电水平尺自动化监测体系在地铁的运用

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1、电水平尺自动化监测体系在地铁的运用本工程选用电水平尺的尺身长3m,用锚栓安装在道床（结构物）上，接着将倾角传感器调零，并锁定在该位置。道床（结构物）的沉降会改变梁的倾角，电水平尺中的电解质倾斜传感器能根据倾角的变化输出相应比例的电压信号。将尺链上各个电解质倾斜传感器的输出信号接到一台cR10X型数据自动采集器上，就可以按设定的时间间隔（可调整的范围为几S到几h）对所有接入的传感器进行一次釆样读数。每次采样读数所得的数据暂存在采集器内供定期处理，通过电缆直接把采集器中的数据输送到计算机中，在计算机内按预先设定的程序将电压信号换算成倾角角度，再根据尺体的长度L计算出沉降量di（i表示尺链中第i支

2、尺），利用矢量相加的方法可以得到尺链范围内的实时沉降曲线，电水平尺监测沉降工作原理如图2所示。1单尺倾斜计算单个水平尺的倾斜值根据T=CO+C1E+C2E2+C3E3+C4E4+C5E5进行计算。式中：T为单个水平尺的倾斜值，mm/m；Ci为仪器系数，由厂家提供；E为单个电水平尺本次测量的电压值，V。高程计算（考虑尺链传递）假设由n个电水平尺组成尺链，且1号尺起端为计算基准点，另一端为高程测试点，其他尺寸同样表示，则该电水平尺链上各测点高程的计算公式为Hn=B+T1L+T2L+T3L++TnLo式中：Hn为第n个电水平尺的测点高程，mm；B为基准点高程，mm；Tn为第n个电水平尺的计算倾斜值

3、，mm/m；L为单个电水平尺的长度，mo起算基准根据传感器的设计情况进行相应选择。2自动系统设计使用与ELbeam倾斜传感器配套的CR10X数字自动记录仪实现自动化。CR10X数据记录装置不仅可靠，而且可以兼容几乎所有的传感器和数据采集单元。独立的一个数据记录装置可以读取小范围内的很多支传感器，电信号的传输会随着传输电缆长度的增长而呈非线性衰减，采取配置信号放大器、防雷滤波器减少隧道内因电缆过长而导致的信号衰减以及列车驶过时造成的信号干扰，系统组成见图3。3系统特点1）高分辨率。电水平尺的最小量程为1〃‘根据L（sin01—sin00）,在1m长的梁两端可以检测到0005mni的竖直位移变化

4、。2）可靠的测量数据。当电水平尺梁的长度确定后，其倾角的变化量可以精确地换算成梁两端的沉降位移量，并将多个梁首尾相连,能够计算出各端点的绝对位移量，与当地高程系统联测一个梁端点的高程，可以得出所有梁端点的绝对高程。3）安装简单。电水平尺安装无须复杂的工具，且梁的长度可以根据现场施工条件灵活变化，不受外界条件限制。4）数据自动传输。通过有效的电缆可以把实时采集到的数据传输到CR10X,并由电脑实时查看原始数据，一目了然。5）远程监控。通过自动化处理软件对采集到的电信号数据转化成直观的沉降数值量，并通过现有通信技术实现定期发送SMS短信，实现远程监控［10］。4应用实例4.1基本情况南京明基医院

5、位于南京地铁元通站一中胜站区间和中胜站西站厅地铁线路南侧，主要由地铁广场楼、住院大楼、办公楼组成，基坑与地铁车站站台边线的距离为13〜25m。施工场地位于南京河西地区，场地地貌单元属于长江漫滩之上，中胜站及地铁线路所属区间场地地表为人工回填土和新近堆填土，地下覆盖层主要为软弱黏性土及饱和砂土。场地内淤泥质土饱含地下水，水位在地面以下03〜05m,年最大水位变化幅度小于lm,—般在05m左右。4.2监测目的明基医院施工属于中胜站地铁保护区范围内，为确保地铁的运营安全，需布设测点进行监测。4.3监测方法及项目以电水平尺法自动监测为主，人工监测为校核手段，监测项目主要有竖向位移监测、差异沉降监测。

6、4.4监测点的布置根据现场测量，明基医院基坑与站台边线的最近距离约为13m,基坑最大开挖深度低于地铁隧道底标高约8mo为了保证地铁隧道的安全，选取明基医院地铁广场楼侧地铁隧道作为监测段，选用成熟可靠的sinco监测设备和软件，建立自动化监测系统。选用35支3m长的电水平尺，首尾串联构成约10Om长的监测尺链线，紧贴地面安装在轨道的道床上，将CR10X数据自动采集器就近安置在隧道侧壁上，同时，在中胜站站台上设主控计算机对监测段地铁隧道现场数据进行自动采集、存储、处理及传输。电水平尺、人工监测点位置与最近地铁轨线的水平距离为02〜03m。在地铁隧道与车站间的结构缝两侧约1ni处的道床上布设1对沉

7、降监测点（如图3所示），用于结构差异沉降监测。4.5电水平尺监测系统组成4.5.1硬件要求4.5.2软件要求1套实时数据控制软件Logger-Net,1套电水平尺自动化处理软件，分析并处理采集器采集到的数据，形成直观变形曲线图。4.5.3监测基准点的确定根据基坑开挖对地铁的影响范围，选取在影响范围外的一支梁的端点作为本次监测的基准点，并与二等水准基点联测，检测基准点的稳定性。电水平尺基准点应与人工水准测量点共