自动化监测技术在地铁运营隧道中的运用

  1 在地铁运营隧道中运用自动化监测技术的必性 
  随着我国各大城市经济不断发展,交通拥堵问题已经成为社会日益关注的问题。修建地铁工程能够解决城市路面拥堵的问题,缓解交通压力。但随着城市地铁线路的不断增加,地铁工程布局变得越来越复杂,加上房地产与城市地下空间开发的不断推进,建筑基坑施工邻近地铁运营隧道的情况越来越多,不可避免的给地铁运营隧道造成不同程度的影响。所以,在地铁运营隧道中运用自动化监测技术是十分有必的。这主是因为地铁运营一般不允许中断,人员不允许进入隧道,常规的人工监测方法无法实施,这时候就需采取自动化监测技术,对地铁运营隧道进行全天候二十四小时实时监测。在地铁运营隧道中运用自动化监测技术不仅能够确保地铁正常运营,而且还可以实时获取运营隧道的沉降、变形数据,全面掌握周边施工对运营隧道的影响程度,从而准确判断运营隧道的安全状况。 
  2 自动化监测技术在地铁运营隧道的运用点 
  2.1 确定合理的监测范围及监测项目 
  例如某房地产基坑位于地铁运营隧道旁边,基坑为地下四层,长78m,宽87m,深19.5m,采用明挖法施工。基坑临近地铁侧采用双排钢筋混凝土灌注桩与预应力锚索联合支护体系,其他部位采用单排混凝土桩与预应力锚索联合支护体系。基坑与地铁区间右线结构外缘水平距离为12.7m,对应地铁运营隧道右线里程为DK12+82.~DK12+882.,影响长度约8m。运营的地铁隧道为盾构法施工隧道,走向基本为从西至东。基坑与地铁隧道相对关系示意图如下 
  图1 房地产基坑与地铁隧道相对关系平面图 
  图2 房地产基坑与地铁隧道相对关系剖面图 
  为准确掌握房地产基坑施工对运营地铁隧道的影响,经科学分析,确定运营地铁隧道监测里程范围如下基坑临近地铁侧桩位对应位置再向两端各延伸2米区域(对应里程K12+782~K12+92,长约12m),其中直接影响范围为K12+82~K12+882段。直接影响范围内每1米布设一个监测断面,布设9个断面;延伸区域每1米布设一个断面,布设4个断面;区间共计布设13个监测断面。地铁运营线路的自动化监测项目有道床(钢轨)的沉降及水平位移监测,隧道主体结构的沉降、水平位移及净空变化监测。 
  2.2 科学、合理布设自动化监测断面和监测点 
  布设自动化监测断面和监测点的时候,必须合理、科学地进行布设,才能够全面获取周边施工对运营隧道的影响范围及影响程度。本项目运营隧道右线监测长度为12m,共设置13个监测断面,监测断面间距均为1m。每个监测断面设5个监测点,为自动化监测棱镜。左线隧道位于房地产基坑开挖主影响区以外,经房地产基坑建设单位、设计单位、安全咨询单位和地铁运营公司协商研究,无需进行自动化监测。右线隧道监测断面布设位置如下图所示 
  图3 右线隧道监测断面平面布置图 
  监测点位布设每个断面在轨道附近的道床上布设2个沉降监测点,中腰位置两侧各布设1个水平位移监测点,顶部布设1个沉降监测点,即每个监测断面布设5个监测点。各观测点用连接件配小规格反射棱镜,用膨胀螺栓及植筋胶锚固于监测位置的侧壁及道床上,棱镜反射面指向工作基点,各观测点位的布设见点位布设图。布设监测点应严格注意避免侵入行车限界。监测点编号规则遵循线路号+监 
  测断面号+监测点编号;如JC1-1表示上行线1断面1号监测点。每个断面监测点编号规律为面向上行线里程增加方向,左下测点号为1,并顺时针增加至5。 
  图4 隧道自动化监测仪器及棱镜布设剖面图 
  2.3 结合现场情况灵活设置工作基站及校核点 
  根据现场条件,自动化监测工作基站既可以设置在变形影响区以外,也可以设置在变形影响区内。本次自动化监测区域隧道平面线形为直线,通视条件良好;为使各监测点误差均匀,高监测精度,并方便全站仪自动寻找目标,本项目自动化监测工作基站布设于监测区中部,即采取测站设置在变形区的方法。先制作全站仪托架,托架安装在侧壁隧道结构上,严格遵照设备限界线进行安装设置。校核点(基准点)布设在远离变形区以外,最外观测断面以外5m左右的车站或隧道中,大小里程方向各设置2组基准点,右线共需设置4组基准点。如下所示为隧道右线基准点布设示意图 
  图5 隧道右线基准点布设示意图 
  2.4 合理选择通讯方式 
  自动化监测系统的通讯方式可以是无线传输,也可以是有线传输。我国大部分的自动监测系统都是采用无线通讯方式,这种通讯方式能够方便监测人员对监测环境和结果进行控制。但实际上,不管是哪一种通讯方式,都是把传感器的串口数据转换成电磁波信号,并以微波的方式进行无线通讯。而选择通讯方式的根据是方案的成本、覆盖范围、接入方式等,监测人员可以根据业主求及隧道的特点,合理选择通讯方式,在降低监测成本的同时,还可以高自动化监测技术结果的准确性,有效解决监测过程中出现的问题。 
  3 结论 
  我国城市地铁运营隧道运用自动化监测技术已经有一段时间,其实践结果已经证明了在地铁运营隧道运行过程中运用自动化监测技术是非常必,也是非常有效的。地铁运营隧道具有一定的封闭性、复杂性、隐蔽性等特点,加上其作为一种大客流的公共交通通道,不允许轻易出现中断或者改变运行时间。普通的人工监测技术已不能够满足地铁运营隧道的发展求,所以必须运用自动化监测技术,才能够实时监测周边施工对运营地铁隧道的影响,且不干扰正常的地铁运行,保证地铁运行效率。 
  参考文献 
  1张方.汪博.韩晓健.健康监测系统在隧道结构中的应用研究J.山西建筑.211(32). 
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  3资利军.张晓光.地铁重叠盾构隧道施工过程变形分析J.科技风.211(14).