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      本案例隧道自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的對(duì)象是廣州地鐵一號(hào)線長(zhǎng)壽路至陳家祠左線區(qū)間 （華貴路基坑段）靠近基坑一側(cè)隧道；涉及到的范圍是長(zhǎng)壽路至陳家祠左線區(qū)間 （ZDK6+432～ZDK6+542） 地段， 長(zhǎng)度約110m。 所使用的儀器是高精度的徠卡全站儀（TCA2003，精度0.5″，1+1ppm）。 以此研究自動(dòng)化監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)及監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)情況如下：

      1.監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)。 基準(zhǔn)點(diǎn)須遠(yuǎn)離變形區(qū)，且保證其穩(wěn)固性。 本案例華貴路基坑?xùn)|南角在廣州地鐵一號(hào)線長(zhǎng)壽路～陳家祠區(qū)間隧道的投影中部距長(zhǎng)壽路站約100m左右， 由于華貴路基坑?xùn)|南角邊長(zhǎng)16.8m，基坑深度10.4m，共布設(shè)12個(gè)監(jiān)測(cè)斷面。 共設(shè)監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)站2個(gè)，監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)7個(gè)，靠長(zhǎng)壽路方向的基準(zhǔn)站布設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)3個(gè)， 靠陳家祠方向的基準(zhǔn)站布設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)4個(gè)，間距均約40m，每組基準(zhǔn)點(diǎn)均在變形區(qū)域外（最近基準(zhǔn)點(diǎn)離監(jiān)測(cè)區(qū)域約60～70m），每組監(jiān)測(cè)點(diǎn)與測(cè)站構(gòu)成的角度盡量大。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，基準(zhǔn)點(diǎn)一部分埋在隧道腰部，一部分在道床。 埋設(shè)方法：用沖擊鉆在隧道結(jié)構(gòu)體上鉆孔，打入Ф10的膨脹螺絲，安裝L小棱鏡。

      2.基準(zhǔn)站安裝。 安裝時(shí)應(yīng)保證穩(wěn)定性和考慮位置選擇的合理性。 本案例中離第一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面約40m處即靠長(zhǎng)壽路方向安裝1個(gè)基準(zhǔn)站， 在靠陳家祠方向離監(jiān)測(cè)范圍外40m處安裝另1個(gè)基準(zhǔn)站。 基準(zhǔn)站安裝在隧道一側(cè)靠近底部處（見(jiàn)圖1）。 在隧道壁上按一定尺寸鉆孔，打入膨脹螺絲，安裝固定儀器支座（具有足夠的荷載、保證儀器安全并滿足設(shè)備限界要求）。 數(shù)據(jù)通訊等附屬設(shè)備安裝在儀器固定支座或其附近。 供電、傳輸線路等視具體情況鋪設(shè)。

      3.監(jiān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)。 監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)在變形體變形的范圍內(nèi)，能反映變形特征。本案例中沿長(zhǎng)壽路～陳家祠方向， 在監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)每間隔10m布設(shè)1個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，每個(gè)監(jiān)測(cè)斷面布設(shè)4個(gè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)分布在隧道的頂部、底部及兩側(cè)腰部（見(jiàn)圖2）。監(jiān)測(cè)點(diǎn)的安裝應(yīng)盡量避開(kāi)隧道內(nèi)的障礙物，必要時(shí)可加裝支架，保證通視。本案例共布設(shè)監(jiān)測(cè)斷面12個(gè)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)48個(gè)。所有的監(jiān)測(cè)點(diǎn)、基準(zhǔn)點(diǎn)及基準(zhǔn)站的安裝均要滿足隧道的限界要求。

 

      為保證地鐵隧道結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)工作的正常開(kāi)展，保證監(jiān)測(cè)成果的及時(shí)性、有效性，需建立GEOMOS自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。 該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包含兩部分：第一部分是隧道現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)部分，第二部分是數(shù)據(jù)成果的反映部分。 GEOMOS自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是由瑞士徠卡公司以徠卡全站儀TCA2003及TCA1800開(kāi)發(fā)出來(lái)的一套適合各種不同需求的現(xiàn)代高科技實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

      1.GEOMOS自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成。根據(jù)上述案例的實(shí)際要求，自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需采用多功能性的設(shè)備。 主要包括：1臺(tái)TCA2003、2個(gè)集線器、1臺(tái)IBM筆記本電腦、1臺(tái)UPS電源、1套GEOMOS徠卡自動(dòng)監(jiān)測(cè)軟件、300m電源線、300m數(shù)據(jù)線、2個(gè)485接線器、2個(gè)232與485數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換線 、55個(gè)小棱鏡 、1個(gè)儀器支架、1個(gè)控制箱。

