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        地鐵自動化監(jiān)測應用技術(shù)

        2021-12-09 13:56:16譚少飛
        智能城市 2021年22期
        關(guān)鍵詞:基準點水準監(jiān)測點

        譚少飛

        (中鐵二十局集團第四工程有限公司,山東青島 266000)

        新建工程施工時,地層變形以及土壓力的變化均會對施工產(chǎn)生較大影響,造成既有線發(fā)生結(jié)構(gòu)變形,導致軌道變形等問題,對地鐵正常運行造成重大影響。需要對新建項目以及既有線結(jié)構(gòu)加強監(jiān)測,通過人工和自動化設(shè)備結(jié)合的方式及時掌控變形程度及規(guī)律,保障既有線結(jié)構(gòu)安全。

        1 工程概況

        西咸新區(qū)世紀大道為城市主干道,道路下方敷設(shè)西安地鐵1號線(灃河森林公園站—上林路站);西咸客運站人行天橋(樁號K1+126.512)距河森林公園站—北槐站區(qū)間橋樁3.6 m,能夠滿足外部活動凈距控制管理最小指標值要求,但非常接近極限,須對西安地鐵一號線隧道進行監(jiān)測。

        2 監(jiān)測原理

        在測量點上安置機器人,在目標點和基準點處安裝棱鏡?;陔娎|的鏈接方式,在計算機與機器人之間搭建成基站,通過機器人進行周期性的檢查觀測,利用軟件對數(shù)據(jù)加工處理,獲得三維變形量,進行安全性分析。

        3 施工方案

        (1)基準點、站測點和監(jiān)測點的布設(shè)。

        西安地鐵1號線已運營,在檢測中需要采用自動化檢測方式,監(jiān)測區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)水平及垂直方向的位移。采用自動全站儀、柔性測斜儀、裂縫計等設(shè)備與軟件系統(tǒng)相結(jié)合,建立結(jié)構(gòu)形變自動檢測系統(tǒng),對區(qū)間隧道的管片、頂板以及道床等三維變形值進行檢測。

        (2)設(shè)備布設(shè)。

        將基準邊設(shè)置在穩(wěn)定位置,使其與變形區(qū)具有足夠的距離。變形區(qū)檢測過程中,整個監(jiān)測網(wǎng)的基準點要布置在變形區(qū)兩側(cè),且數(shù)量大于8個。各基準點交錯分散布置,保證基準點之間有一定的角度和距離。布置工作基站時,先制作全站儀托架,將其安裝在隧道管片側(cè)壁上,高度保證距離隧道底約1.2 m。為保證設(shè)備安裝后運行穩(wěn)定,埋設(shè)完成后,定期對元器件設(shè)備進行檢修。

        西咸客運站人行天橋橋樁施工影響隧道監(jiān)測斷面的路段為Y(Z)DK1+110~Y(Z)DK1+140,合計雙向60 m;施工影響隧道區(qū)間間距5 m及10 m一個斷面。監(jiān)測點布置中,每個斷面的拱頂、拱腰應布置3個豎向位移監(jiān)測點、3個水平位移監(jiān)測點、2個隧道水平收斂監(jiān)測點、2個道床沉降監(jiān)測點和2個軌道靜態(tài)幾何形位監(jiān)測點。為了避免小視場中棱鏡分辨出現(xiàn)問題,埋設(shè)時將距離較遠的斷面錯開距離安裝埋設(shè)。

        4 施工方法

        4.1 沉降監(jiān)測方法

        本工程采用幾何水準測量方法,使用電子水準儀按水準控制網(wǎng)進行觀測。水準線路采用閉合或附合的方式,以奇偶站交替的方法進行水準觀測。

        (1)往測。

        奇數(shù)站:后-前-前-后;偶數(shù)站:前-后-后-前。

        (2)返測。

        奇數(shù)站:前-后-后-前;偶數(shù)站:后-前-前-后。

        在觀測中按照相應的檢測規(guī)范的技術(shù)要求進行觀測。

        垂直位移基準網(wǎng)觀測主要技術(shù)指標及要求如表1所示。

        表1 垂直位移基準網(wǎng)觀測主要技術(shù)指標及要求

        4.2 自動化系統(tǒng)構(gòu)成

        本項目使用中國鐵建自主開發(fā)的城市地下大空間可視化自動監(jiān)控系統(tǒng)集成QimMos自動監(jiān)控系統(tǒng),采用QimBox系列RT3000-STA監(jiān)測智能網(wǎng)關(guān)進行數(shù)據(jù)傳輸、高精度測量機器人拓普康全站儀進行數(shù)據(jù)采集,使用QimMos+網(wǎng)頁端監(jiān)軟件搭載中國鐵建地下空間可視化自動監(jiān)控云平臺進行遠程操控、數(shù)據(jù)分析報表下載和數(shù)據(jù)預警。

        系統(tǒng)可以實現(xiàn)監(jiān)測狀態(tài)實時查看、監(jiān)測數(shù)據(jù)實時瀏覽,成果分析、動態(tài)顯示與預警同步完成、24 h無人值守、自動化監(jiān)測隨點即行。

        4.3 自動監(jiān)測系統(tǒng)工作流程

        建立通信,將機器人與計算機連接。調(diào)整串口參數(shù),將測量機器人初始化,設(shè)置行測站及控制限差。也可以通過直接導入數(shù)據(jù)的方式執(zhí)行觀測任務,完成所有的調(diào)試設(shè)置后,開始進行自動觀測。完成一周期觀測后,軟件會自動處理原始數(shù)據(jù),自動將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給聯(lián)系人。

