道影響的自動化監測研究[J].巖土工程學報，2012，34（s1）：552-556.

[2]吳石軍.基于智能型全站儀的地鐵隧道變形自動化監測技術及應用[J].鐵道勘察，2017，43（02）：7-10.

[3]李劍波.自動化監測在既有地鐵隧道搶險項目中的應用效果評述[J].四川建筑，2013，33（06）：187-190.