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隨著我國現(xiàn)代化建設的飛速發(fā)展，城市基礎設施地鐵越來越多，是城市客運交通的大動脈以及城市生命線，其投資大、難度高、施工期長、環(huán)境復雜等。同時地鐵沿線高強度的物業(yè)開發(fā)、市政工程建設對地鐵結構和運營安全帶來一定的隱患，城市軌道交通結構的安全保護工作日益嚴峻，一但出現(xiàn)城市軌道交通安全事件，將嚴重影響城市軌道交通的正常運營。因此，在外界施工影響下，對運營期間的地鐵實施必要的變形安全監(jiān)測至關重要。 
        1 地鐵監(jiān)測的意義和目的
        地鐵結構本身由于地基的變形及內部應力、外部荷載的變化而產生結構變形和沉降。而地鐵旁邊的施工正是引起外部荷載變化的主要原因，地鐵結構變形和沉降超過允許值，將會對地鐵的運營安全造成影響。通過監(jiān)測可動態(tài)收集地鐵結構變形信息，掌握結構變形情況，保障運營安全。
        地鐵監(jiān)測的主要目的如下：1）通過對測量數(shù)據(jù)的分析、掌握隧道和圍巖穩(wěn)定性的變化規(guī)律，修改和確認設計及施工參數(shù)；2）通過監(jiān)控量測了解施工方法的科學性和合理性，以便及時調整施工方法，保證施工安全及隧道的安全；3）了解隧道結構的變形情況，實現(xiàn)信息化施工，將監(jiān)測結果反饋設計，為改進設計施工提供信息指導，提供可靠施工工藝，為以后類似的施工提供技術儲備。
        2.監(jiān)測實施
        因地鐵隧道的特殊性，對于地鐵運營期的監(jiān)測，需采用自動化監(jiān)測手段，即采用測量機器人和自動監(jiān)測系統(tǒng)軟件建立隧道結構變形自動監(jiān)測系統(tǒng)。在外部施工期間自動測量地鐵隧道結構頂板、側墻及道床在三維—X、Y、Z方向（其中：X、Y為水平方向，Z為垂直方向）的變形值。
        2.1監(jiān)測點與基準點布置
        參考工程設計、實際情況及有關規(guī)定，確定地鐵受外界項目施工影響的范圍，監(jiān)測斷面可按5～20m間距布設，每斷面布設一般情況下六個監(jiān)測點。在隧道兩端不受建設項目施工影響的隧道遠處各設置3個基準點。 
        2.2自動監(jiān)測系統(tǒng)
        自動監(jiān)測系統(tǒng)主要由監(jiān)測設備、參考系、變形體和控制設備構成。監(jiān)測設備由測量機器人、自動化監(jiān)測系統(tǒng)軟件和監(jiān)測控制房組成；控制設備由工控機及遠程控制電腦組成。
        1）自動化監(jiān)測網絡系統(tǒng)的硬件部分包括高精度自動全站儀、目標棱鏡、信號通信設備與供電裝置、計算機及網絡設備等部分組成。 
        2）系統(tǒng)軟件包括動態(tài)基準實時測量軟件和變形點監(jiān)測軟件兩大部分。動態(tài)基準實時測量軟件功能上主要有以下特點：根據(jù)距離及棱鏡布設情況自動進行大小視場的切換；依據(jù)布設的網形站與站之間的觀測關系，對測站點的觀測方向可分組設置，可適合任意控制網形，不局限于導線網；采用局域網技術進行數(shù)據(jù)的通信，并具有網絡斷開的自動判斷功能；為滿足各種測量等級和運營環(huán)境的需要，具有各項測量限差、時間延遲、重試次數(shù)、坐標修正的設置功能；考慮到地鐵內局部范圍內氣象一致性，在平差計算中，采用加尺度參數(shù)解算，避免了氣象參數(shù)的測定，提高控制網測量的精度。
