自动变形监测系统在地铁结构变形监测中的应用

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职照童
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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包欢, 徐忠阳, 张良琚 ( 信息工程大学测绘学院, 河南郑州 ) 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 :ADMS; 自动测量 ; 变形监测中图分类号 :P258 文献标识码 :A 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 3 年在某一地铁站附近设立商业城, 需要挖掘 12m 深的基坑为了监测基坑开挖对车站结构的影响, 而又不能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 监测系统组成框图如图 1 所示, 监测系统由全站仪观测站基准点 (2 个断面,J 11 J 12 与 J 21 J 22 ) 变形点(5 个断面,D 11 D 12 D 13 与 D 21 D 22 D 23 D 24 等 ) 计算机中继站和远程监控计算机等组成全站仪观测站与计算机中继站由供电和通讯系统接口电缆联接起来, 远程计算机通过因特网控制中继站计算机, 可监视和控制监测系统的运行两个基准点断面 J 12 J 22 J 11 J 21 自动全站仪观测站 5 个变形点断面 D 13 D 24 D 34 D 44 D 54 D 23 D 33 D 43 D 53 D 12 D 22 D 32 D 42 D 52 D 11 D 21 D 31 D 41 D 51 供电与通讯系统计算机中继站 ( 站台监控亭 ) 计算机远程监控因特网图 1 监测系统框图

2 全站仪观测基准断面2 监测系统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 X Y 基坑 2 号测斜管 1 号测斜管基准断面2 站变形监测断变形监测变形监测断断面面变形监测变形监测断面1 断面面图 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 60 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观察仪器的运行情况棱镜玻璃镜铁轨仪器站站台图 3 观测站与监测点安装示意图 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 处开始, 每隔 15m

3 设置一变形点断面 ( 见图 2), 在每一断面上安装三个或四个反射棱镜, 分布在铁轨中央一个, 站墙上中下各一个 ( 见图 3) 基准点设置在仪器站的另一侧, 离仪器站 65m 为第一个基准断面,40m 为第二个基准断面, 每断面上安装两个反射棱镜, 分布在铁轨中及站墙下所有的反射棱镜均采用 52mm 直径的角反射棱镜, 有 L 型和 0 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小视场的功能, 使之均匀分布在仪器望远镜的视场内, 相互不受干扰 2.3 计算机中继站计算机中继站设置在地铁站的监控亭内, 选用联想商用机使用的软件为解放军信息工程大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,220 伏主电网的供电应该是有保证的, 因此无需设置 UPS 供电系统 220 伏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计算机中继站的通讯在 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(Automatic Deformation Monitoring System) 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 APSWin(Automatic Polar System for Windows) 的基础上, 通过实际的工程应用, 并结合国内用户的实际需求, 研制出的本地化的智能型自动变形监测中文软件 ADMS 软件提供了以下功能 : 对所要测量的点位进行初始的学习测量 ; 在用户设置的时段内自动地进行测量 ; 当目标被遮挡及测量超限时智能化地处理 ; 小视场功能, 当隧道中同一侧的测点很多时, 全站仪就会照错棱镜, 该功能使仪器视场变小, 从而避免了这个问题 ; 实时多重差分改正, 最大限度地消除或减弱多种误差因素 ; 测量结果实时显示, 并可以以 ASCII 码文件输出 ; 变形趋势实时图解显示, 并可按照用户所要求的格式进行报表输出 ; 变形量超过限差值时自动报警 ; 可以自动地执行用户编制的外部程序, 具有良好的开放性 ; 数据库容量巨大, 测量周期数没有限制, 并且每个测量周期的测点数也没有限制本软件还可以对数据库进行适当的压缩以更好地利用存储空间 ; 测量数据可以实时采集, 也可以事后输入 ; 多重差分可以实时改正测量数据, 也可以事后进行 ; 计算机突然断电后, 再来电开机, 将自动运行 ADMS, 自动初始化全站仪, 按照原来设置的各项参数自动开始下一周期的测量 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 个点称作为 1 个周期, 用时约 20 分钟全天 24 小时, 每小时测量 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 20 分钟, 结束后 15 分钟全站仪自动关机,25 分钟后再次开始测量

