自动化实时监测技术在地铁穿越工程中的应用.pdf

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1、2009年第3期（总第89期）华东建工勘察41自动化实时监测技术在地铁穿越工程中的应用陶健伟唐继民上海市地质调查研究院【提要】自动化实时监测系统由传感器、数据采集系统、无线网络传输系统和数据处理软件组成,具有自动化、实时监测、远程监控的优点。在上海地铁13号线穿越7号线工程中,采用美国基康GK-4675静力水准系统、坎贝尔CR1000数据采集系统、CDMA无线传输模块和自动化采集软件组成自动化实时监测系统。该系统可以实现5分钟一次的数据采集和传输，并且实时进行数据的处理和分析，可实现数据报警和图表分析，在穿越施工过程中让施工方及时调整盾构推进的速率和方向，施工完成后也方

2、便进行分析和总结。【关键词】穿越实时监测静力水准CR1000。1概况1.1工程概况上海轨道交通13号线世博园站～长清路站区间始于世博园站南端头井（里程K22+150.849），穿越雪野路及耀华路，至长清路站北端头井（里程K22+933.680），全长约782.831m。基本呈南北走向。最大坡度26.206‰，隧道中心标高-17.142～-8.513。本工程区间隧道采用盾构法隧道施工，隧道外径为φ6200mm，内径为φ5500mm，装配式衬砌管片通缝拼装；衬砌块宽度1200mm，厚350mm，衬砌管片砼设计强度为C55，抗渗等级≥S10；纵环向均用29根5.8级M30双头

3、直螺栓连接，连接件进行防锈防腐处理；衬砌管片每环六块，由一块封顶块、二块邻接块、二块标准块、一块拱底块拼装而成；衬砌纵环缝防水采用三元乙丙弹性橡胶密封垫加遇水膨胀橡胶条，管片纵缝和变形缝环缝传力衬垫材料采用丁晴软木橡胶。13号线隧道将在已建成的地铁7号线正下方穿越，右线下穿投影里程K22+807.393～K22+828.581，左线下穿投影为里程K22+802.255～K22+823.342，7号线和13号线隧道交叠的长度约达21m，两隧道间距离约1.4m。42陶健伟等：自动化实时监测技术在地铁穿越工程中的2009年第3期（总第89期）13号线7号线图1地铁13号线与7

4、号线隧道平面关系示意图图2地铁13号线与7号线隧道剖面面关系示意图2009年第3期（总第89期）华东建工勘察431.2施工难点及特点（1）穿越区域位于长清路耀华路口，为交通要道。（2）根据施工进度安排，地铁七号线隧道施工早本区间隧道施工，但尚未投入运营，相关保护标准由相关单位提供。（3）两条隧道间距小，最近距离仅1.4m。（4）地铁七号线隧道所处的土层主要为④层淤泥质粘土及⑤1粘土层，本区间隧道所处的土层主要为⑤2层灰色砂质粉土。⑤2层是盾构推进较为不利的土层，其含水量较高、强度较高、压缩性中等、渗透性好，在水头压力作用下易产生流砂、流土，引起开挖面失稳和地面下沉；同时

5、还应重视⑤2层微承压水水头对盾构施工的影响。1.3自动化监测系统的组建静力水准系统：采用Geokon-4675型静力水准仪，静力水准监测系统由一系列带液位传感器的储液罐组成，储液罐由一根充液管互相连通。基准罐置于一个稳定的标点，而其他的储液罐置于标高大致相同的不同位置，当任何一个储液罐相对于基准罐发生沉降时，将引起该罐内液面的上升或下降。本系统特别适合那些要求高分辨率的关键场合，可以检测出小到0.02mm的沉降变化。数据采集器：采用CR1000型数据采集系统，CR1000是在CR10和CR10X的基础上发展起来的数据采集器（适应恶劣环境），可在多种应用领域为用户提供精确

6、可靠的测量和控制。基于研究级和日常应用的设计，使CR1000集多种功能于一身，既可以对几乎任何一种传感器进行测量，又可以针对特定地点状况做出反应从而实施控制。测量原理：4675型是一种高精密液位系统，该系统设计是用于测量多点相对沉降的系统。在使用中，一系列的传感器容器均采用液管联接，每一容器的液位由一精密振弦式力传感器测出，该传感器内有一个自由悬重，一旦液位发生变化，悬重的悬浮力即被传感器感应，精确测出小至0.001英寸（0.025mm）的垂直变化。在多点系统中，所有传感器的垂直位移均是相对于其中的一点，该点的垂直位移是相对恒定的或者可用其它人工观测手段准确确定。软件系

7、统：采用“自动化数据采集系统”。本系统包括以下功能：（1）公式管理：对各种传感器采集的数据进行统一的数据管理。（2）传感器类型设置：对各种传感器的类型进行配置。（3）监测点设置：对监测点的类型进行设置。（4）采集器设置：对采集器的参数进行设置。（5）线路设置：主要针对静力水准仪的测量线路进行设置。（6）数据初始：对监测点的初始值进行计算。（7）实时曲线：实时显示监测曲线。44陶健伟等：自动化实时监测技术在地铁穿越工程中的2009年第3期（总第89期）（8）数据采集：以上操作完成后，可以实时采集数据了。图3自动化数据采集系统主界面图在实时曲