自动化监测技术在地铁隧道施工中的应用

郑明

摘 要：近年来，城市化进程加快，地铁成为大中城市快速发展的重要标志。与一般的交通方式相比，地铁缓解了城市交通压力，提高了交通运输效率。但是，地铁工程建设更为复杂，地铁隧道工程建设对于施工技术有着更高的要求。当前，随着技术的进步，自动化监测技术逐步被应用于地铁隧道工程中，实现了地铁隧道施工的全过程管理。基于此，本文分析了自动化监测技术在地铁隧道施工中的具体应用，为地铁施工提供了重要的技术支持，保障了地铁隧道施工的安全性与便捷性。

关键词：自动化;监测技术;地铁隧道;施工;应用

中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）02-0134-02

1地铁隧道施工监测现状

近年来，在各个城市的快速发展过程中，地铁隧道工程逐步增多，这些工程的施工难度较大，在施工过程中存在一些不确定性因素，加大了地铁隧道施工的风险。在很多地铁隧道工程的施工监测方面，依旧使用着人工监测方式，相比较而言，人工监测方式的应用较为成熟，且操作便捷。但是，人工监测技术下，难以保障监测的可靠性与准确性，其监测的效率低下，操作人员面临着一定的安全风险，因此，人工监测存在诸多弊端。近年来，自动化监测技术逐步被应用于工程领域，在地铁隧道施工监测中，应用自动化技术不仅保障了监测的整体效率，还实现了全过程监测，保障了监测数据的精确性[1]。在信息技术下，自动化监测技术在地铁隧道施工监测中的应用将是行业发展的主要趋势。在我国地铁隧道施工中，施工监测的主要对象是隧道纵向与横向变形、隧道管径收敛变形。隧道纵向变形监测中，电子水平尺系统与静力水准系统是主要的监测系统。静力水准系统属于先进的监测技术，其获得的监测数据具有更高的精准度、可监测范围大，是一种有效的监测系统。而电子水平尺系统的应用中，其可监测范围相对有限，受到监测过程的影响，获得的监测数据可能与实际存在一定的偏差[2]。隧道横向变形与管径收敛变形监测时，全站仪可以获得理想的监测效果，但是，监测结果可能会受到通视因素的影响，必须在全站仪的应用中，科学进行各种影响因素的控制，提高监测精度。

2工程概述

以某市的地铁隧道工程为例，该工程施工过程中，基坑工程施工与周边居民住宅区的距离较近，基坑西部为地铁隧道周边的居民住宅区，而基坑东部、北部与南部均为正建、待建的道路工程。在实际的施工过程中，施工企业与人员需严格遵循安全施工规范，在地铁隧道临近60m的区域内属于保护区域，在该区域内的基坑工程施工要避免对建筑物等的损坏。

3自动化监测平台

3.1全站仪

地铁隧道工程施工中，自动化监测技术能够发挥重要的作用。在本工程中，徕卡TS30全站仪是主要的监测设备，该种监测设备的监测精度相对较高，可以达到（0.6mm+1×10-6D）mm左右，其中，D表示的是实测距离，而测量角度在为0.5″。为保障良好的监测质量，在监测过程中，可以应用Smart监测平台来对监测对象与相关参数加以科学调整，保障监测数据的优化。此外，TS系列自动化监测全站仪的功能相对完善，功能的全面性可以保障监测工作的顺利进行，比如，自动调焦、自动数据记录、自动识别等功能，为监测工作提供了便捷，在一定程度上实现了监测的自动化，发挥了自动化监测技术的优势[3]。

3.2反射棱镜设备

地铁隧道施工过程中，反射棱镜设备是关键设备，该设备的应用可以保障监测工作的顺利进行。反射棱镜设备一般安装于拱顶与轨道床设备，安装过程中需使用膨胀螺丝，安装过程中，需要棱镜反射面与工作基站始终保持一致性，保障自动化全站仪识别目标的灵活性与便捷性[4]。

3.3计算机

当前，自动化监测技术在地铁隧道施工中的应用，突破了传统人工监测的技术限制，提高了监测的精度，其中计算机技术是保障监测自动化的核心技术。具体的应用过程中，GPRS可以有效实现计算机与全站仪的连接，应用专业的监测软件、连接线路等，有效实现了监测过程中各种监测数据的高效传输。此外，自动监测系统的存在可以对监测数据加以储存与分析，这些数据可以为施工人员的施工活动提供重要的数据支持。

3.4监测软件

自动化监测技术的应用过程中，监测软件是整个监测系统与技术中的关键要素。本工程中，通過Smart监测软件与全站仪的连接，可以实现整个地铁隧道施工全过程的监测。由于监测软件与监测系统的功能完善性，监测设备所获得的监测数据能够实现自动化存储，而有关施工人员在施工过程中，能够直接调取监测系统内所获得的监测数据，通过监测数据的分析，及时解决了施工过程中存在的各种质量与安全问题[5]。