        4.4 外部監(jiān)測

        在場地開挖影響范圍以外布設(shè)兩個基準點,組成監(jiān)測點的水準控制網(wǎng),方便各測點的監(jiān)測,相互校核。水準觀測路線布置中,保證視距差滿足精度要求、符合變形監(jiān)測要求。對儀器安裝位置進行測量,使用油漆做好標記。

        基準點應遠離施工影響區(qū),保證基準點在穩(wěn)定的區(qū)域,保障測量的精度。位移計算時,保證基準點的圖形結(jié)構(gòu)和位置精度,點與點之間的距離大于100 m。

        (1)沉降測點根據(jù)設(shè)計要求布設(shè)。

        沉降觀測點埋設(shè)示意圖如圖1所示。

        圖1 沉降觀測點埋設(shè)示意圖

        (2)建筑物沉降監(jiān)測點采用L形點位標志法。利用沖擊鉆在墻柱上打孔,在打好的孔中安裝測點,通過灌注混凝土或灌膠的方式固定。

        為保證固定強度,應對孔進行清掃處理,在點位附近做好標記。設(shè)置建筑物觀測點時,應避開障礙物,保證有足夠的空間方便測量。

        (3)沉降觀測的等級為二等,兩個相鄰點的高度誤差在±0.5 mm以內(nèi)。與基準點相比,觀測點高程之間的誤差在±1 mm以內(nèi)。為保證整體的計算準確性,在施工中要嚴格執(zhí)行《工程測量規(guī)范》(GB 50026—2007)要求。

        水準外業(yè)觀測要求為視線長度≤35 m、前后視距的差值≤1 m、前后視距差累積≤3 m、基輔分劃讀數(shù)差≤0.3 mm、基輔分劃高度之差≤0.5 mm、水準線路閉合差≤0.5mm(n為測站數(shù))。

        定期檢測儀器i角(視準軸與水準軸間夾角不大于1″)檢驗,確保儀器的性能。

        4.5 現(xiàn)場巡查

        施工期間,保證每天現(xiàn)場巡查次數(shù)不小于1次,主要對裂縫、漏水漏氣情況、混凝土剝落情況、地表缺陷以及監(jiān)測點元器件的完好情況進行巡視檢查。

        4.6 監(jiān)測周期及頻率

        (1)內(nèi)部監(jiān)測周期及頻率。

        各監(jiān)測對象的每一個監(jiān)測項目實施分工前監(jiān)測、過程監(jiān)測和工后監(jiān)測3個階段進行。

        工前監(jiān)測:主要采集初始數(shù)據(jù),在工程施工前完成。初始數(shù)據(jù)采集時每個測點監(jiān)測3次。

        過程監(jiān)測:風險工程監(jiān)測項目一般按普通頻率監(jiān)測,重點風險工程和重要施工階段、重要工程部位或監(jiān)測數(shù)據(jù)達到預警狀態(tài)時,增加監(jiān)測頻率;過程監(jiān)測一直持續(xù)至監(jiān)測部位主體結(jié)構(gòu)混凝土施工強度達到設(shè)計值。

        工后監(jiān)測:對重要結(jié)構(gòu)部位進行工后監(jiān)測,頻率為每月1~2次,在工程竣工試運行后結(jié)束。

        (2)監(jiān)測頻率。

        確定檢測頻率時,在系統(tǒng)能準確反映被測量目標變化情況的前提下進行設(shè)置調(diào)整。

        監(jiān)測范圍:西咸客運站人行天橋橋樁施工影響范圍。

        監(jiān)測周期:監(jiān)測工作應從影響范圍內(nèi)基坑施工前測定監(jiān)測項目的初始值開始,直至工程建設(shè)全部完成,預計監(jiān)測周期為9個月。

        監(jiān)測階段及頻率:施工期間4 次/d,施工結(jié)束后一個月1 次/3 d。

        備注:施工結(jié)束后延長監(jiān)測1個月,數(shù)據(jù)收斂后停止監(jiān)測;軌道靜態(tài)幾何形位、結(jié)構(gòu)裂縫監(jiān)測頻率為1 次/3 d。

        出現(xiàn)下列情況之一時,應加強監(jiān)測,提高監(jiān)測頻率,及時向業(yè)主及相關(guān)單位報告監(jiān)測結(jié)果。

        ①監(jiān)測數(shù)據(jù)達到警戒值。

        ②監(jiān)測數(shù)據(jù)變化量較大或速率加快。

        ③隧道內(nèi)大量涌水、長時間連續(xù)降雨。

        ④施工范圍內(nèi)附近地面荷載突然增大或超過設(shè)計限值。

        ⑤周邊地面出現(xiàn)突然較大沉降或嚴重開裂。

        ⑥出現(xiàn)其他影響區(qū)間及周邊環(huán)境安全的異常情況。

        5 結(jié)語

        西安地鐵一號線自動化監(jiān)測施工應用以高配置的人員及設(shè)備投入為基礎(chǔ),以先進的監(jiān)測方法為手段獲取了高質(zhì)量的監(jiān)測成果。在檢測中實施動態(tài)檢測,對地鐵結(jié)構(gòu)的整體以及局部的形變情況進行精準把握,掌握其變化規(guī)律,便于采取針對性的應對措施,保障了地鐵的結(jié)構(gòu)安全,此技術(shù)的應用也為后續(xù)類似項目的施工監(jiān)測積累了經(jīng)驗。

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