自動化監(jiān)測在地鐵隧道檢測中的運用

季加強

沈陽新松機器人自動化股份有限公司 遼寧沈陽 110000

1 地鐵隧道自動化監(jiān)測的意義

1.1 地鐵隧道的自動化檢測的必要性

現(xiàn)代化的社會生活中，交通運輸問題是約束國家經(jīng)濟發(fā)展的一個重要因素，尤其是對于發(fā)達城市，人才濟濟，時間的利用就變得尤為重要，緩解社會交通壓力這個問題要有效地解決，是政府展現(xiàn)公共服務能力的關鍵工作。所以地鐵的建設是國家重視的市政工作，地鐵在維持社會交通運輸中發(fā)揮了不可泯滅的作用。而地鐵的核心部分就是地鐵隧道的建設，增強地鐵隧道的強度是重中之重，另一方面加強地鐵隧道自動化檢測不僅可以有效的發(fā)現(xiàn)問題，又可以實時掌握隧道的形態(tài)變化。所以要完善優(yōu)化地鐵隧道的自動化檢測，這是一個市區(qū)步入現(xiàn)代化的一個標志。

1.2 地鐵隧道自動化檢測的目的

（1）確定準確的施工參數(shù)。由于地鐵是國家重點投資的項目之一，所以如果在施工參數(shù)上出現(xiàn)差池，不僅會讓整個項目不達標，還會導致經(jīng)濟的浪費、安全問題，嚴重時還會導致事故發(fā)生。所以這種由于施工參數(shù)引起的事故絕對不允許發(fā)生。所以在施工前期要將自動化監(jiān)測的數(shù)據(jù)結(jié)果和預先設計的參數(shù)進行比對，然后加以技術的判斷從而進一步減少誤差，直到通過檢驗不會導致誤差的出現(xiàn)，優(yōu)化并且記錄此時的施工參數(shù)，為后期的施工工作提供可靠的數(shù)據(jù)，減少因參數(shù)不準確引起的不必要差錯。

（2）優(yōu)化地鐵隧道的設計方案。設計是一切工程前期的必要工作，磨刀不誤砍柴工，只有我們的“刀”磨的鋒利無比，我們才能夠在后期的施工中有預算的大刀闊斧的進行優(yōu)化。根據(jù)自動化監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)我們可以進一步的完善我們的工程圖紙和數(shù)據(jù)。把最后確定的圖紙，數(shù)據(jù)交給施工隊，不僅能夠減少施工作業(yè)中不必要的步驟，還能夠提高地鐵施工的工作效率。運用實時監(jiān)控系統(tǒng)的反饋數(shù)據(jù)，優(yōu)化設計方案，從而建設安全可靠、經(jīng)濟均衡的地鐵線路[1]。

（3）優(yōu)化施工步驟。優(yōu)秀的施工流程是整個施工項目的質(zhì)量保障，地鐵隧道的自動化監(jiān)控系統(tǒng)能夠有效地發(fā)現(xiàn)設計方案中存在的問題，能夠提前聯(lián)系設計人員施工前優(yōu)化施工方案，相對比較嚴重的問題，要引進先進的，數(shù)據(jù)化的施工技術來處理，根本上解決問題，減少安全隱患。實時監(jiān)控施工過程中的環(huán)境變化，確保施工人員以及施工設備的安全，在此基礎上進一步提高施工效率和工藝水平。

（4）減少不必要的干擾。由于地鐵施工運營階段無法運用人工監(jiān)控措施，所以就需要全自動化的檢測系統(tǒng)，實施全天候監(jiān)控，這樣可以有效的降低監(jiān)控工作和地鐵施工運營、維護工作的互相干擾。保持監(jiān)測作業(yè)的正常使用和有效使用，可以保障列車以及和外界車輛人員的安全，這是其他監(jiān)測系統(tǒng)所不能辦到的。

2 自動化監(jiān)測系統(tǒng)應用要點

2.1 監(jiān)測點布置

第一，監(jiān)測點布設。監(jiān)測斷面為被檢測位置的隧道正交橫斷面，需在該斷面上布設多個監(jiān)測點。該項目一局設計圖紙，地鐵隧道長處為500m，間隔10m設置一監(jiān)測點，共28個點。每個斷面共設置有5個測點，分別為1個拱頂沉降監(jiān)測點、2個道床沉降觀測點、1個拱腰沉降和1個水平位移監(jiān)測點，第二，基準點布設。監(jiān)測區(qū)共設置有4個基準點，2個基準點布設于遠離變形區(qū)大里程方向，2個基準點布設于小里程方向。第三，全站儀布設。全站儀安裝在YK7+205位置，后視點布設于里程為YK7+316.

2.2 觀測方法

TS60全站儀安置在隧道中，應用數(shù)據(jù)傳輸技術，由計算機直接控制全站儀，按照設計參數(shù)設置循環(huán)周期即可。監(jiān)測所得數(shù)據(jù)儲存于數(shù)據(jù)庫中，若監(jiān)測結(jié)果誤差較大或者是監(jiān)測距離有障礙物，軟件會自動采集該點信息，完成上述流程后繼續(xù)下一監(jiān)測點的工作，直至循環(huán)周期結(jié)束。通過計算機中的控制軟件，在觀測周期初始，可通過前后的基準點對測站點的坐標進行測算，依照該工作程序自動完成所有監(jiān)測點的觀測工作。

2.3 數(shù)據(jù)處理

（1）距離差分改正。

（2）高差差分改正。在極坐標的單向測量中，因為存在球氣差這一不穩(wěn)定值，需對高差進行差分處理?；鶞庶c與測站間的高差為，該值已知，實測監(jiān)測站與基準點1、2間的高差分別設為，計算如下：

（3）平差處理。將經(jīng)過上述計算流程得到的觀測值輸入系統(tǒng)自動進行平差計算，并進行三維坐標的解算。

3 應用效果

從自動檢測系統(tǒng)應用周期來看，傳統(tǒng)人工檢測作業(yè)周期較長，完成數(shù)據(jù)采集、處理、復測、對比、反饋需6h，自動監(jiān)測系統(tǒng)1min即可完成全部作業(yè)。同時，自行監(jiān)測系統(tǒng)秩序1人定期檢測和維護便可保證系統(tǒng)運行安全穩(wěn)定，且該系統(tǒng)為一次性投入，后期的維護成本與傳統(tǒng)監(jiān)測維護相比可節(jié)約成本。該工程參考施工進度控制與沉降觀測結(jié)果，采用線性回歸或非線性回歸方式分階段對時域外的變形數(shù)據(jù)進行推演和計算。依據(jù)設計與業(yè)主單位要求，當隧道結(jié)構(gòu)的沉降量接近10mm或沉降速率大于2mm/d，則需向上反饋，組織各項目部協(xié)商施工整改方案，及時采用措施控制沉降，避免地質(zhì)安全與工程質(zhì)量問題的發(fā)生。

4 結(jié)語

隨著我國實力的不斷壯大，我國發(fā)明的高鐵也被世界所認可，而地鐵的發(fā)展也是不可阻擋的，我國的地鐵項目已經(jīng)向各個市區(qū)快速發(fā)展，是國家重點投資的一個項目，而作為地鐵的重要部分，隧道的結(jié)構(gòu)就變得尤為重要。這時就需要我們打造最先進的地鐵隧道自動化監(jiān)測系統(tǒng)，保障地鐵的完美運行，為人民提供保障，為國家提供力量，為我國向著發(fā)達國家的發(fā)展做出重要貢獻，為我們成為社會主義強國奉獻力量。