        3）變形點監(jiān)測軟件包括各分控機上的監(jiān)測軟件和主控機上的數(shù)據(jù)庫管理軟件兩部分。分控機上的監(jiān)測軟件用來控制測量機器人按要求的觀測時間、測量限差、觀測的點組進行測量，并將測量的結果寫入主控機上的管理數(shù)據(jù)庫中。
        2.3自動監(jiān)測系統(tǒng)工作流程
        首先建立計算機和測量機器人的通信，然后對測量機器人進行初始化，此外進行測站及控制限差的設置，所有設置完畢后進行學習測量，設置點組和定時器，根據(jù)點位的重要性以及監(jiān)測頻率將相同的觀測點納入同一點組，最后進行自動觀測。一周期觀測完畢后軟件便對原始觀測數(shù)據(jù)進行差分處理，得到各變形點的三維坐標、變形量及變形曲線圖，設置軟件還可以將數(shù)據(jù)通過手機網絡發(fā)送至指定的郵箱。
        3地鐵隧道自動化監(jiān)測的技術難點
        地鐵隧道是狹長形的空間環(huán)境，同時列車一般以平均5分鐘左右的間隔在隧道中高速運行。地鐵環(huán)境的這些特點及保證地鐵正常運營等因素的制約，使得自動變形監(jiān)測系統(tǒng)在地鐵變形監(jiān)測中的應用，遇到比其它工程中更多的技術問題，因此自動變形監(jiān)測手段有著常規(guī)測量無法比擬的優(yōu)越性。自動監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng)可以在無人值守的情況下，全天24小時連續(xù)地自動監(jiān)測，實時進行數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析、報表輸出及提供圖形、自動報警等。為滿足地鐵結構變形監(jiān)測的環(huán)境條件，自動監(jiān)測系統(tǒng)需能解決以下幾個方面的技術難點問題：
        1）遇障礙重復測量時間延遲功能。
        2）消除隧道內氣流變化的影響。列車在行駛中有很大氣流通過，用預置限差的辦法來剔除干擾。
        3）有效地消除外界誤差的影響。采用溫度、氣壓實時改正和差分改正相結合的混合改正模型進行實測數(shù)據(jù)改正。
        4）列車行駛中地基振動影響問題。列車在行駛中有很大的振動，選擇具有自動補償技術的全站儀。
        5）滿足“視場”要求的測量點分布。多個監(jiān)測棱鏡會出現(xiàn)在一個視場中，必須避免視場中多棱鏡干擾，正確選擇需監(jiān)測的棱鏡。
        6）限制時間內完成全部監(jiān)測點的監(jiān)測。
        7）解決異地遠程監(jiān)測數(shù)據(jù)實時傳輸問題。隧道中控制系統(tǒng)采用網絡通訊方式，采用工控機現(xiàn)場控制全站儀進行自動監(jiān)測。同時該工控機上外接一個專用的GPRS/CDMA無線通訊模塊，將監(jiān)測數(shù)據(jù)從現(xiàn)場通過專用的GPRS/CDMA無線通訊模塊傳輸?shù)竭h程的服務器上并更新到數(shù)據(jù)庫中。
        8）必須有效消除測站點不穩(wěn)定性影響。用自由設站方式自動測量位于相對不變形區(qū)域的控制點，實時獲得測站三維位置后再進行監(jiān)測點自動測量；
        4 結 語
        運營地鐵隧道引進自動化監(jiān)測技術是必不可少的，這是由地鐵工程的隱蔽性、復雜性、科技性等特點所決定的。 隨著城市經濟的快速發(fā)展，社會交通運輸壓力也不斷增大，為緩解地面道路的交通壓力，廣泛開展地鐵項目施工有助于提高交通運營的效率。對運營地鐵隧道采取自動化監(jiān)測技術，不僅保護了地鐵隧道的正常使用，也是確保地鐵運營及乘客人員安全的基本條件。