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1、自动变形监测系统在地铁结构变形监测中的应用摘要:介绍了以TCA自动化全站仪为基础组成的自动变形监测系统和广州地铁“非地铁施工时地铁结构变形监测”项目的现场方案及优化设计。实际应用表明,该系统稳定可靠,可以胜任地铁结构变形监测的工作。关 键 词:变形观测;地下工程测量;差分 在城市基础设施中,城市的交通体系位居首位,而地铁在城市综合交通体系中一般都担当骨干。同时,地铁沿线非地铁工程建筑也越来越多。为了保证地铁的正常运营,必须对地铁进行变形监测,特别是在非地铁施工可能影响到地铁结构时。广州地铁一号线已正常运营3a。在某一地铁站附近设立商业城,需要挖掘12m深的基坑
2、。为了监测基坑开挖对车站结构的影响,而又不中断地铁的正常运营,就不能采取传统的监测手段,必须寻求新的监测方法来保证地铁的安全。受广州地铁保护办的委托,我们开发了自动变形监测系统,对地铁结构进行变形监测。1 监测系统组成如图1所示,监测系统由全站仪观测站、基准点(2个断面,J11、J12与J21、J22)、变形点(5个断面,D11、D12、D13与D21、D22、D23、D24等)、中继站计算机和远程监控计算机等组成。全站仪观测站与中继站计算机由供电和通讯电缆联接起来,远程计算机通过因特网控制中继站计算机,可监视并控制监测系统的运行。图1 监测系统框图2 监测系统
3、现场设备安装监测系统在地铁站的安装设备分布情况如图2所示。图2 监测系统设备安装分布图2.1 全站仪观测站特制的仪器墩安装在地铁左行线的站台下,完全符合“区间直线地段矩形隧道及车辆界限”的有关安全规定,如图3所示。图3 观测站与监测点安装图自动化全站仪TCA通过基座固定在仪器墩上,并用特制的D型玻璃钢罩保护起来。为了便于观察监控,在站台对面的站墙上安装一块60cm×80cm的平面玻璃镜,在仪器站两边安装照明设备。这样管理人员在站台上就可通过平面镜来观察仪器的运行情况。2.2 基准点和变形点基准点和变形点均设置在地铁站的左行线上。在仪器站到基坑的方向上,从30m处
4、开始,每隔15m设置一变形点监测断面(如图2所示),在每一个断面上安装3～4个反射棱镜,分布在铁轨中央1个,站墙上、中、下各1个(如图3所示)。基准点设置在仪器站的另一侧,离仪器站65m处为第1个基准断面,40m处为第2个基准断面。每个断面上安装2个反射棱镜,分布在铁轨中及站墙下。所有反射棱镜均采用52mm直径的角反射棱镜,有L型和O型两种,根据不同的现场条件来选用。设置基准点与变形点的位置特别要利用仪器的小视场功能,使之均匀分布在仪器望远镜的视场内,相互不受干扰。2.3 中继站计算机中继站计算机设置在地铁站的监控亭内,选用“联想”商用机。使用的软件为信息工程大
5、学测绘学院和徕卡郑州欧亚测量系统有限公司开发的“ADMS自动变形监测软件”,完全中文界面,便于操作与二次开发。2.4 供电和通讯系统由于整个系统工作在地铁运行的环境中,220V主电网的供电应该是有保证的,因此无需设置UPS供电系统。220V的交流供电由站台照明配电室提供线路。由于全站仪观测站与中继站计算机的通讯在100m以内,经特殊处理后,RS232接口可直接通讯。3 监测系统软件ADMS简介ADMS(AutomaticDeformationMonitoringSystem)自动变形监测软件是在学习、消化、吸收瑞士LEica公司研制的自动极坐标测量系统AP2Sa
6、ticPolarSystemforWindo.4 系统运行配置介绍系统的变形点19个,基准点4个,共计23个,每个点正倒镜观测2测回,全部测完23个点称为1个周期,用时约20min。每个小时测量1次,每天可采集24个周期的原始数据。在每小时中,测量约占20min,观测结束后15min全站仪自动关机,25min后再次开始下一个周期的测量。5 测量数据分析为监测地下商业城南端近地铁段基坑围护结构的变形,采用传统方法在基坑南侧(地铁段)布设了4个测斜管(见图2),以观测地铁站墙的变形。测斜管采用美国SINCO公司生产的数字测斜仪,埋设与站墙同深度,为13m。每0.5m
7、测试1点,经过数据处理,得到基坑开挖过程中站墙在不同深度的变形。表1为基坑开挖进程。在基坑开挖进行锚杆施工过程中,1、3、4号图4为2号测斜管从8月17日9月13日的观测测斜管受到损坏,只有2号测斜管可以进行监测。数据按不同的深度绘制的位移量图形,图中的位移向基坑内为正,向基坑外为负。靠近2号测斜管的为第3、4变形监测断面。图4所示的虚线(8.4m深度)处与变形监测点D34、D44同高程。图5、图6为全站仪测得的变形点D34、D44从8月12日9月26日的位移数据,其中X方向向基坑内为正,横轴的日期为月日,如“812”表示8月12日。图4 2号测斜管观测数据的位
8、移图图5 D34点的全站
