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地铁自动化监测方案设计与精度分析

发表时间：2020/3/3 来源：《防护工程》2019年19期作者：吴盼盼1 郑志和2

[导读] 随着地铁在我国的迅速发展以及地铁沿线的建设，工程施工将引起基坑附近土体的变化，不可避免的对地铁隧道结构造成影响，对地铁的建设和运营安全带来威胁。

吴盼盼1 郑志和2
        1.身份证号码：33072419860429xxxx 浙江杭州 310000 2.身份证号码：35032119890901xxxx 浙江杭州 310000

        摘要：随着地铁在我国的迅速发展以及地铁沿线的建设，工程施工将引起基坑附近土体的变化，不可避免的对地铁隧道结构造成影响，对地铁的建设和运营安全带来威胁。
        关键词：地铁自动化；监测方案设计；精度分析


        1地铁隧道自动化监测的意义
        1.1地铁隧道的自动化检测的必要性
        现代化的社会生活中，交通运输问题是约束国家经济发展的一个重要因素，尤其是对于发达城市，人才济济，时间的利用就变得尤为重要，缓解社会交通压力这个问题要有效地解决，是政府展现公共服务能力的关键工作。所以地铁的建设是国家重视的市政工作，地铁在维持社会交通运输中发挥了不可泯灭的作用。而地铁的核心部分就是地铁隧道的建设，增强地铁隧道的强度是重中之重，另一方面加强地铁隧道自动化检测不仅可以有效的发现问题，又可以实时掌握隧道的形态变化。所以要完善优化地铁隧道的自动化检测，这是一个市区步入现代化的一个标志。
        1.2地铁隧道自动化检测的目的
        1.2.1确定准确的施工参数
        在施工前期要将自动化监测的数据结果和预先设计的参数进行比对，然后加以技术的判断从而进一步减少误差，直到通过检验不会导致误差的出现，优化并且记录此时的施工参数，为后期的施工工作提供可靠的数据，减少因参数不准确引起的不必要差错。
        1.2.2优化地铁隧道的设计方案
        设计是一切工程前期的必要工作，磨刀不误砍柴工，只有我们的“刀”磨的锋利无比，我们才能够在后期的施工中有预算的大刀阔斧的进行优化。根据自动化监测系统的数据我们可以进一步的完善我们的工程图纸和数据。
        2实际应用
        2.1工程概况
        地下室基坑位于厦门北站东南侧，距地铁１号线天水路站～厦门北站盾构区间最近距离为５．８ｍ。地下室基坑开挖深度约１５ｍ～１８ｍ，基坑底边线周长约４００ｍ，面积１０８００ｍ２。主体结构采用明挖顺作法施工。基坑围护结构形式主要采用排桩＋内支撑体系＋止水帷幕。下沉式广场基坑位于１号线天厦区间正上方，基坑开挖深度约２．４９ｍ～６．９３ｍ，底边线周长约９８ｍ，面积约８９０ｍ２。
        2.2监测范围
        本项目在城市轨道交通里程ＤＫ３１＋２８３～ＤＫ３１＋４２７范围内对１号线天水路站～厦门北站区间隧道结构和道床结构进行监测，监测区间总长度约１４４ｍ。
        2.3监测网布设
        （１）基准点：根据现场条件，在受基坑工程施工影响范围外的稳固区域选取１２个基准点（上行线、下行线每端各３个）组成平面及高程监测控制网，基准点采用圆棱镜和固定支架安装于隧道侧壁。（２）设站点：根据现场可视条件，测站点布设在变形区范围内中间位置，距两端的断面各约７０ｍ。建立固定观测支架，以便安装仪器。（３）监测点：根据现场条件及基坑影响范围，在监测范围内左右线各布设２２条断面，其中强烈影响区５ｍ一个监测断面，非强烈影响区１０ｍ一个监测断面。自动化监测点和人工监测点同一监测断面，安装Ｌ型小棱镜。监测网布点示意图如图１所示。

