自动化变形监测系统在天津地下直径线隧道结构变形监测中的应用

2015-03-17郭军强

铁道勘察 2015年3期

关键词：铁道全站仪监测点

郭军强

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津　300251)

Automatic Deformation Monitoring System in Tianjin Diameter Line Tunnel Structure Deformation Monitoring

GUO Junqiang

自动化变形监测系统在天津地下直径线隧道结构变形监测中的应用

郭军强

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津300251)

Automatic Deformation Monitoring System in Tianjin Diameter Line Tunnel Structure Deformation Monitoring

GUO Junqiang

摘要自动化变形监测是一种监测工程建筑物安全性、功能性的重要手段。此方法通过实时获取变形体的动态位移、尺度变化等相关信息，经过数据处理，对建筑物的变化进行预警。系统中集成了高精度测量仪器、实时数据传输网络、稳定的数据处理软件、可靠的预报警机制，具有实时性、可靠性、前瞻性三大特性。

关键词自动化变形监测数据处理预警

1工程概况

泰达城R5地块二期基坑B区北面侧壁与天津地下直径线盾构隧道近似平行，对应隧道里程为DK1+812.0~DK2+021.9，长度210 m。基坑距离地下直径线平面距离为13.93~20.07 m，位于地下直径线的保护控制区内。

2自动化监测系统的设计

监测内容主要为隧道结构和道床结构的水平、垂直及收敛变形监测，在适当的时间需要进行安全巡视。

自动化变形监测系统采用全站仪配合GeoMos监测软件构成。监测系统由全站仪观测站、基准点、监测点、中继站计算机和远程监控计算机等组成。全站仪观测站与中继站计算机由供电和通讯电缆联接起来，远程计算机通过因特网控制中继站计算机，可监视并控制监测系统的运行(如图1)。

2.1　全站仪自动化测量系统

采用两台Leica-TM50全站仪，架设在线路里程DK1+830和DK2+000附近，观测台固定在隧道盾构管壁上，要求观测台稳定、牢固。

2.2　供电和通讯系统

系统位于运营铁路环境中，隧道内布置的照明、维修电力网可以提供220 V电力供应。利用网络线传输电力的POE供电设备对整个网络系统供电，使电力供应能够延伸至隧道外，完成无线网络的传输；利用电力线传输网络信号的PLC设备将整个系统采集器链接，完成数据的实时传输。

2.3　系统处理软件

自动化采集控制采用徕卡Geomos软件实现，监测器能为极高精度的应用提供理想的解决方案。GeoMoS所有的测量数据和结果数据都存放在一个SQL数据库中，利用铁三院运营线隧道(地铁)施工监控(监测)平台，实现远程访问数据和分析。

3自动化监测

监测内容主要为隧道结构和道床结构的水平、垂直及收敛变形监测，以及现场安全巡视。

3.1　基准点布设

在远离施工影响区两端分别选择2～3对既有铁路CPIII点作为变形监测基准点，复测其数值后使用。

3.2　监测点布设

根据围岩等级，由《铁路隧道监控量测技术规程》相关要求， 5～10 m间距布设一个监测断面，监测区间DK1+800~DK2+030共计布设断面18个。监测棱镜采用φ10 mm膨胀螺丝固定于盾构管片上。

地下直径线为运营线路，在拱顶安装测点比较困难，并且对行车安全造成隐患。经综合考虑，最佳方案为采用2条水平测线方式进行观测，即每个断面设4个监测点，共计测点72个。

为了监测施工对线路构筑物的影响，分别在左、右线的道床上各布设1个监测点，与隧道结构收敛监测点位于同一里程、同一断面上，共计断面18个，布设测点36个。

3.3　自动化监测

系统的监测点108个，基准点10个，共计118个；每个点正倒镜观测2测回，全部测完23个点为1个周期，用时约5～10 min。每2 h测量1次，每天可采集12个周期的原始数据。为防止全站仪出现死机情况，观测结束后15 min全站仪自动关机，开始下一个周期的测量前自动开机。经过调试，系统可以正常运行，通过远程网络，可以控制全站仪工作并能实时得到数据。

4数据处理分析

以比较典型的监测点为例进行数据分析。

2014年12月12日取得初始值，2014年12月22日中午开始TRD施工。随着施工位置前移，施工影响区逐渐随之前移，远离TRD施工位置位移量收敛回归，监测数据与现场施工契合很好，对比实时原始位移数据，监测精度可以达到0.5 mm(如图2～图4所示)。