自動化監(jiān)測技術(shù)在地鐵隧道施工中的應(yīng)用

魏繼明

（中鐵十六局集團有限公司，北京 100000）

0 引言

當前，為了推進城市經(jīng)濟建設(shè)，城市地鐵交通項目施工備受國家政府重視。國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，作為重要的施工內(nèi)容，城市地鐵施工監(jiān)測要保障獲得高精度與高頻率的數(shù)據(jù)。地鐵隧道施工監(jiān)測中應(yīng)用先進監(jiān)測儀器與測量技術(shù)，全面提高城市地鐵施工監(jiān)測工作效率，促使城市地鐵項目穩(wěn)定運行。根據(jù)電子、計算機網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)，為城市地鐵隧道監(jiān)測創(chuàng)造更大的發(fā)展空間，彌補傳統(tǒng)監(jiān)測工作缺陷，這對城市地鐵隧道施工實時監(jiān)測具有非常重要的意義。

1 地鐵隧道項目施工監(jiān)測現(xiàn)狀

目前，我國地鐵隧道項目施工監(jiān)測中，人工測量是主要方法，該測量方法操作簡單且技術(shù)發(fā)展成熟，但人工測量存在很多弊病，比如時效性不好、監(jiān)測效率不高、成本大且安全性差等。地鐵隧道施工監(jiān)測中自動化監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用，是地鐵隧道施工監(jiān)測發(fā)展的必然趨勢，基于自動化監(jiān)測技術(shù)，實現(xiàn)了無人值守實時監(jiān)測地鐵隧道項目施工，快速有效的分析相關(guān)數(shù)據(jù)，這對完善人工測量缺陷具有非常重要的意義。當前我國地鐵隧道施工中，隧道縱向變形、橫向變形及管徑收斂變形等監(jiān)測是主要監(jiān)測對象。其中隧道縱向變形監(jiān)測是應(yīng)用電子水平尺與靜力水準系統(tǒng)共同完成。靜力水準系統(tǒng)監(jiān)測有很高的精確性、較大的監(jiān)測范圍，因而成為地鐵隧道項目縱向變形監(jiān)測的一種常用監(jiān)測技術(shù)。小范圍監(jiān)測中可應(yīng)用電子水平尺系統(tǒng)，其存在一定誤差。隧道橫向與隧道管徑收斂等變形監(jiān)測一般是使用全站儀進行監(jiān)測，但如果全站儀具有目標識別功能，則通視因素精確性就會對其造成影響，因而在大范圍監(jiān)測中無法保障監(jiān)測精度。

1.1 地鐵隧道施工監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)成

（1）徠卡TS30全站儀。徠卡TS30全站儀是地鐵隧道施工自動化監(jiān)測過程中最常使用的儀器，該種儀器可以實現(xiàn)調(diào)節(jié)焦距、監(jiān)測正倒鏡、自動記錄數(shù)據(jù)、自動識別目標并對準等，因而在具體使用時，工作人員只需大致瞄準需要辨別的目標，無需再進行人為調(diào)節(jié)焦距和精準校定，自動監(jiān)測效率因而大幅度提高。

地鐵隧道施工中，徠卡TS30全站儀是一種比較常用的自動化監(jiān)測儀器設(shè)備，該儀器精度是：測距精度±(0.6mm+1ppm×D)mm，而測角精度為0.5″。實際監(jiān)測工作中，該儀器可利用專業(yè)Smart Monitor監(jiān)測軟件對監(jiān)測目標與監(jiān)測時間進行控制與設(shè)定。徠卡TS30全站儀監(jiān)測設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)全自動化整平、調(diào)焦、觀測正倒鏡以及記錄觀測數(shù)據(jù)等，且該設(shè)備具有自動識別與ATR照準功能，操作人員只要粗略瞄準棱鏡，便可應(yīng)用徠卡TS30全站儀自動搜索目標棱鏡與自動瞄準，無需人工干預(yù)就可精確進行瞄準與調(diào)焦，一定程度上使得施工監(jiān)測工作效率得到了明顯的提高。

（2）反射棱鏡與計算機設(shè)備。地鐵隧道項目施工中，軌道床道與拱頂?shù)炔课话惭b反射棱鏡，反射面與工作基站對準，以此配合徠卡TS30全站儀對監(jiān)測目標進行自動識別。徠卡TS30全站儀連接計算機設(shè)備，通過專業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)進行自動化監(jiān)測，應(yīng)用電纜、電源及儲存等設(shè)備實施儲存并分析數(shù)據(jù)，形成最終監(jiān)測報告。

（3）Smart監(jiān)測軟件。地鐵隧道項目施工中，該監(jiān)測軟件可與徠卡TS30全站儀配合完成施工任務(wù)，并在SQL數(shù)據(jù)庫中儲存取得的數(shù)據(jù)。另外，該監(jiān)測軟件還能根據(jù)實際監(jiān)測情況適當?shù)卦黾颖O(jiān)測循環(huán)，以此確保持續(xù)而循環(huán)往復(fù)地進行施工監(jiān)測。

