GeoMOS自动监测系统在大跨径CFST拱桥施工的应用

李权

摘要：GeoMoS自动化监测系统是一套集测量机器人、GPS接收机、倾斜仪、气象传感器、地质传感器为一体的，能够稳定高效地对大坝、隧道、桥梁、边坡等进行观测的监测系统。文章以广西平南三桥拱肋施工线型监测工作为例，介绍了徕卡GeoMoS自动化监测系统在实际施工过程中的应用，并对其监测结果进行分析，证明了该系统是一套高智能化、高自动化、高稳定性的监测系统，对大跨径钢管混凝土拱桥施工是一项可靠的、高效的监测方法，具有重要的应用价值，对同类型的施工监测工作具有重要的指导意义。

关键词：GeoMoS;自动监测系统;大跨径钢管混凝土拱桥;测量;监测

中圖分类号：U448.22 文献标识码：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2020.11.006

文章编号：1673—4874（2020）11—0019-03

0引言

近年来，随着我国经济建设的快速发展，人们对于交通的需求也日益加大。钢管混凝土拱桥以跨越能力大、受力性能好、施工速度快等特点，被越来越多地应用于桥梁建设中，而大跨径钢管混凝土拱桥施工难度大，合龙以后拱轴线形调整有限，因此在施工过程中进行实时监控调整是非常有必要的。采用常规人工测量方法进行监控会面临工作量大、效率低、安全风险大等诸多问题，而GeoMoS自动监测系统以快捷高效、无人值守等特点很好地解决了这些问题，达到了有效指导现场施工的目的。

1GeoMoS自动化监测系统介绍

GeoMoS是“Geomatic Monitoring systern”的英文缩写，是由徕卡测量系统开发的一套集成了不同类型的监测传感器，能够实现计算机远程控制，具备自动预警功能，符合现代化要求的自动化实时监测系统。该系统分为监视器（Monitor）和分析器（Analyzer），二者分别起到调控监测、分析处理数据的作用。

1.1监视器（Monitor）

监视器主要负责控制和计算，通过连接测量机器人和其他类型的传感器进行监测。采用多项目管理、多周期管理，支持同时打开多个项目，单独项目之间互不影响;可在一天当中针对不同的气候条件和气温影响设定不同的监测频率;超限多人预警系统，可以根据自定义限差分为多级预警，将超过不同级别限差向不同层级的负责人进行汇报，保证相关人员对系统的全面掌握;采用自动计算成果，并实时显示当前测量信息。

1.2分析器（Analyzer）

分析器以图形化和数字化呈现数据，多种数据分析形式可满足各种视图分析需要。数据图表是辅助变形监测数据分析的重要手段，分析器可针对变形数据绘制多种数据曲线;可对超限数据进行标记，省略了查找时间;支持多种格式导出数据，方便对数据的编辑和后处理;还提供了GeoMoS Server系统，用于数据的交换和存储。

2徕卡GeoMoS自动监测系统在平南三桥施工监测中的应用

2.1项目概况

平南三桥位于广西平南县西江大桥上游6km处，是荔浦至玉林高速公路平南北互通连接线上跨越浔江的一座特大桥。该桥为中承式钢管拱桥，全长1035m，主跨跨径575m，为在建世界第一大跨径拱桥。针对拱肋安装施工难度大、安全风险高等特点，在施工中采用GeoMOS自动化监测系统进行施工监测能够实时地反馈施工状况，有效地对拱肋线型进行控制，降低了施工安全风险。

2.2监测方案

2.2.1控制网布设

控制网由南北两岸上下游共4个控制点组成，如图1所示。控制点采用的是混凝土观测墩，布置于拱座区域以外，观测墩浇筑完成后等其自然沉降1个月，待观测墩沉降稳定后方可使用。混凝土观测墩有效地消除了监测过程中的仪器对中误差，其稳定性高、设站误差小等特点在长时间的线型监测过程中能有效地提高监测数据的精确度。

2.2.2监测点的布设

平南三桥主拱肋分为11个节段，南北两岸共22个节段，监测点的布设位于每个节段最前端的横联管中轴线，主拱外壁处（如图2所示）。每节段共安装上、下弦两个监测点，上弦监测点为A点，下线监测点为B点，监测点采用的是徕卡迷你360°棱镜以及徕卡L型小棱镜。监测点的点位在拱肋加工制造时按照设计点位做好定位，并将开好螺栓孔的小钢板焊接在设计点位上，拱肋到达施工现场后只需将棱镜安装上去即可。安装棱镜时使用钢尺对棱镜中心和拱肋外壁进行量距，以得到棱镜的正确位置。

2.3监测过程及结果分析

监测过程采用的仪器是徕卡TS60测量机器人。在拱肋安装施工时将仪器架设在同侧的控制点上并连接GeoMoS系统，监测开始前应把控制点坐标及监测点坐标输入GoeMos系统，并将TS60仪器上的测量目标改为徕卡圆棱镜，在GoeMos系统中将监测点的棱镜常数正确输入，每节段安装分为一个点组，每个点组包含当前安装节段及前两个已安装节段共计6个监测点，以分析当前节段安装对已安装节段拱肋线型的影响。之后可根据现场施工设定监测频率、监测模式以及超限预警范围。安装过程中根据实时的监测结果调整拱肋线型，直至拱肋安装至正确位置。拱肋安装完成后，对拱肋进行连续监测，监测频率为30min一次，直至下一阶段安装。

在拱肋安装过程中，我们通过GoeMos监视器可以实时查看当前监测点的横向位移、纵向位移以及高程位移等各项坐标信息，不需要通过分析器进行分析，能够更直观地看到实时的监测数据，以便及时地将测量结果反馈给前方施工人员以调整拱肋线型。

在GoeMos分析器中，可以根据需要选定某一时间段的各监测点，分析器会自动计算出各监测点的三维坐标在时间段内的变化量、变化速率、监测报告等监测数据，此类信息均支持编辑和导出，方便对数据进行后处理，提高了工作效率。下面列出1/4跨、2/4跨在拱肋合龙后某一时段内三维坐标变化情况（如图3～5所示）。在同一施工阶段内，因受气温等外部环境因素影响，拱肋线型会发生相应的变化，Ge0MOS分析器的结果明显地体现了这个变化过程。在图3～5中，拱肋的线型随着时间的变化呈现出波浪状，其中高程的数据起伏变化最为明显，且曲线的最低点发生在早上的7：00—8：00，最高点发生在15：00—16：00，根据现场温度监控记录得出这两个时间段正好是一天当中拱肋温度的最低点和最高点，证明了温度变化对拱肋线型的影响以及过程，为下一步施工阶段提供了有效的指导。