武汉地铁自动化监测

地铁基坑开挖,改变了原土体应力场,造成开挖面周围土体的扰动,必然会导致周围土体发生变形,进而影响轨道面的平顺性,同时武黄城际铁路设计时速 200 公里,对道床平顺性要求较高,因此可能会对铁路的运行安全和舒适性造成影响。


武汉地铁自动化监测

地铁施工过程对铁路两侧的接触网立柱也可能会有一定影响,如果接触网立柱变形较大,不只是立柱本身的损坏,还可能造成供电系统受损而停运的严重后果。所以为保证铁路运营安全,必须加强施工过程中的监控测量,把施工引起的一系列动态变化信息及时反馈到施工单位,使之能够在现场及时调整施工参数,优化改进施工方法,以避免铁路运营安全事故发生。


1)确保安全:为保证既有铁路的行车安全和正常运营,在临近铁路基坑施工期间,对铁路桥、路基及铁路线路实施远程自动化连续监控,配备计算机及相关软件以便及时处理量测数据,并在数据处理系统中采用设置警戒值自动报警系统,以保证对线路的全程监控。


2)指导施工:对于基坑施工影响较大的地段,实行重点监控量测,增加量测点数和量测频率,及时计算、分析和整理数据,并把分析结果以图表的形式及时反馈,以便指导施工。


3)反馈设计监测结果用于信息化反馈优化设计,使设计达到优质安全、经济合理、施工快捷。


4)积累经验:可将现场监测结果与理论预测值相比较,用反分析法导出更为接近实际的理论公式用于指导其它工程,为提高敏感环境条件下工程的设计和施工的整体水平提供依据。



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项目背景


根据武汉市线网规划,11 号线为市域快线,西起于柏林东至左岭,连接了蔡甸、四新城市副中心、武昌火车站、鲁巷城市副中心,实现汉阳中心区与武昌中心区的快速直达联系,并沟通了西部和东南两大城市组群,是引导城市东西新城组群发展、支撑城市副中心建设的都市发展区轨道交通主题线路。

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工程总体走向图



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项目概况


武汉地铁11号线某区间风井紧邻城际铁路桥,基坑开挖面积为 28.2×26.3m,开挖深度为 25.16m,采用明挖法施工,基坑距城际铁路桥桥桩约 26m。基坑开挖深度约为 15.8~22.7m,距离城际葛店南站铁路桥,桥台边最小距离约为 20.9m,距离城际铁路路基边坡坡脚最小距离为 15.2m。地铁北侧出入口设于城际高架桥跨正下方,出入口基坑宽度为 7.9m,开挖深度约为 11.0m,距桥桩承台边最近距离为 6.5m。


本次监测的范围为:武汉市轨道交通 11 号线某段工程区间风井临近城际铁路桥,以及地铁站和北侧出入口临近城际铁路桥及路基段的监测。

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▲区间风井与武黄城际铁路桥平面关系图

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▲区间风井紧邻武黄城际铁路桥墩和接触网位置图

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▲地铁站与城际铁路桥及路基相互关系影像示意图

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监测项目


为了及时收集、反馈和分析武黄城际铁路高架桥及路基在地铁施工中的变形信息,实现信息化施工,确保城际铁路运营的绝对安全。综合委托单位提供的资料,地铁与武黄城际铁路的相互关系及相关管理单位对施工监测的要求,综合确定本工程监测采用自动化设备全天候 24 小时全自动监测,设置以下监测项目:

序号

监测项目

监测仪器

监测频率

1

道床水平位移

测量机器人

1、围护结构施工至主体结构封顶后 7d,1 次/4 小时;


2、主体结构封顶后延续观测 3 个月,2次/周;如数据收敛,则停止监测。



2

道床竖向位移

测量机器人

3

接触网/雨棚

立柱竖向位移

测量机器人

4

接触网/雨棚

立柱倾斜

测量机器人

5

路堤坡顶水平位移

测量机器人

6

路堤坡顶竖向位移

测量机器人

7

路堤坡脚水平位移

测量机器人

8

路堤坡脚竖向位移

测量机器人

9

桥墩竖向位移

单点位移计


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监测控制值


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墩台顶位移限值( mm)