（4）處理分析數(shù)據(jù)。Smart分析系統(tǒng)結(jié)合自身編寫的程序形成通用型“科傻軟件”，實際數(shù)據(jù)分析處理中，人為刪除異常信息，將平均值用于最終周期監(jiān)測結(jié)果，再根據(jù)監(jiān)測結(jié)果繪制偏移折線圖，以此形成監(jiān)測報告并充分呈現(xiàn)地鐵隧道施工實際變化情況。

2 地鐵隧道施工中自動化監(jiān)測工作

2.1 監(jiān)測位置的明確

對于監(jiān)測位置的要明確要注意以下問題：（1）監(jiān)測位置明確時，要監(jiān)測處理界面，即對隧道檢測位置正交橫截面進行監(jiān)測，增加更多的監(jiān)測點。此外，地鐵隧道施工中截面監(jiān)測分布均勻性強。比如某地鐵隧道項目施工，結(jié)合其設(shè)計需求明確實際監(jiān)測距離是500m，間隔10mi設(shè)置一個監(jiān)測截面，實際設(shè)置數(shù)量30個，且各截面增加 5個監(jiān)測點，并將其安裝于隧道床沉降與拱頂部位。（2）基準點的設(shè)立。受測區(qū)域一共劃分為 4個基準點，在偏離變化區(qū)大于小里程方向分別設(shè)置兩個。（3）徠卡TS30全站儀安裝點。一般情況下，該全站儀安裝里程為YK7+205，后視里程YK7+316。

2.2 隧道項目施工自動化監(jiān)測模式

地鐵隧道項目施工監(jiān)測中，對于全站儀的安裝，可利用 GPRS數(shù)據(jù)鏈對接計算機設(shè)備，應(yīng)用計算機設(shè)備管理并控制全站儀。此外，通過所設(shè)定循環(huán)周期對設(shè)定位置進行監(jiān)測，利用監(jiān)測數(shù)據(jù)計算其差異。SQL數(shù)據(jù)能夠針對性地儲存數(shù)據(jù)，如果監(jiān)測數(shù)據(jù)存在不足或缺陷、監(jiān)測點反射棱鏡被遮擋住，針對這一現(xiàn)象軟件就會自動記錄并保存到數(shù)據(jù)庫中，隨后再監(jiān)測其余監(jiān)測點，由此完成監(jiān)測循環(huán)過程，此循環(huán)監(jiān)測中根據(jù)存在問題的數(shù)據(jù)位置進行反復(fù)監(jiān)測處理。監(jiān)測循環(huán)開始的時候根據(jù)實際需求應(yīng)用控制軟件，測回處理相應(yīng)基準點以此明確實際監(jiān)測點位置與歷程。與此同時，自動化監(jiān)測所有監(jiān)測點，以此獲得實際觀測點位置。

3 地鐵隧道項目施工監(jiān)測中自動化監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用

3.1 有效監(jiān)測地鐵隧道施工沉降

與人工監(jiān)測相比，地鐵隧道項目施工中，隧道道床上合理設(shè)置監(jiān)測點，根據(jù)等級水準要求開展測量工作。在此過程中靜力水準儀與電水平尺等常用自動化監(jiān)測方法可及時準確、快速地提供精密地監(jiān)測數(shù)據(jù)，這是人工監(jiān)測技術(shù)無法實現(xiàn)的，因而廣泛應(yīng)用于實際工作中。

3.2 合理監(jiān)測地鐵隧道項目收斂施工

地鐵隧道項目施工中，與人工全斷面監(jiān)測與腰線收斂測量相比，應(yīng)用激光測距儀等自動化監(jiān)測方法可及時而有效地展現(xiàn)隧道變形情況，有很高的精度，對隧道受保護區(qū)內(nèi)項目施工影響度進行實時反饋并進行量化，以此準確分析并判斷隧道施工的安全狀態(tài)。

3.3 科學(xué)監(jiān)測地鐵隧道項目施工水平位移

地鐵隧道項目施工監(jiān)測中，安裝測量機器人合理設(shè)置監(jiān)測點與穩(wěn)定的基準點，以此自動化監(jiān)測隧道施工水平位移情況。與人工測量相比，實時與連續(xù)性數(shù)據(jù)分析起來更加方便。

3.4 自動化監(jiān)測系統(tǒng)利于為地鐵隧道施工參數(shù)提供保障

城市建設(shè)中，地鐵工程是非常重要的交通項目，更是國家社會關(guān)注的民生項目。所以其項目施工質(zhì)量有嚴格的要求，以此確保為后期地鐵運行提供安全保障。根據(jù)自動化監(jiān)測技術(shù)及時反饋項目施工，可有效提高施工精確性，及時評價項目施工手段與工期進度等與預(yù)期施工要求是否保持一致，在此基礎(chǔ)上及時調(diào)整并優(yōu)化施工方案。

4 結(jié)束語

綜上所述，隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，地鐵隧道項目施工中自動化監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用，可從根本上實現(xiàn)實時而持續(xù)的監(jiān)測項目施工，確保有效而及時地整理、分析與傳遞數(shù)據(jù)信息，以此為提高施工監(jiān)測工作效率提供保障。地鐵隧道項目施工中，還可應(yīng)用自動化監(jiān)測技術(shù)搜集準確而完整地監(jiān)測數(shù)據(jù)，增強隧道施工的安全性，這是十分重要的。