自動化監測技術在地鐵隧道施工中的應用

鄭明

摘 要：近年來，城市化進程加快，地鐵成為大中城市快速發展的重要標志。與一般的交通方式相比，地鐵緩解了城市交通壓力，提高了交通運輸效率。但是，地鐵工程建設更為復雜，地鐵隧道工程建設對于施工技術有著更高的要求。當前，隨著技術的進步，自動化監測技術逐步被應用于地鐵隧道工程中，實現了地鐵隧道施工的全過程管理。基于此，本文分析了自動化監測技術在地鐵隧道施工中的具體應用，為地鐵施工提供了重要的技術支持，保障了地鐵隧道施工的安全性與便捷性。

關鍵詞：自動化;監測技術;地鐵隧道;施工;應用

中圖分類號：TP274 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）02-0134-02

1地鐵隧道施工監測現狀

近年來，在各個城市的快速發展過程中，地鐵隧道工程逐步增多，這些工程的施工難度較大，在施工過程中存在一些不確定性因素，加大了地鐵隧道施工的風險。在很多地鐵隧道工程的施工監測方面，依舊使用著人工監測方式，相比較而言，人工監測方式的應用較為成熟，且操作便捷。但是，人工監測技術下，難以保障監測的可靠性與準確性，其監測的效率低下，操作人員面臨著一定的安全風險，因此，人工監測存在諸多弊端。近年來，自動化監測技術逐步被應用于工程領域，在地鐵隧道施工監測中，應用自動化技術不僅保障了監測的整體效率，還實現了全過程監測，保障了監測數據的精確性[1]。在信息技術下，自動化監測技術在地鐵隧道施工監測中的應用將是行業發展的主要趨勢。在我國地鐵隧道施工中，施工監測的主要對象是隧道縱向與橫向變形、隧道管徑收斂變形。隧道縱向變形監測中，電子水平尺系統與靜力水準系統是主要的監測系統。靜力水準系統屬于先進的監測技術，其獲得的監測數據具有更高的精準度、可監測范圍大，是一種有效的監測系統。而電子水平尺系統的應用中，其可監測范圍相對有限，受到監測過程的影響，獲得的監測數據可能與實際存在一定的偏差[2]。隧道橫向變形與管徑收斂變形監測時，全站儀可以獲得理想的監測效果，但是，監測結果可能會受到通視因素的影響，必須在全站儀的應用中，科學進行各種影響因素的控制，提高監測精度。

2工程概述

以某市的地鐵隧道工程為例，該工程施工過程中，基坑工程施工與周邊居民住宅區的距離較近，基坑西部為地鐵隧道周邊的居民住宅區，而基坑東部、北部與南部均為正建、待建的道路工程。在實際的施工過程中，施工企業與人員需嚴格遵循安全施工規范，在地鐵隧道臨近60m的區域內屬于保護區域，在該區域內的基坑工程施工要避免對建筑物等的損壞。

3自動化監測平臺

3.1全站儀

地鐵隧道工程施工中，自動化監測技術能夠發揮重要的作用。在本工程中，徠卡TS30全站儀是主要的監測設備，該種監測設備的監測精度相對較高，可以達到（0.6mm+1×10-6D）mm左右，其中，D表示的是實測距離，而測量角度在為0.5″。為保障良好的監測質量，在監測過程中，可以應用Smart監測平臺來對監測對象與相關參數加以科學調整，保障監測數據的優化。此外，TS系列自動化監測全站儀的功能相對完善，功能的全面性可以保障監測工作的順利進行，比如，自動調焦、自動數據記錄、自動識別等功能，為監測工作提供了便捷，在一定程度上實現了監測的自動化，發揮了自動化監測技術的優勢[3]。

3.2反射棱鏡設備

地鐵隧道施工過程中，反射棱鏡設備是關鍵設備，該設備的應用可以保障監測工作的順利進行。反射棱鏡設備一般安裝于拱頂與軌道床設備，安裝過程中需使用膨脹螺絲，安裝過程中，需要棱鏡反射面與工作基站始終保持一致性，保障自動化全站儀識別目標的靈活性與便捷性[4]。

3.3計算機

當前，自動化監測技術在地鐵隧道施工中的應用，突破了傳統人工監測的技術限制，提高了監測的精度，其中計算機技術是保障監測自動化的核心技術。具體的應用過程中，GPRS可以有效實現計算機與全站儀的連接，應用專業的監測軟件、連接線路等，有效實現了監測過程中各種監測數據的高效傳輸。此外，自動監測系統的存在可以對監測數據加以儲存與分析，這些數據可以為施工人員的施工活動提供重要的數據支持。

3.4監測軟件

自動化監測技術的應用過程中，監測軟件是整個監測系統與技術中的關鍵要素。本工程中，通過Smart監測軟件與全站儀的連接，可以實現整個地鐵隧道施工全過程的監測。由于監測軟件與監測系統的功能完善性，監測設備所獲得的監測數據能夠實現自動化存儲，而有關施工人員在施工過程中，能夠直接調取監測系統內所獲得的監測數據，通過監測數據的分析，及時解決了施工過程中存在的各種質量與安全問題[5]。

