自动化监测技术在地铁隧道施工中的应用

魏继明

（中铁十六局集团有限公司，北京 100000）

0 引言

当前，为了推进城市经济建设，城市地铁交通项目施工备受国家政府重视。国家基础设施建设中，作为重要的施工内容，城市地铁施工监测要保障获得高精度与高频率的数据。地铁隧道施工监测中应用先进监测仪器与测量技术，全面提高城市地铁施工监测工作效率，促使城市地铁项目稳定运行。根据电子、计算机网络与通信技术，为城市地铁隧道监测创造更大的发展空间，弥补传统监测工作缺陷，这对城市地铁隧道施工实时监测具有非常重要的意义。

1 地铁隧道项目施工监测现状

目前，我国地铁隧道项目施工监测中，人工测量是主要方法，该测量方法操作简单且技术发展成熟，但人工测量存在很多弊病，比如时效性不好、监测效率不高、成本大且安全性差等。地铁隧道施工监测中自动化监测技术的应用，是地铁隧道施工监测发展的必然趋势，基于自动化监测技术，实现了无人值守实时监测地铁隧道项目施工，快速有效的分析相关数据，这对完善人工测量缺陷具有非常重要的意义。当前我国地铁隧道施工中，隧道纵向变形、横向变形及管径收敛变形等监测是主要监测对象。其中隧道纵向变形监测是应用电子水平尺与静力水准系统共同完成。静力水准系统监测有很高的精确性、较大的监测范围，因而成为地铁隧道项目纵向变形监测的一种常用监测技术。小范围监测中可应用电子水平尺系统，其存在一定误差。隧道横向与隧道管径收敛等变形监测一般是使用全站仪进行监测，但如果全站仪具有目标识别功能，则通视因素精确性就会对其造成影响，因而在大范围监测中无法保障监测精度。

1.1 地铁隧道施工监测系统构成

（1）徕卡TS30全站仪。徕卡TS30全站仪是地铁隧道施工自动化监测过程中最常使用的仪器，该种仪器可以实现调节焦距、监测正倒镜、自动记录数据、自动识别目标并对准等，因而在具体使用时，工作人员只需大致瞄准需要辨别的目标，无需再进行人为调节焦距和精准校定，自动监测效率因而大幅度提高。

地铁隧道施工中，徕卡TS30全站仪是一种比较常用的自动化监测仪器设备，该仪器精度是：测距精度±(0.6mm+1ppm×D)mm，而测角精度为0.5″。实际监测工作中，该仪器可利用专业Smart Monitor监测软件对监测目标与监测时间进行控制与设定。徕卡TS30全站仪监测设备能够实现全自动化整平、调焦、观测正倒镜以及记录观测数据等，且该设备具有自动识别与ATR照准功能，操作人员只要粗略瞄准棱镜，便可应用徕卡TS30全站仪自动搜索目标棱镜与自动瞄准，无需人工干预就可精确进行瞄准与调焦，一定程度上使得施工监测工作效率得到了明显的提高。

（2）反射棱镜与计算机设备。地铁隧道项目施工中，轨道床道与拱顶等部位安装反射棱镜，反射面与工作基站对准，以此配合徕卡TS30全站仪对监测目标进行自动识别。徕卡TS30全站仪连接计算机设备，通过专业监测系统进行自动化监测，应用电缆、电源及储存等设备实施储存并分析数据，形成最终监测报告。

（3）Smart监测软件。地铁隧道项目施工中，该监测软件可与徕卡TS30全站仪配合完成施工任务，并在SQL数据库中储存取得的数据。另外，该监测软件还能根据实际监测情况适当地增加监测循环，以此确保持续而循环往复地进行施工监测。

（4）处理分析数据。Smart分析系统结合自身编写的程序形成通用型“科傻软件”，实际数据分析处理中，人为删除异常信息，将平均值用于最终周期监测结果，再根据监测结果绘制偏移折线图，以此形成监测报告并充分呈现地铁隧道施工实际变化情况。

2 地铁隧道施工中自动化监测工作

2.1 监测位置的明确

对于监测位置的要明确要注意以下问题：（1）监测位置明确时，要监测处理界面，即对隧道检测位置正交横截面进行监测，增加更多的监测点。此外，地铁隧道施工中截面监测分布均匀性强。比如某地铁隧道项目施工，结合其设计需求明确实际监测距离是500m，间隔10mi设置一个监测截面，实际设置数量30个，且各截面增加 5个监测点，并将其安装于隧道床沉降与拱顶部位。（2）基准点的设立。受测区域一共划分为 4个基准点，在偏离变化区大于小里程方向分别设置两个。（3）徕卡TS30全站仪安装点。一般情况下，该全站仪安装里程为YK7+205，后视里程YK7+316。

2.2 隧道项目施工自动化监测模式

地铁隧道项目施工监测中，对于全站仪的安装，可利用 GPRS数据链对接计算机设备，应用计算机设备管理并控制全站仪。此外，通过所设定循环周期对设定位置进行监测，利用监测数据计算其差异。SQL数据能够针对性地储存数据，如果监测数据存在不足或缺陷、监测点反射棱镜被遮挡住，针对这一现象软件就会自动记录并保存到数据库中，随后再监测其余监测点，由此完成监测循环过程，此循环监测中根据存在问题的数据位置进行反复监测处理。监测循环开始的时候根据实际需求应用控制软件，测回处理相应基准点以此明确实际监测点位置与历程。与此同时，自动化监测所有监测点，以此获得实际观测点位置。

3 地铁隧道项目施工监测中自动化监测技术的应用

3.1 有效监测地铁隧道施工沉降

与人工监测相比，地铁隧道项目施工中，隧道道床上合理设置监测点，根据等级水准要求开展测量工作。在此过程中静力水准仪与电水平尺等常用自动化监测方法可及时准确、快速地提供精密地监测数据，这是人工监测技术无法实现的，因而广泛应用于实际工作中。

3.2 合理监测地铁隧道项目收敛施工

地铁隧道项目施工中，与人工全断面监测与腰线收敛测量相比，应用激光测距仪等自动化监测方法可及时而有效地展现隧道变形情况，有很高的精度，对隧道受保护区内项目施工影响度进行实时反馈并进行量化，以此准确分析并判断隧道施工的安全状态。

3.3 科学监测地铁隧道项目施工水平位移

地铁隧道项目施工监测中，安装测量机器人合理设置监测点与稳定的基准点，以此自动化监测隧道施工水平位移情况。与人工测量相比，实时与连续性数据分析起来更加方便。

3.4 自动化监测系统利于为地铁隧道施工参数提供保障

城市建设中，地铁工程是非常重要的交通项目，更是国家社会关注的民生项目。所以其项目施工质量有严格的要求，以此确保为后期地铁运行提供安全保障。根据自动化监测技术及时反馈项目施工，可有效提高施工精确性，及时评价项目施工手段与工期进度等与预期施工要求是否保持一致，在此基础上及时调整并优化施工方案。

4 结束语

综上所述，随着社会经济的快速发展，地铁隧道项目施工中自动化监测技术的应用，可从根本上实现实时而持续的监测项目施工，确保有效而及时地整理、分析与传递数据信息，以此为提高施工监测工作效率提供保障。地铁隧道项目施工中，还可应用自动化监测技术搜集准确而完整地监测数据，增强隧道施工的安全性，这是十分重要的。