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浅谈地铁隧道自动化监测技术李耀

发表时间：2021/4/15 来源：《建筑科技》2021年1月下作者：李耀

[导读] 地铁是一种公共交通系统，可以在各个城市的地下修建隧道并铺设轨道，通过特快列车实现客运。地铁隧道是一个大型地下建设项目，客流量大，基础设施繁多，对各项指标要求很高。随着经济和社会的发展，近年来地铁隧道正在大规模建设中。通常，地铁隧道建在穿过密集管道，复杂地质和主要城市枢纽的位置，因此不能低估安全性和稳定性。本文主要分析地铁隧道的自动监测技术。

上海勘察设计研究院（集团）有限公司青岛分公司李耀 266199

摘要：地铁是一种公共交通系统，可以在各个城市的地下修建隧道并铺设轨道，通过特快列车实现客运。地铁隧道是一个大型地下建设项目，客流量大，基础设施繁多，对各项指标要求很高。随着经济和社会的发展，近年来地铁隧道正在大规模建设中。通常，地铁隧道建在穿过密集管道，复杂地质和主要城市枢纽的位置，因此不能低估安全性和稳定性。本文主要分析地铁隧道的自动监测技术。
关键词：地铁隧道；自动化；监测
        1地铁隧道施工监测状况
        在现阶段，我国隧道建设的监测以人工测量为主，这种测量方法的优点是简单，成熟，可靠。然而，手动测量也具有许多缺点，例如缺乏及时性，效率低，成本高等。利用自动化监控技术实现地铁隧道施工监控是地铁隧道施工监控发展的普遍趋势。在自动监测技术的支持下，地铁隧道监测可以实现无人值守的连续监测，并且可以快速有效地实现初步分析相关数据，具有重要的现实意义。国内地铁隧道建设的监测目标主要是监测隧道的纵向变形和横向变形，监测隧道直径会聚的变形。其中，隧道纵向变形的监测是通过电子水准仪系统和静态水准仪系统完成的。静态找平系统精度高，监测范围广，是目前地铁隧道纵向变形监测过程中最常用的监测技术。电子水准仪系统适合于小型监控，不过可能会有某些错误。隧道横向变形监测，隧道直径收敛和变形监测通常使用全站仪，但是具有目标识别能力的全站仪可能会受到可见性因素的影响，并且在大规模应用中可能难以满足精度要求。
        2地铁隧道自动监控的主要目的
        （1）确定配置参数。地铁工程是国家投资的重点工程，如果施工参数错误或误差太大，工程质量将无法保证。通过将监测数据与设计理论值进行比较，确定前一阶段的施工工艺和施工参数是否达到预期要求，确定并优化了下一阶段的施工参数，为后续施工提供可靠的帮助，实现了信息化运作。（2）优化设计方案。设计是地铁工程的总体准则，优化隧道设计使施工单位可以采用最优化的设计方案，简化整个工程运营阶段，并提高项目施工效率。现场监测结果用于信息反馈以优化设计，使设计可以达到高质量，安全，经济，合理，快速的施工目标。（3）提高技能水平。一个好的技术水平是施工质量的重要保证。地铁隧道监控可及时发现技术计划中的缺陷，并提醒运营商尽快修改计划。例如，附近的地铁基坑施工现场正在积极引入基于信息的先进施工技术，该技术在整个施工过程中监控周围环境，以确保施工安全并提高施工技术水平。（4）避免相互干扰。地铁运行时无法进行手动监视。自动监测方式可用于控制施工，实现全天候实时监测，减少了监测现场与地铁运维工作之间的相互影响。监控具有正常性和及时性，监视频率可以灵活调整，不受驱动和其他因素的影响。
        3地铁隧道自动监控系统
        利用基于ORACLE数据库的DELPHI编程语言，根据B/S和C/S方法开发了地铁监控信息管理系统，可以实现监控数据的及时传输，并提供有力的措施。它使业主可以直接通过网络查询监视数据，并及时了解监视对象的变化。该系统分为三个层次：用户使用层，数据管理层，数据收集层，可以实现快速数据处理和无线数据传输，并为信息建立提供更好的保证。
        3.1徕卡TS30全站仪
        通常情况下，Leica TS30全站仪用于自动监测地铁隧道的建设。测量精度为（0.6mm + 1ppmxD）mm距离测量，0.5’角度测量和专业的智能监控系统。此自动监控设备实现了焦距调整，前后镜头测量，数据记录的自动化具有自动识别和对准目标的功能，在此过程中，如果工作人员瞄准不仔细，它会自动识别和对准目标，无需手动调整焦距，精确对准使得自动监控的效率大大提高。
        3.2反光棱镜和计算机设备
        在地铁隧道中，反光棱镜安装在轨道床，保险库等其他地方上，并且反射面可以与工作基站对准，从而有助于自动识别和监控Leica TS30全站仪的目标。定期的商品分类查询，定期的图书馆计算机设备都与Leica TS30全站仪相连，依靠专业的监控系统，使用电缆设备，电源，存储设备等进行自动监控，以进行数据的存储和分析，最后进行相应的创建监控报告。