3.5監測數據分析

地鐵隧道施工中，自動化監測技術要發揮其作用，必須要做好監測數據的分析，當自動化監測技術與系統獲得相應的監測數據以后，需借助于專業的數據分析軟件、程序與數據處理技術，來進行監測數據的剔除與篩選。監測數據的分析上，需結合人工處理與數據技術的優勢，將平均值作為周期監測的數據信息，使得在地鐵隧道施工過程中，相關人員能夠獲得相應的施工變形數據等。

4自動化監測工作

4.1明確監測位置

自動化監測技術在地鐵隧道施工中的應用，需保障監測位置的正確性。在監測工作開始之前，專業人員需根據地鐵隧道工程的具體情況，確定監測點布置的數量與位置。在監測位置的確定上，需結合監測隧道監測位置的正交橫截面情況，盡量設置多個監測點。地鐵隧道監測中，需保持監測截面在地鐵隧道中呈現均勻性分布狀態[6]。以某城市的地鐵隧道工程施工為例，工程的總體監測距離達到了500m，為保障監測數據的精確性，需將每個監測截面的距離控制在10m左右。施工監測過程中，必須要明確監測基準點，使得在監測過程中能夠獲得相應的偏離情況。全站儀作為主要的監測設備，在監測過程中需結合工程的具體情況，保障全站儀安裝位置的合理性，避免通視條件不足對監測產生的干擾。

4.2自動化監測模式

地鐵隧道工程施工監測時，GPRS數據鏈起著連接作用，實現了全站儀監測設備與計算機系統的連接，而計算機系統可以在監測過程中起到重要的設備管理作用。在自動化監測設備的運行過程中，需結合監測要求來確定循環周期、監測位置，所獲得的監測數據之間要進行必要的數據計算與處理。SQL數據能夠達到監測數據的自動化存儲，如果在監測過程中存在各種的監測問題，相關的監測軟件能夠及時進行自動化的調整，進而解決各種的問題，使得監測數據能夠及時存儲于監測系統內，實現監測的全周期循環。

5差分和平差分析

5.1偏離差分修正

5.4平差處理

偏離距離與高差修正系數得到以后，能夠直接獲得每一監測位置的立體坐標值，進而獲得變化數值，得到監測結果。

6特殊案例分析

在地鐵隧道施工監測過程中，如果存在徠卡TS30全站儀無法確定棱鏡的情況，可以采用以下措施加以處理：（1）在CAD平面圖中標準原始坐標值，點擊pline在特定的表格中將各個坐標值之間用逗號分隔開，測量坐標與圖紙坐標不一致，正好相反，此時，可以進行坐標值的適當調節，進而將表格中的坐標加以復制粘貼處理，直接進行原始直線的繪制。（2）依次點擊“設置”、“編輯坐標”、“插入”，可以獲得施工中可監測的節點，利用相關的操作可以對此節點加以測量，獲得測量數據。（3）確定原始值與圓的最近距離。（4）實施監測處理，在監測過程中判斷是否能夠獲得相應的監測數據，如果監測數據難以獲得，可以重復進行上述流程，直到可以獲得監測數據為止。當獲得監測數據以后，進行數據偏差的分析與處理，將數據偏差控制在合理的范圍內。各個節點的監測數據都可以應用此種操作獲得，經由這種處理方式，所獲得的監測數據更具完整性與準確性，保障了地鐵隧道施工監測的科學性，所獲得的監測數據可以直接作為施工的重要數據，實現地鐵隧道施工質量的控制。

7結語

近年來，隨著各個大中城市逐步開始實施地鐵工程建設，自動化監測技術得到了更為普遍的應用。與傳統的人工監測技術相比，自動化監測技術更具智能化的特征，能夠在地鐵隧道施工監測中保持監測的持續性、全面性，避免其他因素對監測產生的不利影響，提高整個監測的效率與質量。未來的地鐵隧道施工監測或者其他工程監測中，自動化監測技術還有著更為廣闊的應用前景。

參考文獻

[1] 魯罕.自動化監測技術在基坑施工中對既有地鐵隧道影響的應用研究[J].科技創新導報，2018，15（22）：19-20.

[2] 王佳.天津地鐵9號線隧道結構自動化監測的研究及應用[C].中國城市科學研究會軌道交通學組.智慧城市與軌道交通2016.中國城市科學研究會軌道交通學組：北京國建信文化發展中心，2016.

[3] 張明智，張明棟.三維激光掃描技術在地鐵隧道變形監測中的應用[J].城市勘測，2018（03）：144-147.

[4] 郭勇.分析自動化監測技術在地鐵運營監測中的運用[J].中小企業管理與科技（上旬刊），2017（11）：196-198.

[5] 文鵬飛.地鐵隧道中自動化監測系統的應用淺析[J].山東工業技術，2018（16）：119.

[6] 朱增洪.測量機器人在地鐵隧道自動化變形監測中的應用[J].建材與裝飾，2016（35）：252-253.