MS05A全站仪在杭州地铁1号线安全监测项目中的应用

一、概述

近些年来，我国城市轨道交通进入了迅猛发展时期，目前北京，上海、南京、武汉等多个城市的地铁化线路已经投入运营，杭州、成都、南昌、重庆等地正在进行地铁建设的施工，此外还有10多个城市陆续申请建设地铁工程。随着各地如火如荼地发展地铁交通，接踵而来的地铁施工事故也频频敲响了安全生产的警钟。

屡屡发生的地铁施工事故让人触目惊心，原因可能不尽相同，地质、勘察、设计、施工、建立等过程，每个方面的疏忽都有可能酿成安全事故，但有一点可以肯定，事故折射出的是安全施工监测技术和手段的不足，以及施工安全管理和监管力度的欠缺。地铁施工中的高技术含量和高风险性无一不需要强烈的安全意识、周密的安全管理和严格的安全监管来实现，地铁工程很大程度上就是一项考验安全管理的工程，而坍塌事故频发，不仅仅是技术上的失误，也是安全意识的坍塌。

为了随时了解地铁施工状态，对突发事故进行提前预警，维护地铁施工的安全和社会稳定，地铁施工安全监测迫在眉睫，为此北京奥腾岩石科技有限公司专门研发了rocmos软件系统。该系统改变了地铁建筑物的沉降变形观测过程中，一直以来采用的传统的人工观测方法观测时间长、观测时段和频率受限制、测量结束后检测报告周期长等局限，采用现代光电技术、网络通信技术、自动化控制技术、数据库技术，为全自动无人值守全天候自动化变形监测系统。

二、  监测软件rocmos系统简介

岩石科技软件rocmos是一套集gnss、tps、倾斜传感器、各种气象传感器和地质传感器等多种传感器于一体的现代化综合监测系统，如图1所示。

图1

它可以实现计算机的远程控制和配置、具备自动报警和消息发送的功能，可以按既定的程序进行自动应急处理和实现可视化、数字化分析结果的24小时不间断运行的系统。

rocmos软件主要功能包括：数据采集；自动计算变形结果，可实时显示当前测量信息；对测量、计算、限差监测进行自定义，探测各种工作状态；实现服务器与单机监测系统间的数据传输；对测量数据域结果进行图形与数字方式显示，进行数据编辑与自动后处理；对图形格式和报告格式进行自定义，输出各种兼容数据格式。系统界面如图2所示。

图2  软件界面图

三、拓普康测量机器人与监测软件rocmos在杭州地铁变形监测中的应用

1．工程概况

项目位于杭州市下沙高新技术开发区，地块紧邻金沙湖，场地北侧为空地，西侧为海达南路，东侧为上沙北路，南侧为金沙大道。整个场地呈110mx250m的近似矩形，整体设3～4层地下室，基坑开挖深度为15m～18.55m。

场地监测范围包括2倍的基坑开挖深度范围，其周边环境主要为南侧的九沙大道下面两条地铁隧道及地铁下沙中心站1号出入口和1号风亭。1号出入口与1号风亭埋深12.36m，钢砼结构。基坑距南侧地铁盾构仅7m左右，地铁隧道顶埋深9.3～13.3m，隧道底埋深15.5～19.5m，自西向东逐渐加深，坡度为1000：20.9。其次为西侧新业北路与东侧上沙北路及其下面各类管线需要关注。监测点布控示意图如图3所示。

图3  监测点图

2.2 监测方案

整个系统是采用无人值守的自动化变形监测系统，主要由4部分组成：测量机器人拓普康ms05ax 4台；气象传感器和静力水准仪若干；控制参考点和变形监测点棱镜若干；现场及室内控制系统---监测软件和it设备；

系统运行模式如图4所示，分别在地铁站点两端处各安放2台测量机器人ms05ax，在轨道两侧轨道及墙壁埋设棱镜，每隔6m一个，一直延伸到200m外。后视定向后，分别对这些监控点，进行首期的自动测量，并将第1期数据作为参考数据，后期数据与第1期数据进行对比，显示出各点的位置沉降情况。监测工地图所图5所示。

图4

图5  监测工地图

此外系统连接了数字气象观测站，对区域气象环境进行实时采集，从而对测量值进行实时修正。由于现场实际供电环境良好，电源采用220v直接供电加ups，保障现场不间断供电，通信采用gprs通信。

全站仪观测站、基准控制点是整个系统的原始基准，点位一定要布设在稳定可靠的地方，防止点位变形，并且周围没有大的干扰，防止点位被破坏；此外，整个监测网的网型必须科学，图形结构要合适，整个监测网的观测站和基准点坐标要经过测量平差处理。

系统经过一段时间的运行，通过监测软件rocmos生成该时间段的监测点的位移表，当监测点出现超限情况时，系统会自动以短消息或者电邮形式发送报警信息。监测位移图如图6所示，导出的数据报表见表1。

图6 

表1

三、  结 论

rocmos监测系统在地铁监测中的优越性如下：

在杭州地铁1号线金沙湖站变形监测工程中应用的拓普康测量机器人ms05ax和监测软件rocmos组成的监测系统，可以在无人值守的情况下7x24h自动运行，在监测工程中无论是测量机器人还是监测软件rocmos都表现出优越的品质。整个rocmos监测系统在地铁监测中突出表现以下几个特色：

1）高集成化、高自动化：整个系统采用gprs通信方式，各种传感器整合性好，且只采用一张sim卡就可以传输所有传感器的数据；没有复杂的布线，免维护性强；无人值守7x24h自动运行；支持远程硬启。

2）高精度化：系统采用业界领先的高精度0.5′自动机器人ms05ax，以其独创的多棱镜识别技术彻底解决了业界所谓的“小视场”难题，即在地铁监测现场，测量机器人视场内出现多个棱镜时，能在地铁黑暗狭长的环境中，自动照准距十字丝Zui近的棱镜，为顺利实现自动化周期性高精度监测提供了可靠的技术保证。

3）软件功能强大：软件无需配置其他软件和数据库，支持主流厂商设备，兼容性强，数据采集与分析整合，无需进行多个软件之间的频繁切换显示，实时显示地铁的监测点位移变化并及时报警，导出各种格式的数据报表。

拓普康以其业界领先的高精度自动测量机器人ms05ax与功能完善的监测软件rocmos组成了完整的的地铁监测解决方案，将以其领先的高精度、高集成、高自动化的技术，为神州大地上地铁施工建设工程保驾护航。

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