自动化监测技术在地铁隧道中的应用

1引言
深圳市“卓 越 梅 林 基 坑 支 护 工 程 项 目 ”与 正 在 运 营的深圳地铁 4 号线上民区间毗邻，场地西侧为上民 区间隧道，其他侧为临建及待建道路。根据深圳市政 府和深圳 地 铁 公 司 的 有 关 规 定，位 于 地 铁 周 边 两 侧 50 m范围的区域为地铁保护区，保护区内实施基坑开 挖支护不得破坏地铁结构及相关构筑物，对地铁的影 响必须满足相关规定。
付丽丽* ，叶亚林，陈昊，程险峰，张斌
（ 深圳市勘察研究院有限公司，广东 深圳 518026） 摘 要： 深圳市“卓越梅林基坑支护项目”工程变形监测方案，对受紧邻基坑施工扰动影响的运行中的地铁隧道变形 的自动化监测方法进行了分析，采用徕卡测量机器人 TS30 与 SmartMonitor 监测软件与 SmartAnalyzer 监测分析软件进 行全自动监测，可以 24 h无人值守，连续监测运行中的地铁隧道变形，且每次监测可在地铁运行间隔内迅速完成。监 测到的数据可以实时提供给施工方，以指导当前及下一步的施工，在工程应用中取得了良好的效果。 关键词： 自动化监测; 地铁隧道变形; 测量机器人
图 1 深圳地铁 4 号线平面图
2 自动化监测系统
自动化监测系统的主要仪器设备如表 1 所示。
图 2 徕卡 TS30 全站仪
（ 2） 反射棱镜 在地铁隧道内，利用膨胀螺丝将棱镜固定在隧道
* 收稿日期： 2012—04—19 作者简介： 付丽丽（ 1986—） ，女，助理工程师，主要从事精密工程测量与变形监测研究工作。
自动化监测系统的主要仪器设备
表1
序号 1 2 3 4 5 6
仪器设备
徕卡 TS30 自动化全站仪 反射棱镜
计算机及其他设备 SmartMonitor 监测软件 GPRS / CDMA / EDGE 数据链及模块
供电设备
（ 1） 徕卡 TS30 全站仪 地铁自动化监测使用仪器为徕卡 TS30 全站仪，该 仪器标称精度为： 测距精度 ± （ 0. 6 mm + 1 ppm × D） mm，测角精度 0. 5″。并可通过专用的 SmartMonitor 监 测软件来控制监测目标及设定监测时间。徕卡 TS30 自动化全站仪实现了整平、调焦、正倒镜观测、记录观 测数据等的全自动化，并且具备自动目标识别与照准 （ ATR） 功能，只需操作人员粗略的瞄准棱镜，TS30 全 站仪就可以自动搜寻到目标棱镜，并自动瞄准，不再需 要人工干预精确瞄准和调焦，这在很大程度上提高了 监测的工作效率。
144
城市勘测
的道床、拱腰及拱顶，使棱镜反射面指向工作基点，以 便徕卡 TS30 全站仪能自动搜寻锁定作为监测标志的 反射棱镜，如图 3 所示。
2012 年 12 月
图 3 反射棱镜
（ 3） 计算机及其他设备 全站仪与计算机利用 GPRS / CDMA / EDGE 数据链 进行连接，利用专用监测软件以实现自动化监测，其他 设备包括连接电缆、外接电源等，进行自动变形监测， 自动存储各个观测周期的监测数据，并自动对监测数 据进行处理，生成监测报表。
图 5 SmartMonitor 监测软件
图 4 计算机及供电设备
（ 4） SmartMonitor 监测软件 SmartMonitor 监测软件是与 TS30 全站仪配套的专 门用于监 测 的 变 形 测 量 软 件，并 将 监 测 数 据 存 储 在 SQLServer 数据库中，它可以按操作者预先设定的测量 时间和周期次数进行相应的监测。根据需要也可以添 加多个循环，如果是一台仪器测量，那么各个循环之间 的时间不能交叉，最好保证一个循环的开始时间在另 一个循环的结束时间之后。也可以实时显示图形、三 维坐标以及较差。 （ 5） 数据处理及分析 对测量数据进行处理分 析，采 用 的 是 SmartAnalyzer 监测分析软件以及自己编制的软件和武汉大学 测 绘 学 院 商 用 平 差 软 件“科 傻 ”系 统 。 在 数 据 处 理 时 对 测 量 数 据 进 行 人 工 干 预 ，删 除 粗 差 数 据 ，取 平 均 值 作为此时间 段 测 量 的 最 终 值，并 按 施 工 方 要 求 的 格 式 绘 制 位 移 曲 线 图 、制 作 监 测 报 表 ，及 时 汇 报 隧 道 的 变化情况。
因此，在基坑开挖支护过程中，保护好正在运营的 地铁 4 号线是本基坑工程监测工作的重点。为保证地 铁的安全运行，必须在基坑开挖过程中对运行中的隧 道变形进行不间断监测。
因在地铁 运 行 期 间 绝 对 不 允 许 测 量 人 员 进 入 隧 道，为此，须采用远程监控管理、无人值守、连续、自动 的动态监测方法，以便随时提供监测数据信息，及时掌 握地铁隧道的变化情况，确保地铁的安全运行。
2012 年 12 月 第6 期
城市勘测 Urban Geotechnical Investigation ＆ Surveying
文章编号： 1672 － 8262( 2012) 06 － 143 － 05
中图分类号： P258
Dec． 2012 No． 6
文献标识码： B
自动化监测技术在地铁隧道中的应用
第6 期
付丽丽等 . 自动化监测技术在地铁隧道中的应用
145
图 7 基坑地铁隧道自动化监测断面布置示意图
图 8 自动化监测点位布置示意图及现场图
（ 2） 基准点布置 测区共布置 4 个基准点，分别布置于远离变形区的大里程方向和小里程方向，各 2 个。
图 9 监测线路布置图
（ 3） 全站仪安装位置 全站仪安装位置里程为 YK7 + 205，后视点里程为 YK7 + 316（ 位于非变形区） ，如图 10 所示。
图 6 SmartMonitor 监测分析软件
3Байду номын сангаас施工监测
3. 1 自动化监测点布置 （ 1） 监测点布置 监测断面是受测处的隧道正交横断面，并在该断
面上布置有多个监测点。监测断面尽可能在测量范围 内的隧道段中均匀分布。本项目根据设计图纸，被监 测地铁隧道长约 500 m，每 10 m一个监测断面，设计 监测 28 个监测断面。每个断面布置 5 个监测点，包括 1 个拱顶沉降监测点、2 个道床沉降观测点和 2 个拱腰 沉降及水平位移监测点。自动化监测断面布置如图 7、图 8 所示。