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摘要：本文将从静力水准仪的概述角度出发，对其工作原理以及主要优势特征展开介绍，同时结合实际运营期地铁隧道的工程案例，指出静力水准仪在此类隧道变形监测当中的具体应用，以期为今后此类工程提供可靠参考凭证。
关键词：静力水准仪；运营期地铁；隧道变形监测
引言：道路拥堵问题长期以来都是城市规划中面临的一大难题，而地铁线路的增多，可以在很大程度上帮助城市缓解此类问题，同时为居民日常生活提供便利。然而在地铁建设过程中会遇到很多深基坑，在相关施工中极易使运营期地铁隧道发生变形，对地铁安全运行、地铁结构产生严重影响。所以，对此类变形的动态监控极为重要。静力水准仪系统凭借自身精度高、实时、自动等优势，在此工作中拥有良好的应用空间。
1静力水准仪概述
1.1工作原理
静力水准仪系统当中全部监测点垂直向位移都会相对某一基准点发生相应变化，此位移主要是对比恒定方式加以确定的，可以将该系统所有测点沉降变化量精准地计算出来[1]。在静力水准仪系统中，无需对传感器进行重新标定，同时也无需进行定期养护，其输出/输入的选择性较多，主要能够选择RS485数字信号以及电流、电压模拟信号等输出，且便于安装。
1.2主要特征
（1）贮液容器主要是有机玻璃管，有着较好的透明度，能够将容器中液面高度直观反映出来，可以让监测人员以目测的方式进行监测。
（2）仪器的上、下端盖主要为铝合金材料，其表面经过氧化处理后，不仅可以防锈，且更为轻便。
（3）应用的传感器在制作过程中运用了永不生锈的不锈钢，其外部为全封闭结构，有着较优良的防水性能。
（4）安装传感器时往往会以螺纹进行连接和固定，且不需要借助任何附件，不仅安装方便，其牢靠性也相对较高。
（5）仪器的安装架可以被用于墙壁以及测墩安装，不用另设附件，整体固定流程较为简便。
2工程概况
某地铁隧道建设项目中的总体基坑面积约为15800m2，组成结构包含了地下室、主楼以及商业裙房，其结构整体高度为189m，处在地铁南侧某区间中，此处基坑围护结构的外边线，和地铁区域的最短距离是11.2m，相应的地铁线路约长159m，最深基坑的开挖深度在20m左右。
3静力水准仪在运营期地铁隧道变形监测中的具体应用
3.1实施监测
由于此处基坑施工会直接影响该区域地铁隧道的整体结构，因此借助静力水准仪系统对沉降展开监测。在该基坑每10m对应段设置监测点，并且使其两边均向外进行扩展，长度约为40m，随后设置监测点2个。总体设置的监测点共有44个。需要注意的是，应该将基准点设置于和影响变形区域距离较远的地铁车站当中，整体监测点的设置图示，如图1所示。
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图 1 监测点整体布置图
在采集数据的时候，主要运用4台相应采集器通过串联的方式进行组网。数据采集器和控制计算机重点使用GPRS的通读模式，在监测过程中运用专业数据采集软件来收集数据。
3.2分析监测数据
在静力水准仪没有受到外部干扰时，其能够达到0.1mm的监测精度；然而在具体监测阶段，其常常会受到地铁运行状态所影响，对监测精度产生影响。监测人员为了对地铁运营过程中影响静力水准仪系统观测准确度的程度展开精准评估，会分别分析地铁停运与正常运行阶段监测数据的精度，采用9min/次的监测频率，每个工作日都是一个观测周期。监测人员随后需要统计监测数据，对地铁两种运行状态下静力水准仪系统监测的精准度展开全面分析。
3.2.1停运期间
选用的真值主要为地铁停运期间监测数据平均值，并且对所有仪器监测数据波动状况加以分析。地铁停运期间静力水准仪监测数据的变化如图2所示：
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图 2 地铁停运期间静力水准仪监测数据的变动曲线
在对停运期间各仪器检测值误差展开有效计算可知，监测数据最大波动是0.11mm，而最小误差是0mm，全部波动都集中于﹣0.11-﹢0.1mm范围当中，同时绝大部分监测数据误差都处于0mm位置，且误差都不超过±0.05mm，相比于静力水准仪标准的精度（±0.1mm），证明监测精度较高[2]。
3.2.2运行期间
选用的真值主要为地铁正常运行期间监测数据平均值，并且对所有仪器监测数据波动状况加以分析。地铁正常运行期间静力水准仪监测数据的变化如图3所示：
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图 2 地铁正常运行期间静力水准仪监测数据的变动曲线
在对地铁正常运行期间各仪器检测值误差展开有效计算可知，在此期间静力水准仪监测数据基本都会呈现一定周期性的波动，最大波动是1.36mm，而最小的是0mm，全部波动都集中于﹣0.5-﹢0.5mm范围当中，其大部分监测数据的波动都集中于0mm位置，其中监测数据的最大误差是±0.46mm，而最小误差是±0.07mm，都比±0.5mm小，且比静力水准仪标准的精度（±0.1mm）要高，然而可以满足相应监测精度的要求（±1mm）。
3.3人工沉降监测和静力水准仪系统的数据比对
监测部门为了对静力水准仪监测可靠性加以验证，又运用了人工沉降的监测方式和静力水准仪监测进行结合。此次监测从2018年10月1日开始，到2019年的4月30日完成。其中，选用静力水准仪的监测信息数据为地铁停运期间的监测数据。将人工监测数值当作真值，经过计算便能够获得所有监测点的静力水准仪系统监测实际误差。
通过实验可知，所有监测点的静力水准仪与人工监测的数据，在时间的变化过程中往往会有相同的趋势，且能够保持基本一致的变化量。经过计算得知，所有监测点静力水准仪的监测成果和人工监测的监测成果最大的差异值是1.3mm，而最小的差异值是0mm，其中大部分的差异值都不超过1mm，这就说明此仪器监测与人工监测相比，可以最大限度地满足相应±1mm的标准精度需求。
与此同时，通过对比变化量最大的监测点Z11/Z12/Z13精力水准仪监测和人工监测可知，三个监测点静力水准仪系统监测数据和人工监测数据有着较小的差异性，良好的温和状态，从整体表现上来看，两个监测方式监测数据能够基本保持一致。
与此同时，将人工监测数值当作真值，经过计算、监测可知，所有监测点的静力水准仪监测数值最大误差是±0.7mm，而最小误差是±0.3mm，都没有超过监测标准精度±1mm。
结论：总体而言，通过实际应用和比对可知，静力水准仪在运营期地铁隧道变形监测当中的全面应用有以下几点优势：
（1）对地铁停运与正常运行状况中静力水准仪系统对其结构变形的精确度进行比对和分析，相比于地铁正常运行，静力水准仪在地铁停运过程中的精准度更高，同时能够充分满足监测变形精度的实际需求。
（2）在对人工监测数据和静力水准仪系统监测数据展开对比与分析的过程中，二者拥有基本一致的监测结果，同时变形状态也能较良好地吻合，这便更能够对静力水准仪系统在监测运营期地铁隧道变形当中的可靠性加以有效验证。
（3）在对运营期地铁隧道变形进行监测的过程中，静力水准仪系统拥有精度高、实时化、高效化以及自动化等诸多优势，其应用价值极高。
参考文献：
[1]徐玉健,闫琳琳.自动化静力水准系统在天津地铁6号线变形监测中的应用[J].施工技术,2018,47(4):1514-1517.
[2]李晨康. 运营地铁隧道自动化监测数据的修正及精度分析[D].成都理工大学,2017.