远程自动连续监测系统在复杂地铁工程中的应用.docx

远程自动连续监测系统在复杂地铁工程中的应用远程自动连续监测系统具有数据采集、交换、处理和反馈4个方面的功能,由现场监测和数据采集系统、主控计算机系统及应用终端系统3部分组成。现场监测和数据采集系统由电水平尺、数码测缝计、智能数码位移计等测试设备和自动数据采集器组成,安装在车站;主控计算机系统安装在站台办公室;应用终端系统分别安装在监测单位、施工单位和运营公司。监测系统可以设定为自动工作,也可以改由操作人员手动控制。通过对监测数据回归分析,可以预测测点可能的最终位移值和既有线路的安全状况。在地铁5号线左线采用浅埋暗挖法下穿地铁2号线雍和宫车站工程中,应用此系统实时监测既有轨道等结构物的变形情况,保障了既有地铁2号线的正常运营。随着北京新建地铁工程的进展,出现在建地铁线路穿越既有地铁线路的复杂地下工程,比如在建的地铁5号线在崇文门站、雍和宫站—和平里北街站区间线路下穿地铁2号线等。为保证既有线路和车站的安全及正常运营,在施工期间,必须对既有结构进行全天候的实时量测监控。传统监测技术在高密度的行车区间内无法实施,且不能满足对大量数据采集、分析并及时准确地反馈。因此,必须建立和完善地下工程远程自动连续监测系统,对既有结构的安全和工程风险进行实时监测和反馈,从而有效地控制工程事故的发生,为保证既有线运营安全提供科学依据。1远程自动连续监测系统的功能远程自动连续监测系统必须具有数据采集、交换、处理和反馈4个方面的功能[1]。(1)监测数据自动连续标准化采集。对既有线的结构沉降、水平位移、轨道变形、裂缝开度等数据自动连续实时采集,并按照标准数据格式保存。(2)可靠的数据传输与共享。数据在监测单位、施工单位、运营公司之间能快速传输和共享,防止意外情况而引起监测系统异常。系统所涉及的监测仪器、软件、硬件和网络必须稳定可靠。(3)与施工工况协调。监测单位与施工单位配合,根据监测数据反映出来的规律调整施工措施与施工参数。(4)后台数据处理与分析判断。对采集的监测数据进行处理,分析、判断数据的可信度和数据代表的工程风险程度,自动进行安全报警。(5)及时进行信息反馈。利用PDA(PersonalDigitalAssistant)、手机短信、电子邮件等信息终端发布信息,使监测单位、施工单位和运营单位在第一时间自动获取需要的信息。同时提供其他多种形式的数据服务,以满足不同的需求。(6)方便查阅资料。在实时监测得到的海量监测数据中,可能夹杂错误的数据。应在资料存档阶段进行处理,如剔除错误数据、转成Excel报表等,以方便工程相关人员查阅、研究。2远程自动连续监测系统组成系统由现场监测和数据采集系统、主控计算机系统和应用终端系统3部分组成。现场监测和数据采集系统由电水平尺、数码测缝计、智能数码位移计等测试设备和自动数据采集器组成,安装在车站;主控计算机系统安装在站台办公室;应用终端系统分别安装在监测单位、施工单位和运营单位。监测系统可以设定为自动工作,也可以由操作人员改成手动控制[2,3]。监测系统结构如图1所示。2.1现场监测项目与仪器(1)结构沉降采用静力水准仪监测,监测范围约30m。桥梁、地面及轨道的不均匀沉降监测,采用电水平尺,监测范围在30~50m。静力水准仪是一种用于测量多点相对沉降的高精密液位系统测量仪,一系列的传感器均采用通液管连接,每一容器的液位由一精密振弦式传感器测出,该传感器挂有1个自由浮筒,当液位发生变化,浮筒的悬浮力即被传感器感应。在多点系统中,所有传感器的垂直位移均是相对于基准点的,基准点的垂直位移是相对恒定的,或者是可用于其他人工观测手段准确确定的,以便能精确计算静力水准系统各测点的沉降变化。电水平尺是由1个电解质倾角传感器固定在1根刚性金属梁内构成,用于检测结构物不同程度的倾斜和移动。梁一般长1~3m,用锚栓安装在结构物上。倾角传感器为精密的气泡式水准仪,象电桥电路一样工作,根据传感器的倾角变化输出相应的位移,此位移就是被监测结构物的移动距离。位移ΔL与倾角的关系是:ΔL=L(sinθ1-sinθ0)式中:L为梁的长度;θ1为现时倾角值;θ0为初始倾角值。(2)既有线路结构或者车站结构上的变形缝、结构与道床裂缝,采用可接数据采集器的三向测缝计监测。测缝计是电感调频类智能数码位移传感器,传感器两端的万向结构适用于各种场合的位移测量。测缝计的外型是直径15mm、长170mm的圆柱体,量程达100mm,灵敏度为0.01mm。将测缝计安装在精制的支架上可实现三向变位的监测。(3)轨距动态扩张采用智能数码位移计监测。位移计的原理与测缝计的原理相同,但它可以连接加长杆,实现较大距离的相对位移的监测。量程达100mm,精度为0.01mm。2.2监测数据采集与远程传送[6,7]待设备布置调试好后,读取各监测项目的监测值,取3次监测数据的算术平均