      2.GEOMOS自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基本原理。 GEOMOS自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件部分是由Microsoft VC++語(yǔ)言開(kāi)發(fā)并結(jié)合Microsoft SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。 系統(tǒng)主要分為兩個(gè)部分，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和分析系統(tǒng)，都連接于SQL數(shù)據(jù)庫(kù)。 系統(tǒng)在進(jìn)行坐標(biāo)計(jì)算過(guò)程中，采用了多種測(cè)量學(xué)方法，典型的就是后方交會(huì)法計(jì)算點(diǎn)位坐標(biāo)。在GeoMoS中應(yīng)用了兩種交會(huì)方式 ，F(xiàn)reeStation（自由設(shè)站）：這種方式使用測(cè)量的距離和方位角進(jìn)行坐標(biāo)計(jì)算；Distance Intersection （距離交會(huì)）：這種方式只使用測(cè)量的距離進(jìn)行坐標(biāo)計(jì)算。對(duì)于多余觀測(cè)，系統(tǒng)采用最小二乘原理求得最佳值。對(duì)于一個(gè)時(shí)間段內(nèi)的數(shù)據(jù)，采用中值計(jì)算技術(shù)。以上面案例具體說(shuō)明一下該系統(tǒng)基本原理：用全站儀按照極坐標(biāo)測(cè)量原理進(jìn)行觀測(cè)，測(cè)量各點(diǎn)的三維坐標(biāo)。 如圖3所示以全站儀的設(shè)站點(diǎn)0為原點(diǎn)，測(cè)站的鉛垂線為Z軸， 以定向方向?yàn)閄軸， 建立坐標(biāo)系0-XYZ，則全站儀測(cè)量P點(diǎn)的觀測(cè)值為水平角α、豎直角β，斜距S，則P點(diǎn)的獨(dú)立坐標(biāo)系下的坐標(biāo)為：

      若在0點(diǎn)安置儀器進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，同時(shí)聯(lián)測(cè)3個(gè)或3個(gè)以上的已知點(diǎn)，則通過(guò)后方交會(huì)即可計(jì)算出0點(diǎn)的坐標(biāo)，見(jiàn)圖4。

 

      在本案例中靠長(zhǎng)壽路方向基準(zhǔn)站的坐標(biāo)系為：X軸指向長(zhǎng)壽路站，Y軸指向基坑，Z軸向上；靠陳家祠方向基準(zhǔn)站坐標(biāo)系為：X軸指向陳家祠，Y軸背離基坑，Z軸向上。

 

      地鐵監(jiān)測(cè)信息管理系統(tǒng)是在ORACLE數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上，用DELPHI程序語(yǔ)言、按B/S、C/S方式開(kāi)發(fā)，能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的及時(shí)傳輸，為保證基坑和隧道安全提供強(qiáng)有力的措施，可以保證監(jiān)理、施工、業(yè)主能夠通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)直接查詢監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，及時(shí)掌握監(jiān)測(cè)對(duì)象的變化情況。系統(tǒng)按照三個(gè)層次開(kāi)發(fā)：用戶使用層、數(shù)據(jù)管理層、數(shù)據(jù)采集層，可以實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸，為信息化施工提供更好的保證。

      1.用戶使用層功能。 該系統(tǒng)組成部分是為用戶提供各項(xiàng)操作功能的平臺(tái)，有助于工程人員對(duì)地鐵施工的自動(dòng)化調(diào)控，及時(shí)處理隧道工程建設(shè)和運(yùn)營(yíng)期間面臨的問(wèn)題。 用戶使用功能包括：監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)警提示系統(tǒng)、測(cè)點(diǎn)查詢系統(tǒng)、數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)、圖形查詢系統(tǒng)、短信提示系統(tǒng)、分析提示系統(tǒng)等，用戶操作時(shí)可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整功能模塊，更好地服務(wù)于項(xiàng)目施工。

      2.數(shù)據(jù)中心層功能。 數(shù)據(jù)操作模塊、數(shù)據(jù)分析模塊，報(bào)表校核、審核、批準(zhǔn)模塊。 數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)主要完成原始數(shù)據(jù)（計(jì)算數(shù)據(jù)）的入庫(kù)、建立本期觀測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)和原始數(shù)據(jù)存檔；數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)主要完成生成報(bào)表，由數(shù)據(jù)分析人員對(duì)基坑及隧道各測(cè)點(diǎn)的穩(wěn)定性做出判斷，同時(shí)對(duì)計(jì)算數(shù)據(jù)中可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤進(jìn)行判斷和修改。 對(duì)于數(shù)據(jù)處理存在的問(wèn)題，利用該層面功能也可及時(shí)發(fā)現(xiàn)修改。

      3.數(shù)據(jù)采集層功能。 人工采集系統(tǒng)、自動(dòng)（半自動(dòng)）采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)上傳系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的及時(shí)采集與無(wú)線傳輸。在本案例中由TCA2003全站儀配合GEOMOS監(jiān)測(cè)軟件實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)卡將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)INTEL網(wǎng)傳輸?shù)椒?wù)器上， 再由服務(wù)器將數(shù)據(jù)發(fā)送至使用用戶，通信技術(shù)的運(yùn)用降低了數(shù)據(jù)采集的難度。