        图１监测网布点示意图
        2.4监测内容
        监测内容为隧道结构水平位移、隧道结构收敛、隧道结构竖向位移、道床结构竖向位移、轨道几何形位。
        2.5数据对比
        监测周期从２０１７年１月２５日持续到２０１９年１月１０日，持续近两年时间。在本监测期内，同时进行人工及自动化监测。测量机器人采用ＬｅｉｃａＴＭ５０系列全站仪，该仪器测角、测距精度高达０．５"、０．６ｍｍ＋１ｐｐｍ；隧道结构竖向位移自动化监测采用电容式静力水准仪进行监测，其量程范围为８５ｍｍ，最小分辨率为０．０１ｍｍ，测量精度为０．１ｍｍ。以本监测期内的上行线人工和自动化监测数据为例，其隧道结构收敛、隧道结构竖向位移、道床竖向位移对比如图２、图３、图４所示。从对比数据可以看出：（１）自动化监测数据与人工监测数据总体趋势一致，较好的反映了基坑开挖对隧道变形的影响，说明系统是可行的，可以满足地铁安全监测的需要；（２）自动化监测值相对平稳，人工监测值变化幅度较大；通过分析认为人工观测过程中，观测精度受人工和环境因素影响较大，尤其在地铁隧道这样狭长的空间条件；（３）隧道收敛人工和全站仪自动化监测值的最大较差为１．１ｍｍ；道床竖向位移人工和自动化最大较差为１．４ｍｍ，两者人工和自动化较差在０．６～０．８ｍｍ的居多。根据有关资料，ＬｅｉｃａＴＭ５０在１００ｍ距离内测点精度优于±１ｍｍ，较差可以认为是两套系统误差所致，在合理范围；（４）隧道结构竖向位移人工和静力水准监测值最大较差为０．６ｍｍ，较差在０．４～０．５ｍｍ的居多，本项目使用的电容式静力水准的标称精度为０．１ｍｍ，加上人工监测存在的误差，较差可以认为是两套系统误差所致，在合理范围。

        图２隧道结构收敛人工和自动化对比

          图４道床沉降人工和自动化对比
        3结语
        通过自动化监测系统在实际中的应用，以及与人工监测数据的对比分析，证明了自动化监测系统是可行的，能够弥补人工监测在地铁运营期内无法实施的不足，做到２４ｈ连续监测，为基坑工程施工提供了准确、及时、可靠的监测数据，保证了地铁隧道的安全运营，值得推广应用。
        参考文献
        [1]范思广. 城市地铁车站基坑施工安全自动化监测与变形控制研究[D].青岛理工大学,2018.
        [2]安旭. 地铁盾构下穿铁路站场施工变形监控[D].石家庄铁道大学,2017.






        （上接第356页）

         图10 1—1断面

        图11 2—2断面
        4）测量时，先将高度尺立在梁端挡碴墙的外角上，使水平仪汽泡居中高度尺竖直，然后打开水平尺，锁好锁扣，将卡槽一端卡在钢轨上，然后沿钢轨前后移动水平尺，当水平尺与高度尺相交后，将水平尺的另一端卡进活动托架的L型卡槽中，然后松开托架上的紧固螺栓，沿高度尺上下调整托架位置，当水平尺上的水平气泡居中后，拧紧紧固螺栓并分别读取水平尺和高度尺尺边相交处的读数，水平尺读数为钢轨外沿至道碴槽外沿的距离，高度尺读数为钢轨顶面至挡碴墙顶面高度。
        5结语
        本文详细阐述了线桥偏心产生的原因、对桥梁的影响以及检测原理，并据此提出了检测尺的设计方案，该检测尺携带方便，操作简单并能够实现对桥梁偏心和道碴厚度的同时检测，实际应用中还可通过加装自动测距设备和尺垫等设计，进一步提高检测精度和效率。
        参考文献：
        [1]中国铁路总公司（铁总工电[2018]125号）《普速铁路桥隧建筑物修理规则》。北京：中国铁道出版社，2019。
        [2]中华人民共和国铁道部（铁建设[2005]108号）《铁路桥涵设计基本规范》。北京：中国铁道出版社，2015。
        [3]中国铁路总公司（铁总工电[2019]34号）《普速铁路线路修理规则》。北京：中国铁道出版社，2019。