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        地鐵隧道中自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用淺析

        2018-09-26 11:11:22文鵬飛
        山東工業(yè)技術(shù) 2018年16期
        關(guān)鍵詞:全站儀工程系統(tǒng)

        文鵬飛

        摘 要:計(jì)算機(jī)設(shè)備的完善和信息技術(shù)的進(jìn)步促進(jìn)了地鐵隧道工程建設(shè)技術(shù)的發(fā)展,而自動(dòng)化監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用保證了地鐵工程信息的準(zhǔn)確性和全面性。本文結(jié)合工程實(shí)例就自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行研究,首先闡述了工程案例,其次對自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用方法進(jìn)行論述,然后闡述了工程應(yīng)用效果,旨在促進(jìn)地鐵工程建設(shè)與監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展。

        關(guān)鍵詞:地鐵;監(jiān)測點(diǎn);效益

        DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.16.101

        1 引言

        地鐵隧道為城市地低下修建的隧道與軌道,電力快車的運(yùn)營為人們提供了更加便利的公共交通服務(wù)。地鐵隧道工程建設(shè)內(nèi)容復(fù)雜,專業(yè)項(xiàng)目類型較多,因其運(yùn)營客流量大、設(shè)備數(shù)量龐大,所以對工程建設(shè)要求十分嚴(yán)格。同時(shí),地鐵隧道多修建在管道分布密集、地質(zhì)復(fù)雜、貫穿于城市主要樞紐位置,安全性和穩(wěn)定性控制難度大。[1]為此,可通過自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)對建設(shè)過程中的地質(zhì)環(huán)境變化、工程數(shù)據(jù)等進(jìn)行實(shí)時(shí)更新,保證工程建設(shè)安全與質(zhì)量。

        2 工程實(shí)例概述

        某地鐵工程在施工階段對施工現(xiàn)場建立了自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng),對測得的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整理和分析,可得工程施工對周邊地質(zhì)環(huán)境的影響及地鐵結(jié)構(gòu)沉降規(guī)律,依此為參考優(yōu)化工程施工管理方案。該區(qū)間線路最小平面曲線半徑為350m,線間距離為10.0~15.0m,隧道軌面的埋深為10~32m。

        3 自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用要點(diǎn)

        3.1 監(jiān)測點(diǎn)布置

        第一,監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)。監(jiān)測斷面為被檢測位置的隧道正交橫斷面,需在該斷面上布設(shè)多個(gè)監(jiān)測點(diǎn)。該項(xiàng)目一局設(shè)計(jì)圖紙,地鐵隧道長處為500m,間隔10m設(shè)置一監(jiān)測點(diǎn),共28個(gè)點(diǎn)。每個(gè)斷面共設(shè)置有5個(gè)測點(diǎn),分別為1個(gè)拱頂沉降監(jiān)測點(diǎn)、2個(gè)道床沉降觀測點(diǎn)、1個(gè)拱腰沉降和1個(gè)水平位移監(jiān)測點(diǎn),布設(shè)如圖1所示。第二,基準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)。監(jiān)測區(qū)共設(shè)置有4個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn),2個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)于遠(yuǎn)離變形區(qū)大里程方向,2個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)于小里程方向。第三,全站儀布設(shè)。全站儀安裝在YK7+205位置,后視點(diǎn)布設(shè)于里程為YK7+316,布設(shè)如圖2所示。

        3.2 觀測方法

        TS60全站儀安置在隧道中,應(yīng)用數(shù)據(jù)傳輸技術(shù),由計(jì)算機(jī)直接控制全站儀,按照設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)置循環(huán)周期即可。監(jiān)測所得數(shù)據(jù)儲存于數(shù)據(jù)庫中,若監(jiān)測結(jié)果誤差較大或者是監(jiān)測距離有障礙物,軟件會自動(dòng)采集該點(diǎn)信息,完成上述流程后繼續(xù)下一監(jiān)測點(diǎn)的工作,直至循環(huán)周期結(jié)束。[2]通過計(jì)算機(jī)中的控制軟件,在觀測周期初始,可通過前后的基準(zhǔn)點(diǎn)對測站點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行測算,依照該工作程序自動(dòng)完成所有監(jiān)測點(diǎn)的觀測工作。