结合武汉轨道交通下穿国铁经验,本工程涉及到的武黄城际铁路为无砟轨道,为后期沉降预留,控制的墩台顶位移限值在 水平、竖向均为2mm ,路基段沉降标准限值为3mm作为本次控制标准;接触网立柱两相邻悬挂点等高相对差不得大于10mm ,立柱顺、横线路方向倾斜允许偏差不超过 0.5%。


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投入设备


▶ 数据采集:

1、 测量机器人:拓普康MS

拓普康MS系列全站仪,是以超精密三维自动化测量而著称的新型测量机器人,以独特的各项专利创新技术,提供了空前的0.5″测角精度和亚毫米级测距精度,以及卓越的测量机器人智能一体化功能,代表着测绘、工程、建筑和三维工业测量等广大应用领域的最高水准。

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MS系列全站仪采用了三大最新的拓普康专利技术:IACS测角技术、RED-tech EX测距技术、多棱镜目标识别技术,并且具备三大特点:高精度、高性价比和自动化测量。而强大的测量机器人自动化测量特性,为MS系列全站仪中的MS05AX/MS1AX所具备,装载了拓普康先进的电动驱动,可以实现包含自动跟踪、自动照准、智能识别、遥测控制等功能在内的自动化测量,极大提高了测量效率。作为拓普康品牌的旗舰产品,MS系列全站仪主要应用于高精度变形监测、工业测量等精密测量领域,并为各种高精度测量任务提供完美解决方案。


2、 单点位移计:mesh版

拓普康MS系列全站仪,是以超精密三维自动化测量而著称的新型测量机器人,以独特的各项专利创新技术,提供了空前的0.5″测角精度和亚毫米级测距精度,以及卓越的测量机器人智能一体化功能,代表着测绘、工程、建筑和三维工业测量等广大应用领域的最高水准。


单点位移计采用无线信号传输方式消除了长电缆带来的噪声干扰,极大节约了布设有线数据采集设备而消耗的人力和物力,整个测量系统具有极高的测量精度和抗干扰能力。由电源模块、采集处理和计算模块及无线通讯木块组成。


内置三轴加速度和温度传感器,可以监测三个方向的变形,同时具备监测振动功能。监测盒子间通过HUASIMESH自组网技术传输数据,采用云监测平台管理数据。

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▶ 数据传输:

RT3000-STA

全合金外壳,适用于各种监测环境基于嵌入式Linux操作系统架构内置4G、Wi-Fi和有线网络通讯

内置SD卡插槽,支持最大64G存储扩展2个串口 含远程电源管理模块、1个网口兼容所有测量机器人和岩土环境传感器支持网络和系统异常监测数据采集和同步。

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▶ 数据处理及展示:

RocMos+

  • 提供公有云服务及私有云部署,边缘计算+云计算;

  • 支持所有测量机器人、北斗及环境岩土传感器混合组网监测;

  • 支持单站、多站和监测网数据,自动实时数据改正和平差;

  • 强大的监测分析模块,丰富的图表和数据可视化工具;

  • 多用户多项目管理,完整的用户、设备、数据管理权限;

  • 符合各种国标和行业监测规范,支持自定义监测报告输出;

  • 便捷云端访问、手机APP,正真达到“差之毫厘,知之千里”;

  • 智能诊断、智能升级,短信、电话、微信及声光报警

  • 完全无人值守,7×24小时连续自动运行。

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▲测量机器人调试及安装图片

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▲监测点现场布点图

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▲单点位移计现场安装图片

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▲安装施工现场一片泥泞


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项目数据展示及对比分析


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▲实时监测动态图


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▲数据统计分析图

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▲功能应用实时预警展示图