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        3.3智能监控软件
        通常情况下，使用智能监控软件和Leica TS30全站仪对地铁隧道施工进行自动监控，同时将数据存储在SQL数据库中，并可以根据初始设置时间和周期进行相应的监控。也可以根据自己的特定要求添加每个周期，如果要使用特定设备进行监视，要确保周期时间不能重叠，并且一个周期的开始要在另一个周期的停止时间之后。
        3.4数据处理分析
        智能分析系统与自己的程序一起构成通用的“ Kesha软件”。可以在实际数据分析和处理过程中人为地删除异常信息，并选择平均值作为定期监测的最终结果，并用来表示监测结果的偏差。这可以构成监视报告，并反映地铁隧道的实际变化。
        3.5用户使用层功能
        该系统的组件是为用户提供具有各种操作功能的平台，使工程师能够更好地进行自动化地铁建设的协调和控制，并及时处理隧道建设和运营过程中遇到的问题。用户功能包括监控数据报警提示系统，测量点查询系统，数据查询系统，图形查询系统，短信提示系统，分析提示系统等。用户可以在操作过程中根据实际需要调整功能模块，以提供更好的服务。
        4地铁隧道施工自动监控
        4.1设置监控位置
        （1）设置监视位置。所谓的监视段表示在测量点处的隧道的正交横截面，在该测量点处建立了多个监视节点。为此，监控部分必须均匀分布在地铁隧道中。城市地铁建设项目结合设计要求，监测隧道总长度为500m，平均10m分为监测段，共有30个监测段。此外，每个部分都设置了5个监视节点，主要位于金库中，有2个拱腰和2个道床沉降位置。（2）设定参考点。监视区域共分为4个参考点，其中2个参考点分别位于更改区域之外的主要里程和次要里程的方向上。（3）Leica TS30全站仪安装点。通常，Leica TS30全站仪的安装里程为YK7 + 205，后视里程约为YK7 + 316。
        4.2监测方法
        徕卡TS30全站仪通过EDGE/GPRS/CDMA信息链路安装在与配备有监控系统的计算机相连的地铁隧道中，并且该监控设备由计算机控制，并根据预设自动监控每个节点并进行比较工作周期差异计算分析。测得的数据存储在SQL数据库中。在监视过程中，如果覆盖了诸如大偏差或节点棱镜之类的问题，则系统会自动记录测量点并继续监视后续节点。监控周期结束后还会继续监控异常位置。另外，借助监视和分析软件，在每个周期的开始阶段通过参考点迭代地估计测量位置坐标，然后自动监视每个节点以获取观察位置坐标。
        5结论
        综上所述，智能，无干扰，可持续的监测，相关数据和信息的快速传输以提高监测效率是自动监测技术在地铁隧道施工应用中的最大优势。随着时代的不断发展，我国地铁的规模和线路将继续增加，地铁的应用范围将不断扩大，地铁运行的稳定性和安全性将变得越来越重要，社会也将越来越重视，地铁的重要性将会提高。自动化监控将不可避免地增加。为了确保地铁隧道的安全运行，在建设地铁隧道时需要注意自动化监控技术的应用，以提高地铁运行监控的质量，促进地铁隧道建设项目的发展。
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