地铁施工与运营自动化监测技术

地铁施工与运营自动化监测关键技术地铁施工与运营自动化监测关键技术韦永斌 所长 教授级高工TEL：18601295077中国建筑技术中心2014年元月11日 目录目录一、地铁自动化监测的意义二、地铁自动化监测的内容三、地铁自动化监测的方法及软硬件四、监测系统设计五、监测系统实施一、地铁一、地铁自动化自动化监测的意义监测的意义 地铁施工必然要开挖基坑（无论何种支护体系）、挖掘隧道（无论何种工法），也可能需要注浆加固，必然要破坏原来地下岩土、支护体系及地表建（构）物的力学稳定性，岩土及支护体系中的应力分布必然重新分布，应力重新分布的同时变形也同步进行。这种应力重新分布趋势有两种可能性：1、趋于稳定 由于岩土及支护体系重的应力通过变形重新分布，如果其中的最大应力没有超出破坏应力的极限值，整个体系将是稳定的。2、趋于失稳 由于岩土及支护体系重的应力通过变形重新分布，如果其中的最大应力超出破坏应力的极限值，整个体系将是不稳定的，岩土及支护体系的变形将会持续进行，结构体的位形分布将会发生较大的变化，土体中原有的承载能力将会由于较大的变形而恶化，整个体系会变的更加不稳定，只有通过更大的变形才能形成新的平衡。其实这个更大变形的过程就是坍塌、崩溃，趋于失稳的过程。一、地铁自动化监测的意义一、地铁自动化监测的意义 在地铁实际施工过程，保证岩土及支护体系稳定（更不能失稳更不能失稳）还是不能满足工程需要的。这是因为，岩土变形区内会有各种建（构）筑物及其基础，它们将会因太大的变形导致其功能破坏与丧失，这是不允许的。因此，所有的施工过程变形就需要控制。地铁在运营过程中，地下结构也会长期发生变位等一系列变化，为了确保运营安全，对关键部位进行变形控制也是必须的。为了对地铁施工过程及运营过程的变形进行控制，必须对引起变形的相关要素进行监测。所以，地铁施工及运营过程中的监测是十分必要的。二二、地铁自动化监测的内容、地铁自动化监测的内容 为了对地铁施工过程的变形进行控制，必须对引起变形的相关要素进行监测。涉及到的相关参数如下：位移：位移：1、既有及在建建（构）筑物（包括支护体系、地面）的3D变形 2、地层内部的3D变形应力：应力：1、既有及在建建（构）筑物（包括支护体系）的应力 2、地层内部土压应力水压、水位：水压、水位：地层内部的水压、水位 下面将对一些监测软硬件系统作个简要介绍。三三、地铁自动化监测的方法及软硬件、地铁自动化监测的方法及软硬件1、变形监测 测量机器人测量机器人3D变形监测系统变形监测系统硬件三三、地铁自动化监测的方法及软硬件、地铁自动化监测的方法及软硬件1、变形监测 测量机器人测量机器人3D变形监测系统变形监测系统硬件架构图三三、地铁自动化监测的方法及软硬件、地铁自动化监测的方法及软硬件1、变形监测 测量机器人测量机器人3D变形监测系统变形监测系统软件三三、地铁自动化测的方法及软硬件、地铁自动化测的方法及软硬件1、变形监测 测量机器人测量机器人3D变形监测系统变形监测系统软件架构图测点配置系统调度TM30配置TM30气象信息测点信息数据储存数据输出变形曲线报警信息远程调用三三、地铁自动化监测的方法及软硬件、地铁自动化监测的方法及软硬件1、变形监测 测量机器人测量机器人3D变形监测系统变形监测系统工程应用三三、地铁自动化监测的方法及软硬件、地铁自动化监测的方法及软硬件1、变形监测 测量机器人测量机器人3D变形监测系统变形监测系统工程应用三三、地铁自动化监测的方法及软硬件、地铁自动化监测的方法及软硬件1、变形监测 测量机器人测量机器人3D变形监测系统变形监测系统工程应用三三、地铁自动化监测的方法及软硬件、地铁自动化监测的方法及软硬件1、变形监测 测量机器人测量机器人3D变形监测系统变形监测系统工程应用三三、地铁自动化监测的方法及软硬件、地铁自动化监测的方法及软硬件1、变形监测 