运行中的地铁隧道变形动态监测

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1、运行中的地铁隧道变形动态监测 　　摘 要 文章结合广州市“仓边复建综合楼项目”工程施工监测方案，对受紧邻基坑施工扰动影响的运行中地铁隧道变形的动态监测方法进行了分析，采用TCA2003全站仪的全自动动态监测系统，可以24h无人值守、连续监测运行中的地铁隧道变形，且每次监测可在地铁运行间隔内迅速完成。监测到的数据可以实时提供给施工方，以指导当前及下一步的施工，在工程应用中取得了良好的效果。　　关键词 地铁隧道 连续运行 基坑开挖 变形动态监测1概述　　在我国已有地铁的城市中，地铁沿线（非常靠近地铁隧道）的深基坑越来越多，如何在基坑开挖中保护正在运行

2、中的地铁隧道，是一个十分现实的问题。采用信息化施工及监测方法，可以有效地指导基坑施工过程，施工中采用的时空效应法、逆作法、注浆法和基坑加固方法等均可达到保护邻近隧道、控制变形的目的。而常规的地铁变形监测如连通管法、巴塞特法等，在运行的地铁隧道中进行监测相当困难，主要是因为地铁运行间隔很短，运行期间绝对不允许测量人员进入，为此，须有一种简便的、无人值守、自动的动态监测方法，可在很短的时间间隔内，迅速完成隧道的变形监测，并为邻近基坑的施工提交监测数据。　　广州市“仓边复建综合楼项目”与广州地铁1号线平行，西侧基坑距区间隧道（公园前站～农讲所站）北线最

3、近处约4m，东侧基坑距北线隧道最近处约8m，基坑开挖深度约为10.5m，采用地下连续墙围护，兼做承重结构。基坑开挖将对地铁1号线构成威胁，为保证地铁的安全运行，必须在基坑开挖过程中对运行中的隧道变形进行不间断监测。2 自动化动态监测系统2.1 监测要求　　由于地铁隧道在一天中的三分之二以上的时间是处于全封闭的运营状态，绝对不允许监测人员进入隧道内工作，所以要求必须在隧道内设置自动化监测系统代替人工操作，实现对隧道水平、垂直位移的连续、精确监测。考虑到地铁运行的间隔很短，所采用的监测系统应能在3～5min内完成隧道（受影响的区间段）的变形监测，以掌

4、握基坑开挖施工引起地铁1号线隧道变形规律及特性。2.2 监测范围　　地铁1号线下行线“农讲所站～公园前站”区间隧道沿基坑的60m及两端各向外延伸45m（约150m）的范围。监测内容为隧道的水平和垂直位移。2.3   自动化动态监测系统的构成　　一个完整的自动化动态监测系统是指在无需操作人员干预的条件下，实现自动观测、记录、处理、存储、报表编制、预警预报等功能，它由一系列的软件和硬件构成，整个系统配置包括：TCA自动化全站仪、棱镜、通讯电缆及供电电缆、计算机与专用软件。2.3.1 TCA自动化全站仪　　TCA自动化全站仪能够自动整平、自动调焦、自动

5、正倒镜观测、自动进行误差改正、自动记录观测数据，其独有的ATR（AutomaticTargetRecognition，自动目标识别）模式，使全站仪能进行自动目标识别，操作人员一旦粗略瞄准棱镜后，全站仪就可搜寻到目标，并自动瞄准，不再需要精确瞄准和调焦，大大提高工作效率。　　TCA2003是LeicaTCA自动化全站仪中的一种（见图1），该仪器测角精度为0.5〞，测距精度为1mm±1ppm。可通过专用的控制软件来控制观测目标、设定观测周期。2.3.2Leica标准精密测距棱镜　　棱镜作为观测标志，利用膨胀螺丝固定在隧道内侧（见图2），其数目可按实际

6、需要设定，该标志能被TCA2003全站仪自动跟踪锁定，以实施精密测角和测距。2.3.3 计算机　　计算机利用电缆和全站仪连接，并装有专用软件以实现整个监测过程的全自动化，既能控制全站仪按特定测量程序采集监测点数据，并将测量成果实时进行处理，以便及时发现错误，杜绝返工，也可以对各个观测周期的监测数据进行存储并生成监测报告。2.3.4 其它设备　　其它设备包括温度计﹑气压计﹑湿度计、连接电缆、外接电源等；温度计﹑气压计﹑湿度计用于测定空气的温度、压力和湿度，将测定结果输入到计算机中，对观测结果进行修正，以提高观测精度。2.3.5实时控制软件　　Geo

7、MosMonitor是专门用于监测的、与TCA2003全站仪配套的变形测量软件，其在Windows环境下运行，并将数据存储在SQLServer数据库中，它既可按操作者设定的测量过程和选定的基准点、观测点进行相应的测量处理，也可快速建立三维坐标、位移量以及其它相关数据库，实现数据的快速存储、检索、编辑，可实时显示量测数据，并进行实时处理或后处理，能实时显示图形或事后显示。2.3.6 后处理软件　　采用自己编制的软件，利用和GeoMos的软件接口，对测量数据进行后处理，按施工方要求的格式将监测点的位移变化转化为标准图表的形式直观地表达出来，绘制出监测

8、报表和位移曲线，自动实现数据分析、报警以及报表生成的功能，可以根据用户的要求提供报表的形式。3 施工监测3.1 测点布设　　测点分为测站