自动化监测技术在地铁中的应用李渊

自动化监测技术在地铁中的应用李渊

李渊

天津凯发电气股份有限公司天津300392

摘要：随着信息技术的快速发展，信息技术在工程建设中的应用也得到了广泛认可，在地铁建设过程中，由于参建单位众多，参与的人员和机械较多，地质结构复杂，工程建设线路较长，工程周期长等特点，地铁建设引进自动化监测技术可以有效地管控施工质量和风险，确保地铁建设的质量和效率。

关键词：地铁建设；风险控制；自动化监测；应用

1引言

不同于一般的公路、建筑等施工，地铁施工不论是在投资成本上，还是在潜在的风险上，都具有着太多的不可确定性，这种不可确定性导致地铁施工项目成为了施工风险的高发场所。为了有效的降低地铁施工中存在的种种不确定因素带来的施工风险，也为了地铁施工的顺利进行，必须应用相应的监测方式，并结合监测内容，对地铁施工项目中有可能存在的危险因素进行辨别，从而对施工中可能出现的意外情况进行及时的防止和预先排除，进而保障地铁施工项目的顺利进行。

2自动化监测的重要性概述

（1）监测的数据和资料将使业主对工程安全状态和质量程度可以完全客观地进行了解，掌握工程各主体部分的关键性安全指标，可以确保本工程按照预定的要求顺利完成；（2）监测数据和资料对处理工程合同纠纷来说是其重要依据，防止承包商提供假的资料和数据对工程安全和质量真相进行隐瞒；（3）监测数据和资料按照预警值发出报警信息，对安全事故做到防患于未然，又对各种潜在的安全做到心中有数；（4）监测数据和资料对设计人员和专家来说对类似工程可以丰富其经验，有利于专家解决工程中所遇到的工程难题。

3地铁施工中的自动化监测技术

3.1全自动监测

自动监测系统可以使用包括数十个全站仪在内的一整套仪器建立监测地铁施工中地上和地下的多处设施。该全自动监测系统包括用于记录振动的隧道内的地震仪，用于监测偏转的选定结构上的倾斜仪，以及安装在挖掘支撑墙和附近历史建筑物前面的地面中的倾角仪，以监测横向偏转。该系统对地铁施工隧道墙壁进行精确测量，借此可以向施工者发出任何可能对地上和地下建筑物或工人构成危险的超差运动。

3.2支撑轴力监测

内支撑作为基坑支护结构的关键构件，在控制基坑变形方面起到了重要作用，内支撑的稳定直接关系到基坑开挖过程的安全状态。支撑轴力监测宜选择基坑变形较大或内支撑薄弱位置进行布设;监测断面的布设位置与相近的桩体水平位移监测点宜共同组成监测断面;对于钢支撑采用轴力计监测时，轴力计应布设在钢支撑的端部；采用钢筋计监测时，测点可布设在混凝土支撑中部或两支点间1/3位置处。

3.3三轴地震检波器监测技术

在地面上进行的施工活动会产生振动，对位于工地下方的隧道或地铁系统产生不利影响。同样，用于建造新隧道的过程和设备，如爆破或隧道掘进机，可能会对现有的隧道或地铁系统造成损害。这些活动产生地面振动，从地面穿过地下。当新建地铁的施工中振动水平足够高时，它们也会破坏道路，建筑物或地面上的其他结构。类似地，当来自地上建筑物或新隧道的构造的振动水平足够高时，岩石或其他材料可能会脱落并落在隧道中的轨道或道路上。在这些情况下，交通系统可能需要关闭，直到找到碎片并修复出现的损坏。这些损失可能带来高昂的代价，甚至导致项目延误。三轴地震检波器的监控系统记录振动和空气过压水平。记录的数据可以立即查看，因此可以在任何问题发生之前调整地铁施工的活动。可以在设置的预配置级别上触发警告和警报，并且这些级别可能因每个作业活动的不同而异。三轴地震检波器的监控系统可以通过电子邮件或其他形式报告任何警告或警报。发生危险时，可自动触发警报器和指示灯。可以在计算机，笔记本电脑，平板电脑或智能手机上查看这些通知，并且可以保留数据的历史记录，以便于今后的档案查询。三轴地震检波器监测单元与各种传感器相结合。监控系统可以快速安装和轻松配置，配套的电缆长度最长可达1000m，因此可以在地铁施工项目之外安装和配置监控单元。

4地铁中自动化监测技术的应用

4.1地铁深基坑监测

（1）硬件系统。地铁基坑自动化变形监测系统的硬件系统主要由数据采集设备、现场控制箱以及远程数据中心三个部分组成。使用高精度的测量机器人以及固定式测斜仪、钢筋计、轴力计、水压力计等监测用传感器作为数据采集设备。将现场控制箱安放在地铁基坑不受施工影响的区域。控制箱中集成了工控机、传感器数据采集仪、数据传输模块以及电源等设备。为确保数据传输的稳定性，将测量机器人与工控机采用有线方式进行连接，各类型传感器同样采用有线方式与传感器数据采集仪对应端口相连接。工控机与传感器数据采集仪均与数据传输模块相连接，通过无线网实时将监测数据传送至远程数据中心的服务器，进行进一步的数据处理、分析与发布等工作。（2）软件系统。根据实际的监测需求，开发了“轨道交通工程自动化监测系统”，系统集成了三维位移监测、深层水平位移监测、支撑轴力监测、地下水位监测等功能，并将所有监测数据分项目进行管理。在现场进行设备安装调试时，可在系统中对各项测量参数进行设置，并测试数据采集是否正常。在进行日常的自动化监测工作时，软件系统可实时接收从施工现场远程传送回来的监测数据，进行进一步的处理及入库工作。同时将监测成果通过专用接口自动上传至“常州市轨道交通工程建设安全风险监控与管理信息系统”进行发布。

4.2自动变形监测

自动变形监测系统采用的软件为ADMS自动变形监测软件，被广泛应用于工程项目实践过程中，能够综合考虑我国用户的具体需求，是具有本土化色彩的智能化自动变形监测软件。（1）针对待测量点位实施初始化学习测量；（2）能够根据用户时间段的设置完成自动化测量任务；（3）在目标遮挡亦或是测量时间超标的情况下，系统能够智能处理；（4）具备小视场的功能，也就是在隧道内部同侧测点数量相对较多的情况下，全站仪会发生棱镜照错的情况，而此功能即可尽量缩小仪器视场，有效地规避错误问题的发生；（5）实时多重差分改正，尽量将误差因素消除；（6）实时显示测量结果，并通过ASCII码的文件有效输出；（7）实时图解并显示变形的发展态势，根据用户提出的格式要求输出报表；（8）一旦变形量超出容许范围，系统即可自动报警；（9）能够对用户所编制的外部程序予以自动化执行，开放性特征明显；（10）数据库具有较大容量，而且不限制测量周期数量，各测量周期测点的数量也不受约束。

结束语

由于受到各种内在、外在以及其他不可控因素的干扰和影响，致使地铁建设是一个高风险的施工项目。因此，使用科学的、完善的自动化监测技术对地铁施工场地进行监测，能够做好相应的安全风险管理，是保障地铁项目能顺利进行的关键。

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