4 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 测试一点, 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 为基坑开挖进程表 1 基坑开挖进程表日期 8 月 9 日 8 月 17 日 8 月 23 日 8 月 27 日 8 月 30 日 9 月 3 日 9 月 6 日基坑开挖深度 2.0m 3.7m 6.3m 8.8m 8.8m 10.0m 12.0m 基坑底图 4 2 号测斜管观测数据的位移图在基坑开挖进行锚杆施工过程中,1 3 4 号测斜管受到损坏, 只有 2 号测斜管可以进行监测图 4 为 2 号测斜管从 8 月 17 日至 9 月 13 日的观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 所示的虚线处 (8.4m 深度 ) 与变形监测点 D34 D44 同高程, 图 5 图 6 为全站仪测得的 D34 D44 点从 8 月 12 日至 9 月 26 日的位移数据, 其中 X 方向向基坑内为正图中横轴为日期, 如表示为 2001 年 8 月 12 日图 5 变形点 D34 全站仪观测的位移图

5 图 6 变形点 D44 全站仪观测的位移图由图可以看出, 全站仪的观测的变形趋势与测斜管观测的结果一致由于测斜管埋设在土中, 而全站仪观测的棱镜安装在地铁的结构上, 故棱镜的位移量较小采用 ADMS 系统进行地铁结构的自动变形监测, 具有以下特点与优点 : 1) 在无人值守的情况下, 可以实现全天 24 小时连续地自动监测在列车运行时, 系统也可以自动进行监测, 克服了传统测量方法的不足, 节约了大量的人力, 为地铁的安全提供了实时的安全运营保障 2) 建立高精度的基准点, 采用实时差分式的测量方案, 可以最大限度地消除或减弱多种误差因素从而大幅度地提高测量结果的精度 3) 简化了气象等附加设备, 为系统在计算机的控制下实现全自动高可靠的变形监测, 创造了有利条件 4) 实时进行数据处理数据分析报表输出及提供图形等 5) 自动报警 6) 在短时间内同时求得被测点位的三维坐标, 因此根据设计方案的要求, 可作全方位的预报 7) 系统维护方便, 运行成本低面对广泛的非地铁项目的工程建筑活动, 采用 ADMS 系统的监控方法, 可以有效地保护地铁结构安全运行而且这种保护行为, 时间上与地铁运营线路的生命周期共存, 空间上与地铁运营线路的网络拓展规模同在, 其意义和责任重大而对该系统在地铁结构变形监测中应用的研究也填补了国内这一方面的空白参考文献 [1] 张良琚, 徐忠阳, 包欢. 自动极坐标差分测量系统及其在大坝外部变形监测中的应用 [J]. 测绘通报,2001,(9). [2] 中华人民共和国行业标准 JGJ/T 8-97, 建筑物变形测量规程 [S]. [3] 陈永奇, 吴子安, 吴中如. 变形监测分析与预报 [M]. 北京 : 测绘出版社,1998. The Application of Automatic Deformation Monitoring System for Structure Deformation of Metro BAO Huan,XU Zhong-yang,ZHANG Liang-ju (Institute of Surveying and Mapping, Information Engineering University, Zhengzhou , China) Abstract: This paper introduce the Automatic Deformation Monitoring System based on TCA totalstation instrument, depict the

6 locale project and optimizing design of metro structure deformation in time of nonmetro construction. By the factual application, this system is steady and reliable. It is competent for structure deformation monitoring. Key Words: ADMS; automatic survey; deformation monitoring 作者简介 : 包欢 (1975-), 男, 安徽砀山人, 训练部工程师, 博士生, 研究方向为 3S 集成理论与技术

燃烧器电子控制系统目录 2

燃烧器电子控制系统目录 2 聚焦 REC27 燃烧器电子控制系统燃烧器电子控制系统目录 2 REC27 燃烧器电子控制系统 2 概述燃烧器电子控制系统 2 2 2 2 2 A B1 B2 C D E 22 2 2 系统图示 2 2 2 2 2 2 主要特征及优点燃烧器电子控制系统 2 2 集成控制 2 2 节能安全运行运行模式远程锁定复位可根据需求提供特殊机型无接合间隙及机械迟滞简单的试运行及燃烧器设定 2