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摘要：当前，我国综合国力不断提升，地铁建设数量日益增多。随着城市地下空间开发的推进，越来越多的大型深基坑涌现于城市建设之中。由于城市轨道交通的飞速发展，地铁隧道覆盖面越来越广，许多深基坑的建设往往不得不靠近已运营的地铁隧道。本文主要对自动变形监测系统在运营地铁隧道监测中的应用做具体论述。
关键词：自动变形监测系统；运营地铁隧道；监测应用
引言
随着地铁建设提效增速，周边商业地块开发也随之增多。在地铁周边开发同时，地铁运营期间的安全保护被人们重视，地铁运营监测作为发现地铁变形的“眼睛”尤为重要。由于基坑开挖深度在竖直面上已超隧道的底部区域，隧道侧向土压力将发生改变，引起地铁隧道结构发生偏移或者沉降的变形，产生许多不能忽视且难以预知的影响，对地铁列车的正常安全运行造成极大的威胁，甚至造成事故。因此，需要在深基坑开挖施工过程中对毗邻运营地铁隧道的结构变形情况进行监测，通过对各变形监测点的变形量与预警值的比较和综合分析，提出预警预测，确保在项目施工期间地铁隧道的运营安全。
1自动化变形监测系统组成
1.1硬件组成部份
1）徕卡TCA1800型自动全站仪。自动全站仪又称测量机器人，最主要的特征是自动识别系统（ATR）。在系统软件的控制下对测量目标点进行距离、角度数据的自动采集。2）棱镜连接器。棱镜连接器通过将棱镜固在定自动全站仪手柄上，使之成为测站，同时又是其他测站的镜站。3）目标棱镜。目标棱镜安装在基准点和监测目标点上。基准点上一般采用标准圆棱镜，变形点上采用L型小棱镜。4）网络通信设备。由路由器、网络转换设备、网络摄像机等组成，实现全站仪和监控计算机之间的数据通信。5）计算机。包括监控中心主控计算机和控制测量机器人的分控机。6）电源箱。由市电转直流电，为全站仪等设备提供不间断电源。
1.2软件组成部分
地铁运营全自动化监测系统采集的数据经由数据远程传输装置发送到数据处理中心的云端服务器，数据经过处理上传至监测数据信息系统，实现远程自动化实时可视化监测。监测数据信息系统以数据库为基础，对监测数据进行工程化管理将测量机器人自动化监测数据、静力水准自动化监测数据和激光测距自动化监测数据进行统一管理。便于数据的输出、查询，为施工建设提供快速、高精度的监测数据，及时反馈分析结果，满足现场施工的实时需要。
2自动化变形监测
首次观测前先进行测站设置，主要包括测站限差、角度及距离测回数、测站名设置、观测时间以及计算机与全站仪之间的通讯参数等。然后用人工观测方法逐点搜索目标点，让测量机器人获取基准点和监测点的概略空间位置，测量机器人根据获取的目标概略位置自动精确照准，对观测目标进行边、角测量，经过采用多次观测的数据经平差后，计算出各点的三维坐标作为后续自动化监测数据处理的初始值。启动自动化监测程序后，自动变形监测系统按设计的观测方案及观测限差，通过计算机与测量机器人之间的双向通信，控制测量机器人按照设定的观测时段、观测顺序和观测步骤对基准点和监测点进行边、角测量，并对原始观测数据进行实时改正，得到差分处理后的各观测点的坐标值，并计算出各点在水平方向的位移值和垂直方向的沉降值。当在观测过程中出现监测目标被运行列车遮挡造成测量中断时，系统会根据具体情况自动采取延迟处理并执行重复测量等操作；当出现测量误差超限时，系统自动报警。监测完成后系统自动进行变形数据分析处理，计算水平位移和沉降监测成果表，生成位移和沉降监量曲线图。
3桩基施工期地铁隧道收敛稳定性分析
地铁隧道收敛变形是指运营过程中，隧道结构因为受到地面、周边建筑物负载及土体扰动、隧道周边工程施工及隧道工程结构施工、地铁列车运行振动等综合影响导致土层应力重分布后而造成的隧道结构径向变形。以某工程为例分析，某工程主要体现在桩基施工过程中地铁隧道稳定性影响。图1为桩基施工全过程中隧道结构收敛变形变化，桩基施工准备期和5号桩基施工过程中，隧道收
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图1 桩基施工过程隧道收敛变形时程图
敛变形很小且基本无变化，说明外部扰动以及距隧道大于14m的桩基施工对隧道结构稳定性基本无影响，但6号桩基与7号桩基施工过程中，隧道收敛变形明显增大，S04、S05与S06三测点位置处变形最大，桩基施工对隧道稳定性的影响也只在一定范围内，收敛变形最大处近15mm，接近结构变形限值，原因在于全套管桩基施工过程中产生的侧向应力过大，挤土效应的影响范围大于8m，最终导致隧道结构收敛变形较大。全套管施工过程中需要在隧道和桩基之间设置应力释放孔，用于减小套管旋进施工过程中对隧道结构的挤压作用。
4监测点布设
注浆过程中采用自动化水准仪测量地铁结构竖向位移变形数据，自动化全站仪测量隧道水平位移变形数据，固定式激光测距仪测量断面收敛数据。根据注浆设计要求在注浆期间监测数据每10min反馈一次，以便根据监测数据调整注浆压力和注浆量，保证注浆能达到预期效果。
5基坑开挖影响下既有地铁隧道结构变形自动化监测技术
在既有地铁影响范围内进行施工作业，应对其影响情况进行分析，并视情况对地铁结构进行监测，及时了解周边工程施工对地铁结构的影响，从而确保地铁安全。同时，在既有地铁工程影响区内进行施工，除了考虑自身工程基坑及结构外，还应需考虑施工对既有地铁结构的影响，两者均需要进行监控量测，以了解互相的影响程度，并通过监测数据来指导、优化施工，从而确保既有地铁结构和新建工程的安全可控。
结语
本文介绍了基于测量机器人自动化监测技术、静力水准自动化监测技术、固定式激光测距自动化监测技术的全自动化监测系统。全自动化监测系统可以高效运用在地铁运营实时监测中，实现运用监测的自动化、智能化，确保地铁运营监测的安全。可在其他类似工程中推广应用。
参考文献：
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