        3.3 數(shù)據(jù)處理

        3.3.1 距離差分改正

        3.3.2 高差差分改正

        在極坐標(biāo)的單向測量中,因?yàn)榇嬖谇驓獠钸@一不穩(wěn)定值,需對高差進(jìn)行差分處理?;鶞?zhǔn)點(diǎn)與測站間的高差為,該值已知,實(shí)測監(jiān)測站與基準(zhǔn)點(diǎn)1、2間的高差分別設(shè)為,計(jì)算如下:

        3.3.3 平差處理

        將經(jīng)過上述計(jì)算流程得到的觀測值輸入系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行平差計(jì)算,并進(jìn)行三維坐標(biāo)的解算。

        4 應(yīng)用效果

        從自動(dòng)檢測系統(tǒng)應(yīng)用周期來看,傳統(tǒng)人工檢測作業(yè)周期較長,完成數(shù)據(jù)采集、處理、復(fù)測、對比、反饋需6h,自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)1min即可完成全部作業(yè)。同時(shí),自行監(jiān)測系統(tǒng)秩序1人定期檢測和維護(hù)便可保證系統(tǒng)運(yùn)行安全穩(wěn)定,且該系統(tǒng)為一次性投入,后期的維護(hù)成本與傳統(tǒng)監(jiān)測維護(hù)相比可節(jié)約成本。[3]

        該工程參考施工進(jìn)度控制與沉降觀測結(jié)果,采用線性回歸或非線性回歸方式分階段對時(shí)域外的變形數(shù)據(jù)進(jìn)行推演和計(jì)算。依據(jù)設(shè)計(jì)與業(yè)主單位要求,當(dāng)隧道結(jié)構(gòu)的沉降量接近10mm或沉降速率大于2mm/d,則需向上反饋,組織各項(xiàng)目部協(xié)商施工整改方案,及時(shí)采用措施控制沉降,避免地質(zhì)安全與工程質(zhì)量問題的發(fā)生。該工程在第一觀測結(jié)算,累計(jì)沉降量為1mm,在第一階段觀測工作未收到施工作業(yè)影響。第二階段累計(jì)沉降速率快,工程由二號線盾構(gòu)施工進(jìn)入一號線危險(xiǎn)區(qū)域,監(jiān)測數(shù)據(jù)變化不大。第三階段,累計(jì)沉降量具體表現(xiàn)為某個(gè)數(shù)值周圍的波動(dòng)由此可知土體又回歸為穩(wěn)定狀態(tài),由此可知工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、安全。

        實(shí)踐表明,因自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)作業(yè)效率高,所以該工程質(zhì)量、安全問題在未發(fā)生前建設(shè)單位根據(jù)監(jiān)測異常數(shù)據(jù)進(jìn)行了提前處理,由此可見,自行化監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用效果良好。

        5 結(jié)束語

        綜上所述,在地鐵隧道中應(yīng)用自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)不易受到外部環(huán)境影響,可24h連續(xù)作業(yè),觀測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確有效,大幅提升了監(jiān)測效率。隨著城市化進(jìn)程的不斷加快,地鐵隧道工程興建,建設(shè)范圍日益擴(kuò)大,但因隧道施工需大規(guī)模的基坑開挖與支撐作業(yè),若監(jiān)測管控不到位,易影響隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。對此,需積極應(yīng)用新型技術(shù)實(shí)現(xiàn)工程施工全過程監(jiān)測,一旦發(fā)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)異常,可直接分析問題,及時(shí)調(diào)整施工方案,在降低了建設(shè)成本的同時(shí)也不會對工程建設(shè)進(jìn)度造成影響。由本文案例可知,自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)在地鐵隧道工程建設(shè)中具有積極影響,應(yīng)大力推廣應(yīng)用并優(yōu)化。

        參考文獻(xiàn):

        [1]曹權(quán),李清明,項(xiàng)偉等.基坑群開挖對鄰近既有地鐵隧道影響的自動(dòng)化監(jiān)測研究[J].巖土工程學(xué)報(bào),2012,34(s1):552-556.

        [2]吳石軍.基于智能型全站儀的地鐵隧道變形自動(dòng)化監(jiān)測技術(shù)及應(yīng)用[J].鐵道勘察,2017,43(02):7-10.

        [3]李劍波.自動(dòng)化監(jiān)測在既有地鐵隧道搶險(xiǎn)項(xiàng)目中的應(yīng)用效果評述[J].四川建筑,2013,33(06):187-190.

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