自动化测量系统在涉铁工程宁安客专监测项目中的应用

张广进 中国铁路上海局集团有限公司上海东华地方铁路开发有限公司

1 引言

传统的工程变形监测测量是靠人工实地测量，其工作量大，测量条件会受到天气的影响，测出的数据以及参数存在系统误差和人工误差，资料的分析以及整理时间长，不能及时的反映出监测设备的状态趋势和存在的安全隐患。近年来，随着社会经济发展和运营铁路的增多，涉铁监测项目逐年增长。为保证铁路运营的安全，邻近既有铁路施工的项目均需要进行铁路变形监测，此类涉铁监测项目一般监测周期较短，监测的频次以及时效性要求较高（在项目施工阶段，一般要求“2小时/期”），传统的人工测量方法无法满足铁路营业线施工安全管理的要求，而自动化测量可以实现“全天候，实时地”进行监测，所获取的数据也能实时的进行处理与分析。

2 监测点的布设与测量

本次监测的主要目的在于站南路路堑开挖期间，对邻近宁安客专路基的施工进行严格监控测量，防止施工改变了原土体应力场，造成开挖面周围土体的扰动，导致周围土体发生变形，进而引起宁安客专路基沉降或偏移，影响到铁路的轨道面的平顺性以及行车安全；在施工各阶段，把施工引起的一系列动态变化信息及时反馈到施工单位，使之能够在现场及时调整施工参数，优化改进施工方法，以避免危及铁路行车运营安全的事故发生，为安全施工提供可靠的数据支持，从而保证铁路线的持续安全、平稳运营。

考虑到现场实际的多部门交叉作业以及现实的恶劣作业环境，本监测采用自动化监测（静力水准、倾斜仪以及测量机器人）。

2.1 监测基准点的布设

基准点位于测区外稳定的区域，具体位置为K247+500处桥挡渣墙一个、K247+400处原有线上CPIII观测墩上面一个一级K247+950位置电气化立柱承重墩上面个一共三个基准点，为了防止棱镜影响行车安全，分别在棱镜上面装置散光保护罩。强制观测墩安置在K247+650位置附近（临时栅栏网外侧）直接在基准点上架设仪器对平面变形监测点进行观测。埋设强制观测墩如图1所示。

图1 水平位移监测基准点布设图

2.2 监测点的布设

在K247+585至K247+865区间段，既有线轨道床南侧布设水平位移监测点，监测点位置布置棱镜，监测点布设在既有线外侧路肩处，测点间距20 m，位置与沉降监测点相近。监测点采用的是L型棱镜，路肩沉降监测点采用直埋钢钎方式埋设，螺纹钢标志点直径宜为18 mm~22 mm，，埋设后在钢筋头上方用螺丝固定小棱镜，方便自动化监测。现场安装位置如图2、图3。

图2 路基沉降监测点布置示意图

图3 水平位移监测设站和储液罐基准点图

3 数据采集与分析

为了统计自动化监测成果的精度，该监测在实际操作过程中加入了人工监测数据进行对比。从2018年12月17号到2019年4月5日，安庆站临近站南路检测路基监测项目现场进行了有关的土方施工，统计该段时间内的监测点变化量对比结果如表1。

表1 自动化监测与人工监测对比统计表

从表1可以看出，分别利用人工监测与自动化监测所得监测点的累计形变量差值最大的监测点JC02，其值为0.09 mm；监测点的累计形变量最小差值的为监测点JC07，其值为0.01 mm。人工监测监测点的累计形变量与自动化监测监测点的累计形变量差值在0.05 mm左右晃动，监测累计形变量精度均能满足规范要求，且两种平差方法精度无明显差别，表明采用自动化监测所得监测点的监测成果是可靠的。

4 结论

本文介绍了自动化测量系统在安庆市临近站南路涉铁监测项目中的应用情况，并通过对比该监测项目中监测点的人工采集累计形变量与自动化在该监测项目中监测点的累计形变量进行精度统计和成果分析，验证了自动化监测测量系统在涉铁监测项目中的可行性和有效性。

桥梁段、路基段监测点位埋设充分利用梁柱、梁体、路基基础等既有构筑物，既满足监测点位布设间距要求，又保证了监测点位的稳定性，避免了重新埋设专用立柱等工程，节约了建设资金。针对路基、桥梁地段不同构造形式，采用了静力水准和测量机器人（TS30）、静力水准和倾斜仪分别对路基、桥梁进行了沉降和平面位移、沉降与倾斜位移的施工全过程监测，为整个项目工程提供了安全可靠的监测情报与数据支撑。

自动化监测用于高铁的桥梁以及路基的变形监测，监测方式先进，满足了项目工程施工时的监测频率（施工期间要求2小时/期监测数据，如出现“预报警”，监测频次为1小时/期监测数据）。与此同时，也满足了有关规范和精度的要求，又极大提高了测量效率。自动化监测系统在该项目体现出了明显的优势，比如其监测数据不用受限于天窗点的固定监测时间、遇到下雨或者天气条件不适合人工测量的天气，其依然能进行项目的实时监测。该自动化监测系统具有完善的预报警机制。其根据现场监测数据变化程度能自动发送相关信息给对应部门的相关负责人：如现场监测数据正常，其会按时将监测日报发送给监测现场负责人、施工单位现场负责人、监理现场负责人；如现场监测出现异常（出现预报警），则相应的监测快报会及时发送给，监测单位技术总工、施工单位项目经理、总监以及业主；实现数据简报的甄别以及分级信息传递。

自动化监测系统，技术手段先进、监测点位的布设合理，在满足有关规范和精度的要求的同时，监测精度高、监测频率高、监测数据的实时处理效率高、预报警机制完备以及时效性好为建设方节省了资金，为施工方提供了便捷、可靠的测量数据和监测情报，得到了建设方和施工方的一致好评。表明自动化监测系统在涉铁监测项目中有广阔的应用前景。