盛丕成

長沙市軌道交通集團(tuán)有限公司，湖南長沙 410000

近幾十年，經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，城市化進(jìn)程逐漸加快。城市人口逐漸增多，城市人口的快速增長給城市帶來了巨大的交通壓力[1]。由于城市中可利用的土地資源十分有限，如何緩解城市交通壓力已經(jīng)成為了民眾急需解決的問題。軌道交通表現(xiàn)出了較強(qiáng)的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在速度快、占用土地資源較少、安全舒適、對城市造成的環(huán)境污染小等方面。盡管軌道交通存在諸多優(yōu)勢，但其施工及運(yùn)營的安全監(jiān)測也是重中之重，遠(yuǎn)程自動化監(jiān)測的核心就是實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動化采集和處理[2]。我國在自動化監(jiān)測技術(shù)方面也得到了迅猛發(fā)展，在下穿已有地鐵工程中，為確保已有地鐵的安全狀態(tài)及正常運(yùn)營，通常采用遠(yuǎn)程自動化監(jiān)測手段觀測新建地鐵施工過程中既有地鐵的變形情況[3]。

1 工程概況

萬家麗廣場站位于荷花路與萬家麗路交叉口，為2號線與5號線的十字換乘站，5號線車站沿萬家麗路南北向布置，2號線車站沿荷花路東西向布置。目前2號線已開通運(yùn)營，換乘節(jié)點處已于2號線施工完成，5號線正在施工。

2號線萬家麗廣場站為地下二層，換乘節(jié)點已施工完成。5號線萬家麗廣場站為盾構(gòu)兩端平移吊出，采用蓋挖逆作法施工。車站主體結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土箱型結(jié)構(gòu)，車站主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用1000mm厚地下連續(xù)墻，地下3層，埋深約24m。

2 自動化監(jiān)測原理

在跟監(jiān)測服務(wù)器相連接的計算機(jī)終端之上，利用變形監(jiān)測軟件系統(tǒng)（Auto Mos），遠(yuǎn)距離朝測量機(jī)器人傳輸測量指示，讓測量機(jī)器人在規(guī)定的時間段內(nèi)、依照規(guī)定的測量流程智能的開展測量，測量獲得的數(shù)據(jù)傳送會監(jiān)測服務(wù)器，監(jiān)測數(shù)據(jù)分析模塊（Analyzer）會針對監(jiān)測數(shù)值開展計算以及研究，進(jìn)而給出每個監(jiān)測點的高程以及平面，然后制作出在變形過程當(dāng)中的時程曲線。在每次開展測量的過程當(dāng)中，首先對于基準(zhǔn)點開展測量，然后結(jié)合后方的交匯方式確定設(shè)備的高程以及標(biāo)高，接下來再對變形監(jiān)測點開展觀測[4]。

計算機(jī)跟測量設(shè)備之間的聯(lián)系，主要是利用DTU通訊模塊

以及Internet網(wǎng)絡(luò)來完成的，不需要在施工場地當(dāng)中布設(shè)通訊電纜以及工控計算機(jī)，所以，只要是存在GPRS（亦或是CDMA）無線通信信號，在所有具備Internet網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域，都能夠?qū)τ跍y量設(shè)備開展控制。如果是在信號盲區(qū)，可以通過R-S485轉(zhuǎn)到R-S232設(shè)置通訊電纜連接至無線通訊信號的區(qū)域開展通訊信息的傳送。

實際的測量流程為：裝設(shè)在計算機(jī)上面的監(jiān)控模塊，利用通訊模塊輸送測量指示給裝設(shè)在基點站的全站儀，從而指示全站儀針對變形點以及校核點結(jié)合規(guī)定的流程開展逐點掃描、記錄、測量以及校核，然后把測量得到的結(jié)果傳送到計算機(jī)，通過檢測數(shù)據(jù)分析模塊對于檢測結(jié)果開展整體的分析以及整理工作。