3.5监测数据分析

地铁隧道施工中，自动化监测技术要发挥其作用，必须要做好监测数据的分析，当自动化监测技术与系统获得相应的监测数据以后，需借助于专业的数据分析软件、程序与数据处理技术，来进行监测数据的剔除与筛选。监测数据的分析上，需结合人工处理与数据技术的优势，将平均值作为周期监测的数据信息，使得在地铁隧道施工过程中，相关人员能够获得相应的施工变形数据等。

4自动化监测工作

4.1明确监测位置

自动化监测技术在地铁隧道施工中的应用，需保障监测位置的正确性。在监测工作开始之前，专业人员需根据地铁隧道工程的具体情况，确定监测点布置的数量与位置。在监测位置的确定上，需结合监测隧道监测位置的正交横截面情况，尽量设置多个监测点。地铁隧道监测中，需保持监测截面在地铁隧道中呈现均匀性分布状态[6]。以某城市的地铁隧道工程施工为例，工程的总体监测距离达到了500m，为保障监测数据的精确性，需将每个监测截面的距离控制在10m左右。施工监测过程中，必须要明确监测基准点，使得在监测过程中能够获得相应的偏离情况。全站仪作为主要的监测设备，在监测过程中需结合工程的具体情况，保障全站仪安装位置的合理性，避免通视条件不足对监测产生的干扰。

4.2自动化监测模式

地铁隧道工程施工监测时，GPRS数据链起着连接作用，实现了全站仪监测设备与计算机系统的连接，而计算机系统可以在监测过程中起到重要的设备管理作用。在自动化监测设备的运行过程中，需结合监测要求来确定循环周期、监测位置，所获得的监测数据之间要进行必要的数据计算与处理。SQL数据能够达到监测数据的自动化存储，如果在监测过程中存在各种的监测问题，相关的监测软件能够及时进行自动化的调整，进而解决各种的问题，使得监测数据能够及时存储于监测系统内，实现监测的全周期循环。

5差分和平差分析

5.1偏离差分修正

5.4平差处理

偏离距离与高差修正系数得到以后，能够直接获得每一监测位置的立体坐标值，进而获得变化数值，得到监测结果。

6特殊案例分析

在地铁隧道施工监测过程中，如果存在徕卡TS30全站仪无法确定棱镜的情况，可以采用以下措施加以处理：（1）在CAD平面图中标准原始坐标值，点击pline在特定的表格中将各个坐标值之间用逗号分隔开，测量坐标与图纸坐标不一致，正好相反，此时，可以进行坐标值的适当调节，进而将表格中的坐标加以复制粘贴处理，直接进行原始直线的绘制。（2）依次点击“设置”、“编辑坐标”、“插入”，可以获得施工中可监测的节点，利用相关的操作可以对此节点加以测量，获得测量数据。（3）确定原始值与圆的最近距离。（4）实施监测处理，在监测过程中判断是否能够获得相应的监测数据，如果监测数据难以获得，可以重复进行上述流程，直到可以获得监测数据为止。当获得监测数据以后，进行数据偏差的分析与处理，将数据偏差控制在合理的范围内。各个节点的监测数据都可以应用此种操作获得，经由这种处理方式，所获得的监测数据更具完整性与准确性，保障了地铁隧道施工监测的科学性，所获得的监测数据可以直接作为施工的重要数据，实现地铁隧道施工质量的控制。

7结语

近年来，随着各个大中城市逐步开始实施地铁工程建设，自动化监测技术得到了更为普遍的应用。与传统的人工监测技术相比，自动化监测技术更具智能化的特征，能够在地铁隧道施工监测中保持监测的持续性、全面性，避免其他因素对监测产生的不利影响，提高整个监测的效率与质量。未来的地铁隧道施工监测或者其他工程监测中，自动化监测技术还有着更为广阔的应用前景。

参考文献

[1] 鲁罕.自动化监测技术在基坑施工中对既有地铁隧道影响的应用研究[J].科技創新导报，2018，15（22）：19-20.

[2] 王佳.天津地铁9号线隧道结构自动化监测的研究及应用[C].中国城市科学研究会轨道交通学组.智慧城市与轨道交通2016.中国城市科学研究会轨道交通学组：北京国建信文化发展中心，2016.

[3] 张明智，张明栋.三维激光扫描技术在地铁隧道变形监测中的应用[J].城市勘测，2018（03）：144-147.

[4] 郭勇.分析自动化监测技术在地铁运营监测中的运用[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2017（11）：196-198.

[5] 文鹏飞.地铁隧道中自动化监测系统的应用浅析[J].山东工业技术，2018（16）：119.

[6] 朱增洪.测量机器人在地铁隧道自动化变形监测中的应用[J].建材与装饰，2016（35）：252-253.