自动化变形监测系统在地铁监测中的应用

闫威男

摘要：随着我国城市化进程的不断加快，地铁已成为城市公共交通建设的重要组成部分。由于地铁自身运营及临近地铁相关工程建设对地铁结构产生动态影响，如何对隧道结构及轨道开展自动化监测尤为重要。本文结合沈阳地铁二号线青年公园站～青年大街站区间自动化监测项目来详细说明自动化监测技术在地铁变形监测中的具体应用。

键词：轨道交通；地铁；自动化监测系统；变形监测

1、工程实例概况介绍

本基坑工程处于沈阳地铁二号线左线控制范围内，基坑结构边线距离地铁左线结构边线距离约12米，基坑结构地下四层，深度约22米。该基坑的施工将对地铁左线结构产生明显的影响，地铁左线结构将产生向上隆起和向基坑侧的水平位移变形。为保证地铁结构的绝对安全，对运营的左线地铁结构采用基于高精度智能型全站仪的自动化变形监测系统，来实时地监测左线地铁结构的三维变形。

2、针对运营的左线地铁结构采取的监测方法

采用基于高精度智能型全站仪的自动化变形监测系统，实时监测左线地铁结构的三维变形。为确保监测数据的可靠，左线在布设自动化监测系统的同时，布设人工监测点，人工监测与自动化监测系统相互校核。

3、使用的仪器设备及软件

瑞士徕卡TM50或TS30自动全站仪（0.5″，0.6mm+1ppm），武汉大学测绘学院“GeoRDMAS”软件，LeicaL型棱镜。

3.1自动化变形监测系统简介

自动变形监测系统是用于控制测量机器人进行自动变形监测以及对监测过程中所采集的数据进行管理与处理的软件，该系统将自动测量、实时显示测量成果、实时显示变形趋势等智能化的功能合为一体（详见图3-1）。

3.2自动化变形监测系统优势

自动化变形监测系统使用的是全自动跟踪全站仪，它可以代替人完成对观测目标的自动搜索、照准、跟踪、识别并且获取观测目标的距离、角度等数据，而且精度高、可连续作业。由于地铁隧道内观测环境特殊性不同，传统的人工监测方法缺乏同时性，而且作业效率低、观测周期长，仅适用于施工环境复杂、隧道结构相对稳定不需要长期进行监测的工程。

4.自动化监测项目实施

4.1自动化监测内容

1）道床沉隆及水平位移监测；

2）结构侧壁沉隆及水平位移监测；

3）道床（轨道）差异沉降监测；

4）现场安全巡视。

4.2监测断面布设及点位埋设

自动化监测区间为约100米，70米施工基坑范围每10米布设1处监测断面，两侧各外延30米，15米一个断面，各设2个断面，共设12个断面，每个断面布设4个监测点，道床2个，侧壁2个（详见断面监测点布置示意图4-1、监测断面位置示意图4-2）。

4.3自动化数据采集过程

1）基准点数据采集

设站1号点位架设全站仪，测站2号点位架设棱镜，在测站1号点分别瞄准基准点JZ1、JZ2，2号点的棱镜以及6个连接点进行边角网测量，依照同样的方法对基准点JZ3和JZ4进行数据采集。

2）学习测量

将工控机中预先安装的变形监测系统数据采集软件打开，连接仪器，建立坐标系统，沈阳地铁是以小里程至大里程方向作为施工坐标系的X轴方向，Z轴垂直向上，Y轴垂直于XOZ平面构成左手坐标系。设置软件学习测量菜单，分别对基准点、连接点和监测点进行测量，获得各点点位的初始位置。

3）设置邮箱

设置三个邮箱，分别作为发件箱、收件箱和备份邮箱，使用相应的接收邮件和发送邮件协议。

4）点组、定时器设置

基准点组包括基准点、连接点，其余点位为监测点，远程控制全站仪按一定的时间间隔对地铁隧道结构进行实时监测，最后通过邮箱发送至办公室电脑。

4.4自动化监测频率

地铁隧道结构水平位移、隆降（全站仪自动化监测）采取24小时不间断监测，每天采集1-4次数据，根据施工阶段及变形情况及时调整监测频率；当监测数据出现异常后，应加密监测频率。

5、监测控制指标

按三级预警制度进行管理，包括预警值、报警值、控制值。监测控制值是指设计允许值，预警值是指引起警戒措施的变形值，报警值是指需提出警告的变形值，预警值取控制值的50%，报警值取控制值的70%。

参考文献：

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ8-2016建筑变形测量规范[S]．北京：中国建筑工业出版社，2016．

[2]中华人民共和国建设部.GB50308-2008城市轨道交通工程测量规范[S]．北京：中国建筑工业出版社，2008．

[3]中华人民共和国建设部.GB50026-2007工程测量规范[S]．北京：中国计划出版社，2008．

[4]中华人民共和国住房和城乡建设部中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局联合发布.GB50911-2013城市轨道交通工程监测技术规范[S]．北京：中国建筑工业出版社，2016．