地铁隧道中自动化监测系统的应用浅析

文鹏飞

摘 要：计算机设备的完善和信息技术的进步促进了地铁隧道工程建设技术的发展，而自动化监测技术的应用保证了地铁工程信息的准确性和全面性。本文结合工程实例就自动化监测系统的应用进行研究，首先阐述了工程案例，其次对自动化监测系统的应用方法进行论述，然后阐述了工程应用效果，旨在促进地铁工程建设与监测技术的发展。

关键词：地铁；监测点；效益

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

1 引言

地铁隧道为城市地低下修建的隧道与轨道，电力快车的运营为人们提供了更加便利的公共交通服务。地铁隧道工程建设内容复杂，专业项目类型较多，因其运营客流量大、设备数量庞大，所以对工程建设要求十分严格。同时，地铁隧道多修建在管道分布密集、地质复杂、贯穿于城市主要枢纽位置，安全性和稳定性控制难度大。[1]为此，可通过自动化监测系统对建设过程中的地质环境变化、工程数据等进行实时更新，保证工程建设安全与质量。

2 工程实例概述

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。該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。

3 自动化监测系统应用要点

3.1 监测点布置

第一，监测点布设。监测断面为被检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，布设如图2所示。

3.2 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。[2]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。

3.3 数据处理

3.3.1 距离差分改正

3.3.2 高差差分改正

在极坐标的单向测量中，因为存在球气差这一不稳定值，需对高差进行差分处理。基准点与测站间的高差为，该值已知，实测监测站与基准点1、2间的高差分别设为，计算如下：

3.3.3 平差处理

将经过上述计算流程得到的观测值输入系统自动进行平差计算，并进行三维坐标的解算。

4 应用效果

从自动检测系统应用周期来看，传统人工检测作业周期较长，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，自行监测系统秩序1人定期检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。[3]

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收到施工作业影响。第二阶段累计沉降速率快，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，自行化监测系统应用效果良好。

5 结束语

综上所述，在地铁隧道中应用自动监测技术不易受到外部环境影响，可24h连续作业，观测数据准确有效，大幅提升了监测效率。随着城市化进程的不断加快，地铁隧道工程兴建，建设范围日益扩大，但因隧道施工需大规模的基坑开挖与支撑作业，若监测管控不到位，易影响隧道结构的稳定性。对此，需积极应用新型技术实现工程施工全过程监测，一旦发现监测数据异常，可直接分析问题，及时调整施工方案，在降低了建设成本的同时也不会对工程建设进度造成影响。由本文案例可知，自动化监测系统在地铁隧道工程建设中具有积极影响，应大力推广应用并优化。

参考文献：

[1]曹权，李清明，项伟等.基坑群开挖对邻近既有地铁隧道影响的自动化监测研究[J].岩土工程学报，2012，34（s1）：552-556.

[2]吴石军.基于智能型全站仪的地铁隧道变形自动化监测技术及应用[J].铁道勘察，2017，43（02）：7-10.

[3]李剑波.自动化监测在既有地铁隧道抢险项目中的应用效果评述[J].四川建筑，2013，33（06）：187-190.