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自动化检测技术在地铁深坑中的应用
- 2019-04-26-

地铁建设工程是一项覆盖面广、周期长、影响大、工艺复杂及各参建单位众多的工程,地铁沿线周边环境的复杂性和特殊性要求在地铁建设过程中必须能够准确、高效的采集和管理监测信息,及时分析预报地铁建设过程中本体及周边环境的结构及地层稳定状况,以此来指导地铁建设的设计与施工。
通常使用的是人工监测,但是人工监测会受到很多外在因素的影响,例如:监测人员身体情况;天气情况;现场施工情况;以及还可能出现的应急抢险情况。另外人工监测数据处理也存在些缺陷,例如:数据处理不及时;计算分析错误;数据信息量大;以及人为数据作假的情况。
因此,基坑自动化监测系统对地铁建设具有重要的工程意义。
工程实例
为了自动化监测技术在轨道交通基坑监测工程中的应用,决定在 4号线翠柏里站开展 自动化监测技术试点实验,以 检验 自动化监测技术在地铁基坑中应 用的经济可行性,为 后期线路建设提供技术支持。
宁波市轨道交通4号线工程翠柏里站位于通途路与翠柏路东北角的开发地块内,沿翠柏路东侧呈南北向布置,为地下两层侧式站台车站。基坑净宽24.3~25.3m,净长223m。南、北端头井基坑深分别为17.97m、18.42m;标准段基坑深16.18~16.53m。采用分段明挖顺作法施工。 本次试验计划选取翠柏里站;南侧先行施工的100m地墙段(12~21轴)作为试验段。

一、测点分布
自动化监测试验段位于翠柏里站基坑西南侧,自动化监测与人工监测同步进行,测点位置见下图:

测点布置及监测仪器:

二、自动化监测传感器安装如图:
 
三、数据采集及计算
工地现场数据采集分光纤光栅和光电式两套采集系统,数据自动采集平台分为客户端与服务端两部分。
数据自动采集平台服务端安装在建设管理单位的服务器上。该服务器通过DDN连接Internet,凡具有固定IP地址的各客户端程序,即可通过该IP地址连接服务端程序,完成数据的上传。服务端支持多客户端的同时连接,实现多工地数据同时上传。服务端程序通过接收客户端的数据,然后经检查其正确性后,保存入中央数据服务器,并随时为各客户端提供数据查询和下载。
客户端程序安装在工地计算机上。监测仪器通过电缆线与计算机相连,然后在该计算机中安装数据自动采集平台的客户端及仪器数据读取程序,通过各仪器不同读取程序读取仪器中数据后自动生成改仪器的数据文件,再由数据自动采集平台客户端读入,经过数据自动采集平台进行初步处理后,保存至数据自动采集平台的本地数据库中,完成仪器数据的自动读入。然后通过网络通讯设备,将数据传送至服务端上查询分析。

现场安装及监测成果
1. 光纤光栅智能测斜管安装
现场选取1个深度为32m的测斜孔,墙体测斜孔DCX1。每个测斜孔连接8根智能测斜管,以保持与测斜仪测试的测点一致。
光纤光栅智能测斜管安装见下图:

   

   


2.表面式应变计安装:


3.光电式双向位移计
在放置设备安装支架之前,利用水平尺检查安装位置地面水平情况,若地面不平整利用打磨机、铁锤等工具打磨。
放置设备安装支架,采用12钻头钻孔后,把膨胀螺丝打到孔中,用可调扳手拧紧膨胀螺栓上的螺母。膨胀螺丝自由端长度需大于安装支架钢板厚度,确保放置安装支架后可顺利拧紧螺母固定;
激光发射器安装:在ABS防水盒对应的固定螺孔上放置调节弹簧,激光发射器与钢板固定后,用普通螺丝通过调节弹簧固定与安装支架上。固定时注意激光发射方向,单个螺孔一端为发射方向,对准下一个接收器,注意仪器安装需水平;
接收器安装:不同监测点的接收器根据仪器编号(仪器背后的ID)按照顺序安装,传感器感应一面朝向上一个激光放射器,用普通螺丝将接收器固定在固定架上;(调节发射器)
在相邻两个无盖保护盒的200px洞中间分别安装薄PVC管用于保护光路,每隔2m安放PVC管支架;将信号采集端通过网线连接入机房,检查自动化采集数据是否稳定并与工程实际相一致。
光电式双向位移计安装:

4.地连墙深层水平位移 




5.墙顶水平位移和沉降



总结
1.地连墙内光纤光栅智能测斜管监测成果能很好地反映开挖过程中墙体应变分布及变化特征,且墙体水平位移自动化监测与人工监测在开挖面附近数据一致性较好;
2.支撑轴力自动化监测与人工监测得到的数据变化趋势基本一致,但温度对表面式应变计的影响较大。在本次试验的理论计算中温度产生的波长变化由温补传感器消除,但对于温补系数的确定还有待进一步商榷。  
3.光电式双向位移计测试墙顶沉降与温度基本成正相关关系,随温度升高,相对水平和垂直位移均增大;自动化监测数据与人工数据进行对比,当温度相对稳定时,光电式双向位移计测量的墙顶位移变化较为平缓,更符合工程实际。