测量机器人测量机器人3D变形监测系统变形监测系统工程应用三三、地铁自动化监测的方法及软硬件、地铁自动化监测的方法及软硬件1、变形监测 精力水准沉降监测系统精力水准沉降监测系统硬件三三、地铁自动化监测的方法及软硬件、地铁自动化监测的方法及软硬件1、变形监测 精力水准沉降监测系统精力水准沉降监测系统工作原理三三、地铁自动化监测的方法及软硬件、地铁自动化监测的方法及软硬件1、变形监测 RTK3D变形监测系统变形监测系统 硬件主要包括：基准站GNSS接收机、移动站GNSS接收机、无线数传电台和计算机。三三、地铁自动化监测的方法及软硬件、地铁自动化监测的方法及软硬件1、变形监测 RTK3D变形监测系统变形监测系统工程应用三三、地铁自动化监测的方法及软硬件、地铁自动化监测的方法及软硬件1、变形监测 位移、裂缝监测位移、裂缝监测硬件测距仪地铁轨道间距监测三三、地铁自动化监测的方法及软硬件、地铁自动化监测的方法及软硬件1、变形监测 位移裂缝监测位移裂缝监测软件三三、地铁自动化监测的方法及软硬件、地铁自动化监测的方法及软硬件2、应变监测 振弦应变监测系统振弦应变监测系统硬件三三、地铁自动化监测的方法及软硬件、地铁自动化监测的方法及软硬件2、应变监测 振弦应变监测系统振弦应变监测系统硬件构架图三三、地铁自动化监测的方法及软硬件、地铁自动化监测的方法及软硬件2、应变监测 振弦应变监测系统振弦应变监测系统软件架构三三、地铁自动化监测的方法及软硬件、地铁自动化监测的方法及软硬件2、应变监测 振弦应变监测系统振弦应变监测系统软件截屏三三、地铁施工过程中监测的方法及软硬件、地铁施工过程中监测的方法及软硬件3、地层水压及地下水位硬件采集设备通讯H三三、地铁施工过程中监测的方法及软硬件、地铁施工过程中监测的方法及软硬件3、倾角测量硬件倾斜仪传递梁地铁轨道高差监测倾角传感器地层三三、地铁自动化监测的方法及软硬件、地铁自动化监测的方法及软硬件3、倾角测量硬件建筑物隧道倾斜倾角传感器分辨率：1mm/km四、四、监测监测系统设计系统设计基本要求基本要求（1）系统应具有长期可靠性。系统应具有长期可靠性。考虑到新建地铁工程施工工期长，地铁隧道环境差，受列车震动、活塞风等各种外界影响较大，因此要求远程监测系统具备长期可靠性，并具有抵抗隧道环境的能力。（2）监测仪器的尺寸不能太大。监测仪器的尺寸不能太大。考虑到隧道限界的要求，仪器不能太大，以保证仪器安装后在隧道发生一定变形时仍不会侵入设备限界。（3）数据采集自动化、实时化和标准化。数据采集自动化、实时化和标准化。对既有地铁隧道结构和轨道结构的变形、位移及裂缝变化等数据能够实施自动的采集，并按照标准格式进行储存，以便于信息处理。（4）可靠的远程传输。可靠的远程传输。仪器采集的数据能够通过有线或无线的方式，可靠的传输到信息管理中心，避免因出现故障而导致监测信息出现盲点。（5）直观的数据处理。直观的数据处理。以直观的图标形式对监测数据进行实时处理，并分析判断数据的可信度和数据代表的工程风险程度。（6）畅通的信息反馈。畅通的信息反馈。通过互联网、手机短信等多种方式发布监测信息，是相关单位在第一时间获取数据信息。四、四、监测监测系统设计系统设计硬件硬件四、四、监测监测系统设计系统设计软件软件监测系统系统设置采集设备配置传感器设置数据管理系统参数系统复位采集通道数采集频率采集增益传感器类别参数映射计量单位数据运算数据维护数据显示通讯模式报警四、四、监测监测系统实施系统实施1、传感器安装牢固可靠，做好保护工作，避免损坏；2、合理的布线，尽量减少布线，考虑经济、防损、抗干扰等因素；3、仪器设备安装位置便于维护，防止周边环境影响；4、考虑环境影响，保证通讯可靠；5、定期巡检，发现影响系统运行的因素，随时排除。谢谢,欢迎批评指正！