自动化监测技术在地铁隧道施工中的应用 卢伟林

发表时间:2020/11/19   来源:《基层建设》2020年第20期   作者:卢伟林
[导读] 摘要:新时期计算机科技水平不断提高,人类进入计算机科技时代,以此为基础的自动化检测技术出现在各类特殊性施工环境中,地铁隧道施工也不例外。
        广东华隧建设集团股份有限公司  510228
        摘要:新时期计算机科技水平不断提高,人类进入计算机科技时代,以此为基础的自动化检测技术出现在各类特殊性施工环境中,地铁隧道施工也不例外。地铁隧道施工中自动化监测技术的应用,能够为施工及时提供监测信息与数据,增强地铁隧道运行的安全与稳定性。基于此,针对自动化监测技术在地铁隧道施工中的应用,本文进行了简单的论述。
        关键词:自动化监测技术;地铁隧道施工;应用
        一、地铁隧道施工监测现状
        现阶段,我国在对隧道施工进行监测时主要采用人工测量的方式,使用人工进行监测的优点在于成熟可靠,较为简单。但缺点也非常明显,如效率低下,危险性与成本较高。在地铁隧道施工中使用自动化监测技术则可以比较好地解决人工监测的弊端。利用自动化监测技术可以实现全时段自动监测,极大地提高监测的效率,做到监测的及时。对地铁隧道的监测主要是监测隧道的纵向变形、横向变形以及隧道管径的收敛变形。在监测隧道的纵向变形时,主要使用静力水准系统和电子水平尺系统来进行,静力水准系统可监测的范围较大,准确度也较高,而电力水平尺系统可监测的范围较小,监测结果可能会存在一定的误差。在监测隧道的横向变形与管径的收敛变形时常使用全站仪。
        二、地铁隧道自动化监测目的
        第一,确定施工参数,地铁的修建需要投入大量的人力物力,如果施工参数出现差错,则很有可能会导致工程质量不达标,而自动化监测则可以为施工提供大量参数。第二,优化设计方案,参照测量结果,可以对设计方案进行优化。第三,避免互相干扰。第四,提升工艺水平,发现工艺方案中的不足,提醒相关人员修改。
        三、地铁隧道自动化监测系统
        1.徕卡TS30全站仪。
        自动化监测技术在地铁隧道施工中的应用,具体表现之一就是徕卡TS30全站仪。徕卡TS30全站仪可以实现自动调节焦距、自动记录数据、对目标进行自动识别及对准等,是地铁隧道自动化监测中最常使用的仪器。在实际使用中,操作人员只需对准需要辨别的目标,仪器便可进行对焦,实行对目标的自动监测,相较于人工监测而言效率得到了非常大的提升。
        2.反射棱镜及计算机设备。
        在地铁隧道建设施工中,将反射棱镜安装在轨道与顶部等位置,将棱镜的反射面对准基站,可以配合徕卡TS30全站仪实现对目标的自动识别监测,使监测结果更为准确。利用计算机与专业的自动监测系统,对目标进行自动监测,自动储存各个监测周期的监测数据,并对数据进行处理形成最终的监测报告。
        3.Smart监测软件。
        使用Smart监测软件可以与徕卡TS30全站仪相互配合,完成对相应目标的监测,并且利用Smart监测系统根据监测的实际情况,设定循环监测,使得监测工作可以自动循环进行,将所获得的监测数据存储于SQL(结构化查询语言)数据库中,对数据进行分析可以作为某种决定的具体依据。
        4.数据处理分析。
        对数据进行分析处理,采用Smart系统配合实际情况自行编写程序,并利用武汉大学测绘学院商用平差软件科傻COSA。在对数据进行处理分析时,可人为进行干预,删除异常信息,取平均值,选取合适的数据作为监测的结果,利用系统对数据整理成图表,可以更为直观地反映地铁隧道的变化。
        四、地铁隧道项目施工监测中自动化监测技术的应用
        1.有效监测地铁隧道施工沉降
        与人工监测相比,地铁隧道项目施工中,隧道道床上合理设置监测点,根据等级水准要求开展测量工作。在此过程中静力水准仪与电水平尺等常用自动化监测方法可及时准确、快速地提供精密地监测数据,这是人工监测技术无法实现的,因而广泛应用于实际工作中。
        2.合理监测地铁隧道收敛施工
        地铁隧道项目施工中,与人工全断面监测与腰线收敛测量相比,应用激光测距仪等自动化监测方法可及时而有效地展现隧道变形情况,有很高的精度,对隧道受保护区内项目施工影响度进行实时反馈并进行量化,以此准确分析并判断隧道施工的安全状态。
