ADMS测量机器人监测系统在既有地铁隧道监测中的应用

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摘要：近年来，随着社会经济、技术的迅猛发展，地铁建设项目越来越多，在建项目与既有地铁的交叉也越来越多，在建项目深基坑及隧道等地下工程施工日益增多，这些施工行为本身对既有的地铁线路本身的结构及运营都会造成一定的影响，而既有隧道的变形监测受地铁运营的影响，作业面小，作业时间短，不能满足现场监测的需求。adms测量机器人的出现解决了这个难题，本文结合深圳地铁自动化监测的经验，介绍了ADMS测量机器人监测系统在既有地铁隧道监测中的应用。

关键词：ADMS测量机器人自动化监测系统，TCA系列全站仪，实时监测，控制标准

Abstract: In recent years, with the rapid development of social economy, technology, more and more subway construction project, cross projects under construction and the metro is also more and more, in the construction of the project of deep foundation pit and tunnel construction is increasing, the construction itself to existing subway structure itself and operation will cause certain effect, effect of deformation monitoring and the existing tunnel of subway operation, operation is small, the operation time is short, it can not meet the needs of field monitoring. The ADMS measurement robot to solve this problem, this paper combined with the Shenzhen Metro monitoring automation experience, introduced the ADMS measurement robot monitoring system applied on metro tunnel monitoring.

Keywords: automatic monitoring system of ADMS robot, TCA series total station, real-time monitoring, control standard

中图分类号：U45文献标识码A 文章编号

引言

随着城市地铁的大规模建设，在建工程影响既有地铁线路的情况越来越多，基坑开挖必然会对临近的地铁隧道产生一定的影响，一般需要对既有隧道进行监测，而运营隧道只有夜间地铁停运期间才能进行人工监测，无法实时了解隧道的安全状况，基于这种现状，本文介绍了ADMS测量机器人自动化监测系统，并将其成功运用于深圳地铁的变形监测中。

1 ADMS测量机器人监测系统介绍

1.1ADMS测量机器人监测系统构成

由徕卡公司推出的TCA系列全站仪，是采用马达驱动和软件控制的TPS（Total station Positioning system）系统，它是智能型全站仪结合激光、通讯及CCD技术，集自动目标识别、自动照准、自动测角、自动测距、自动跟踪目标、遥控、自动记录数据于一体的测量系统。TCA系列智能全站仪又称“测量机器人”，它以其独特的智能化、自动化性能应用于地铁变形监测中，使用户轻松自如的获取变形观测数据，及时进行监测预报。地铁自动变形监测系统由系统硬件和系统软件两部分构成。

(1)系统的硬件构成

变形监测系统如图1所示，由五部分组成：监测站、控制计算机房、基准点、变形点和测量机器人。

监测站：根据现场条件，选择自动变形监测系统监测站。该站需建观测墩，安置测量机器人，并保证有较好的通视条件。

控制计算机房：控制计算机房一般选设在办公区附近，有较好的供电等条件。机房内的计算机通过通讯电缆或数据电台和监测站全站仪相联。在控制机房能实时了解监测站全站仪的运行情况。另外，通过埋设于机房与监测站的专用电缆给全站仪供电并通讯。

基准点：在变形区以外，需建至少三个稳定的基准点。

变形点：根据实际需要，在变形体上选择若干变形监测点，每个监测点上安置有对准监测站的单棱镜。

控制计算机房

图1 变形监测系统

自动化全站仪：以布设徕卡TCA智能全站仪为例，其标称测角精度为0.5″，测距精度为（1mm+1ppm*D）（D为被测距离）。测程范围：单棱镜可达2500米，三棱镜可达3500米。

（2）系统的软件构成

主要由InADMS智能变形监测系统的联机测量模块和数据管理分析及三维显示模块组成。InADMS（Intelligent Automatic Deformation Monitoring System）该系统将自动完成周期测量、实时评价测量成果、实时显示变形趋势等智能化的功能合为一体。

①InADMS联机测量模块

InADMS联机测量模块是基于徕卡TCA系列全站仪，通过GeoCOM在线控制模式开发的自动测量模块。该模块可实现完全由计算机来控制全站仪，操作人员可自由灵活地设定各项限差，超限后仪器自动进行处理，确保采集到的数据符合要求，具有一定的智能性。同时，外业采集的数据直接进入系统软件，中间无需任何环节。

②InADMS数据管理分析及三维显示模块

数据采集结束，软件即可进行网的平差处理，获得控制网及监测点的最终成果，并以各种直观的图形、报表输出，从而轻松实现了从外业数据采集到内业最终成果输出的内外业一体化，极大地降低了测量人员的劳动强度，显著地提高了测量的工作效率。该系统能自动评价测量成果、显示变形趋势，由数据库完成本期观测值与基准值及上一期观测值的对比分析后，输出变形点成果表、位移量成果表、位移量图和变化趋势图等。

1.2 ADMS测量机器人系统数据处理方法及原理

为了充分发挥TCA智能全站仪的优越性，减少作业人员的工作量，测距时不进行温度和气压的测定，直接得到变形点的三维坐标。采用极坐标法进行施测，然后对施测结果进行差分处理。即：按极坐标的方法测量测站点（基准点）至其它基准点和变形点的斜距、水平角和垂直角，将测站点至具有代表性气象条件的基准点测量值与其基准值（基准网的测量值）相比，求得差值。由于变形观测采用同样的仪器和作业方法，并且基准点均埋设在稳定地段，认为基准点是稳定的，故将这一差值认为是受外界条件影响的结果。每站观测可以在短时间内完成，并且是基准点和变形点同时观测，可以认为外界条件对基准点和变形点的影响是相关的，可把基准点的差异加到变形点的观测值上进行差分处理，计算变形点的三维位移量。

2 应用实例

2.1任务概况

深圳市福田区某工程建设3栋层高超过45层超高层塔楼，新建结构与既有地铁线路较近，其基坑会引起周边土体初始应力状态发生改变，对既有地铁结构及线路所造成影响。由于地铁在运营时封闭线路，人员禁止在运营时间段中在隧道内活动，运营时段无法用常规手段采集变形数据，难以满足要求。采用ADMS测量机器人监测系统可实时掌握在新建工程过程中对既有线隧道结构形状和道床、轨道状况的影响，提供动态监测数据，为建设方及运营方提供及时可靠的数据和信息，以便及时评定施工对既有线结构和轨道的影响，及时指导施工采取必要预案措施、运营加强维修养护措施，对可能发生的事故提供及时、准确的预报，使有关各方有时间做出反应，避免恶性事故的发生，确保既有线安全运营。