运行中的地铁隧道变形动态监测论文

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1、运行中的地铁隧道变形动态监测论文.freel，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，以掌握基坑开挖施工引起

2、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。2.3.1TCA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（AutomaticT

3、argetRecognition，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

4、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GeoMosMonitor是专门用于监测的、与TCA2003全站仪配套的变形测量软件，其在布设1个，如图3所示。观测点和基准点都采用棱镜作为观测标志（可实现在水平方向上和垂直方向上的旋转），固定在支座上

5、，支座采用膨胀螺丝固定在隧道管片上，安装高度低于2m（以确保安装时不需要停电作业，并不对行车造成影响）。仪器设置在施工影响区域的中央（隧道的南侧），固定在观测台上（避免对中误差），并在旁边放置稳压电源。为了更好地掌握地铁运行状况和控制隧道受基坑施工的影响，在不同位置设置典型观测断面（断面具体数目结合基坑开挖深度及影响范围设定）。坐标系设置为自定义坐标系。3.2观测方法通过控制软件，在每个观测周期开始前，利用东、西2个基准点，4测回推算出测站点的坐标，然后，四测回对所有的点进行自动观测，得到观测点的坐标。基坑开挖深度较浅时，可以减少观测频率。随着基坑开挖深度的不断增加，24h实时观测，并加大

6、重点部位的观测频率。3.3测量数据表1为不同测点的监测报表，图4是D12点的累计位移—时间的曲线图。3.4测量误差分析3.4.1误差来源测量的误差来源于仪器的系统误差、测站和目标的对中误差、外界环境的影响、测量仪器的影响。⑴仪器的系统误差主要是由仪器本身构造引起的，为保证精度，需在测量前对仪器进行检校，仪器即使在检校后还有残余的系统误差。但由于监测需要得到的是2次测量之间的位移值，因此系统误差可以基本消除。⑵由于测站点、观测点均采用强制对中措施，而且标志埋设后在整个观测过程中不再重新安置，因此，测站、目标的对中误差可忽略不计。⑶由于本次监测需要实时监测，而地铁隧道的湿度较大，对测距的精度会

7、有影响，但地铁隧道内的温度﹑气压﹑湿度均比较稳定，因此，可不考虑这些外界环境因素对观测结果的影响，可在观测过程中利用数学模型进行修正。而列车运行带来的震动却对观测结果的影响较大，故应尽量避免在这一时段进行观测。⑷本次测量采用TCA2003全站仪观测，其测角精度0.5″，测距精度1mm±1ppm，因此，其是影响测量的主要误差源。3.4.2误差分析此次监测主要的误差来源是仪器的测角误差和测距误差，仪器的测角精度为0.5″，1