        3.科学监测地铁隧道施工水平位移
        地铁隧道项目施工监测中,安装测量机器人合理设置监测点与稳定的基准点,以此自动化监测隧道施工水平位移情况。与人工测量相比,实时与连续性数据分析起来更加方便。


        4.利于为地铁隧道施工参数提供保障
        城市建设中,地铁工程是非常重要的交通项目,更是国家社会关注的民生项目。所以其项目施工质量有严格的要求,以此确保为后期地铁运行提供安全保障。根据自动化监测技术及时反馈项目施工,可有效提高施工精确性,及时评价项目施工手段与工期进度等与预期施工要求是否保持一致,在此基础上及时调整并优化施工方案。
        五、自动化监测技术在地铁隧道施工中的应用要点
        1.明确地铁隧道施工监测位置
        在地铁隧道施工中应用自动化监测技术时,要想获得最佳监测结果,应科学设置监测点,并且需明确知晓监测位置。在施工阶段会对100m范围内的地铁隧道结构造成形变风险。因此,在应用自动化监测技术对其施工进程加以监测时,应重点关注主体结构的形变状态,包括径向与横向的变形情况,一般可以拱顶沉降量等参数作为监测标准。施工人员可对地铁隧道施工区域内的断面左右两处分别布置10个左右的监测点,便于取得最可靠的监测数据。而在实际布置监测点时,也应控制好间隔,若监测范围较广,应适当增加监测点,并在拱顶等区域内准确布置。同时,还应在监测区域内设置基准点,一般以4个为最佳数量,这样有助于增加监测数据的准确性。而在安装全站仪等自动化设施时,也应将其设于适合的监测位置处,由此可保证地铁隧道施工工作的顺利进行。
        2.优选地铁隧道施工监测模式
        自动化监测技术的应用可实现地铁隧道施工的不间断监测,从而在保证施工质量的基础上增加施工安全性。而在实际应用阶段还应选择适合的监测模式,以便展现出最大化监测优势。第一,在安装全站仪等仪器时,全站仪应与计算机设备保持紧密联系,这样可对全站仪监测位置与间隔进行有效把控,而在监测软件的支持下,也能及时发现全站仪监测过程中出现的反射棱镜操作不到位等不良现象,以此给出预警,并继续监测其它监测点,这样可避免影响正常监测周期。只有地铁隧道施工内容始终处于可控范围内,才能提升施工质量,降低运营事故发生率。第二,自动化监测技术能保证地铁隧道主体结构的稳定性。比如在安装全站仪等设施时,可在周边设置至少4个基准点,之后再按照三维坐标轴的方向对隧道基坑的位置加以标记,最终计算出沉降量,以此为依据判断是否超出了标准位移变化范围,进而为地铁隧道的质量奠定坚实基础。比如在武汉七号线地铁项目中标准沉降数值为10mm,一旦隧道沉降量累计超出标准值,将发出预警信号,便于重调隧道结构。
        3.打造高效数据监测管理平台
        自动化监测技术在实践应用中还需打造高效的数据监测管理平台,这样才能提高地铁隧道施工监测的有效性。在研发数据监测管理平台时,应包含以下四个部分:
        (1)分析层,在获取数据时还需对其加以分析,最终形成数据分析表,并在整理后对数据进行校正,促使监测数据更具参考价值。
        (2)服务层,在数据层中应引进数据加密技术,防止监测数据被他人窃取而影响施工质量,并且还应具备顺畅的管理渠道,相关人员可在该平台中对监测数据进行有效管理。
        (3)数据层,它能对地铁隧道施工监测数据进行科学存储,并对其进行归类,同时以此为标准设置数据监测规划,保证地铁隧道施工具有安全保障。
        (4)应用层,为了保证相关人员能在平台使用阶段获得最佳体验,可在应用层中设计联网功能,用户可从网页中找到所需信息,并且还可自行导出监测数据表,从而为地铁隧道施工方案的制定提高数据支持。
        结语
        综上所述,随着社会经济的快速发展,地铁隧道项目施工中自动化监测技术的应用,可从根本上实现实时而持续的监测项目施工,确保有效而及时地整理、分析与传递数据信息,以此为提高施工监测工作效率提供保障。地铁隧道项目施工中,还可应用自动化监测技术搜集准确而完整地监测数据,增强隧道施工的安全性,这是十分重要的。
        参考文献:
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