3 自動化監(jiān)測實施

3.1 項目監(jiān)測內(nèi)容及監(jiān)測頻率

監(jiān)測內(nèi)容為車站道床、側(cè)墻及拱頂?shù)娜S變形。

3.2 監(jiān)測斷面及斷面內(nèi)監(jiān)測點布設(shè)

根據(jù)本項目情況，長沙軌道交通2號線上下行線各布設(shè)18個斷面，DK12+232～DK12+267按5m間距布設(shè)，其他位置按10m間距。

監(jiān)測斷面內(nèi)，每個斷面在道床上布設(shè)2個監(jiān)測點，在側(cè)墻布設(shè)2個監(jiān)測點，拱頂布設(shè)1個監(jiān)測點。

3.3 控制值、預(yù)警值

監(jiān)測量測目的之一就是及時掌握隧道結(jié)構(gòu)變形動態(tài)，對監(jiān)測數(shù)據(jù)經(jīng)分析處理與必要的計算和判斷后進(jìn)行預(yù)警、預(yù)報及預(yù)測，必須建立相應(yīng)的監(jiān)測控制標(biāo)準(zhǔn)。

3.4 監(jiān)測方式

（1）監(jiān)測控制網(wǎng)建立。通過常規(guī)的平面、高程控制網(wǎng)測量方法，在隧道內(nèi)建立統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)，確定各基準(zhǔn)點的平面坐標(biāo)和高程，作為監(jiān)測的參照系統(tǒng)。

（2）監(jiān)測點學(xué)習(xí)。在測站安置好儀器及通訊模塊，并確保與遠(yuǎn)程計算機(jī)通訊正常后，在監(jiān)測軟件的控制下，逐點進(jìn)行學(xué)習(xí)測量并將各點的角度、距離記錄到數(shù)據(jù)庫中，作為進(jìn)行監(jiān)測所必須的自動定位數(shù)據(jù)。

（3）日常監(jiān)測。利用CDMA控制與通訊模塊與Auto Mos Monitor，設(shè)立好每一臺設(shè)備所監(jiān)測的變形點以及差分基準(zhǔn)點的具體聯(lián)測計劃，結(jié)合制定的觀測數(shù)據(jù)，根據(jù)首先控制然后散點的基本準(zhǔn)則現(xiàn)場開展學(xué)習(xí)與監(jiān)測工作，在學(xué)習(xí)結(jié)束之后設(shè)立好監(jiān)測的時間段以及每個點之間的觀測流程，通過CDMA 控制及通訊模塊以及Auto Mos Monitor來智能的實現(xiàn)日常的監(jiān)測工作。

4 監(jiān)測成果分析

取得監(jiān)測數(shù)據(jù)后，及時整理分析數(shù)據(jù)，采用差分處理方法對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到本次變形和累積變形[5]，再將實測值與允許值進(jìn)行比較，并繪制各種變形曲線，預(yù)測變形發(fā)展趨向及圍巖和隧道結(jié)構(gòu)的安全狀況。

本次監(jiān)測以一個周期7d的沉降量作為單位值同上期和首期對比分析。使用差分對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到本次的變形和累積變形。

（1）隧道結(jié)構(gòu)側(cè)墻水平位移變形，主要檢測隧道結(jié)構(gòu)的橫向和縱向變形，使用差分對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到本次水平位移變形和累積水平位移變形，圖1為隧道結(jié)構(gòu)水平位移折線圖。

圖1 隧道結(jié)構(gòu)水平位移折線圖

由圖1可得，本次周期內(nèi)左線隧道結(jié)構(gòu)側(cè)墻橫向水平位移累積變化最大點為ZX18-1，最大值為1.86mm，本次變形最大點為ZX05-1、ZX15-1、ZX17-1，最大值為-0.80mm；縱向水平位移累積變化最大點為ZX16-4，最大值為1.10mm，本次變形最大點為ZX1-4、ZX4-4、ZX16-4，最大值為-0.40（0.40）mm。右線隧道結(jié)構(gòu)側(cè)墻水平位移累積變化最大點為YX15-1最大值為2.80mm；本次變形最大點為YX05-1、YX07-1、YX09-1，最大值為1.00mm；縱向位移累積變化最大點為YX11-1，最大值為1.80mm，本次變形最大點為YX01-1，最大值為-0.80mm。在本次周期內(nèi)所有點位移變化值均未超出警戒值。

（2）隧道結(jié)構(gòu)拱頂沉降變形，主要檢測隧道結(jié)構(gòu)的豎向變形，使用差分對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到本次沉降變形，圖2為隧道結(jié)構(gòu)沉降折線圖。

圖2 隧道結(jié)構(gòu)沉降折線圖

由圖2可得，本次周期內(nèi)左線隧道結(jié)構(gòu)拱頂沉降累積變化最大點為ZX03-5，最大值為-1.85mm，本次變形最大點為ZX02-5，最大值為-1.00mm；右線隧道結(jié)構(gòu)拱頂沉降累積變化最大點為YX08-5，最大值為-1.60mm，本次變形最大點為YX15-5，最大值為-0.70mm。在本次周期內(nèi)所有點沉降變形相對穩(wěn)定且未超出警戒值。

（3）隧道結(jié)構(gòu)凈空收斂變形，主要檢測隧道結(jié)構(gòu)的凈空收斂情況，使用差分對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到本次凈空收斂，圖3為隧道結(jié)構(gòu)凈空收斂折線圖。

圖3 隧道結(jié)構(gòu)凈空收斂折線圖

有圖3可得，本次周期內(nèi)左線隧道結(jié)構(gòu)凈空收斂累積變化最大點為ZX09，最大值為-3.18mm，本次變形最大點為ZX05，最大值為-0.74mm；右線隧道結(jié)構(gòu)凈空收斂累積變化最大點為YX06，最大值為-1.95mm，本次變形最大點為YX10，最大值為1.13mm。在本次周期內(nèi)凈空收斂均在警戒值范圍內(nèi)。

（4）道床結(jié)構(gòu)沉降差，主要檢測道床結(jié)構(gòu)的沉降差異，以保證列車的正常運(yùn)行，使用差分對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到道床沉降差，圖4為道床結(jié)構(gòu)沉降差折線圖。

圖4 道床結(jié)構(gòu)沉降差折線圖

由圖4可得，本次周期內(nèi)左線道床結(jié)構(gòu)沉降差異累積變化最大點為ZX07，最大值為1.65mm，本次變形最大點為ZX18，最大值為-0.90mm；右線道床結(jié)構(gòu)沉降差異累積變化最大點為YX09，最大值為1.20mm，本次變形最大點為YX04、YX08、YX10最大值為-0.30mm。在本次周期內(nèi)道床差異沉降均在警戒值范圍內(nèi)。

5 結(jié)語

（1）隨著城市地鐵建設(shè)步伐的加快，隨之對運(yùn)營地鐵的監(jiān)測也越來越多。自動化監(jiān)測技術(shù)具有無人看守、實時監(jiān)測、遠(yuǎn)程控制、不妨礙地鐵的運(yùn)行等優(yōu)點，從而大大提高了監(jiān)測的效率及測量精度。自動化監(jiān)測已經(jīng)成為了一種必不可少的測量方法，同樣已經(jīng)成為一種發(fā)展趨勢，逐漸發(fā)展到各個測量領(lǐng)域。

（2）在長沙地鐵5號線下穿既有地鐵2號線車站區(qū)間工程中，隧道結(jié)構(gòu)的沉降、水平位移、凈空收斂以及道床結(jié)構(gòu)沉降差均相對穩(wěn)定，均在預(yù)警范圍內(nèi)，則本次項目時間段范圍內(nèi)地鐵結(jié)構(gòu)和列車運(yùn)營未受到影響。