地铁监测方案佳兆业Word格式文档下载.docx

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监测点数目

备注

地铁1号线

自动化监测

科学馆站左线

2台

65个

在地铁隧道左线布设13个监测断面，每断面间距15m，每个断面布设5个监测点，监测点编号为ZD1-1～ZD13-5，共计65个监测点

科学馆站右线

在地铁隧道右线布设13个监测断面，每断面间距15m，每个断面布设5个监测点，监测点编号为YD1-1～YD13-5,共计65个监测点

4、执行的技术标准及依据

（1）《城市轨道交通工程测量规范》（GB50308-2008）；

（2）《工程测量规范》（GB50026-2007）；

（3）《城市轨道交通工程监测技术规范》（GB50911-2013）

（4）《国家一、二等水准测量规范》（GB12897-2006）；

（5）《测绘成果质量检查与验收》（GB/T24356-2009）；

（6）《测绘成果质量检验报告编写基本规定》（CH/Z1001-2007）；

（7）《测绘技术设计总结编写规定》（CH/T1001-2005）；

（8）《城市轨道交通安全保护区施工管理办法》2011版；

（9）《地铁运营安全保护区和建设规划控制区第三方监测控制指标》；

5、监测方法

地铁保护区监测一般包括隧道的垂直位移监测、水平位移监测，具有监测时间长、频率高、内容多等特点。

常规监测方法不具备实时性，观测时段和频率受限，测量结束后数据处理、分析、出监测报告周期长，不能及时反馈变形情况，迅速报警，无法满足日益增长的快速施工和不断提高运营维护效率的要求。

本项目地铁监测采用徕卡TS30测量机器人配合Geomos专业监测软件进行，构建地铁监测系统。

5.1地铁监测系统组成

地铁自动监测系统由五部分组成：

监测仪器（测量机器人）、工作基站、控制计算机房、基准点和变形监测点组成。

远程计算机通过因特网控制远程GPRS模块,可远程监视和控制监测系统的运行。

系统在无需操作人员干预条件下,实现自动观测、记录、处理、存储、变形量报表编制和变形趋势显示等功能。

自动监测系统的组成如下图所示：

（图1自动化监测系统组成示意图）

5.1.1监测仪器

本监测工程采用徕卡TS30全站仪。

徕卡TS30测量机器人能够自动整平、自动调焦、自动正倒镜观测、自动进行误差改正、自动记录观测数据，其独有的ATR（Automatic 

Target 

Recognition，自动目标识别）模式，使全站仪能进行自动目标识别，操作人员一旦粗略瞄准棱镜后，全站仪就可搜寻到目标，并自动瞄准，不再需要精确瞄准和调焦，大大提高工作效率和减少了人为照准误差。

该仪器测角精度为0.5〞，测距精度为0.6mm±

1ppm。

仪器经国家认可检定单位检定合格。

实时控制软件采用专门用于监测的与TS30全站仪配套的变形测量软件Geomos，它在Windows环境下运行并将存储的数据存储在SQL 

Server数据库中。

Geomos专业监测软件则是监测人员进行远程控制，实现自动化监测的平台，该软件能自动处理接收到的监测数据，并生成监测成果表及变形曲线。

5.1.2工作基站

根据现场条件，选择自动变形监测系统的监测站。

监测站需在隧道壁上架设观测装置，安置测量机器人，并保证有较好的通视条件。

监测站应配备监测通讯模块、不间断的电源适配器、气象感应器。

监测站的通讯模块根据隧道内的通信信号选择采用中国移动GPRS接入互联网。

进行观测时，监测站接受来自控制中心的指令自动开启仪器进行监测，并将监测数据通过互联网实时传输回控制中心，控制中心根据监测质量发出指令进行重测或补测。

为使各点误差均匀并使全站仪容易自动寻找目标，工作基站布设于监测区中部，先制作全站仪托架，托架安装在站台侧壁或车站侧壁，离道床高度约1米左右，以便全站仪容易自动寻找目标。

测站点和监测点的垂直角小于10度，直线距离控制在150m以内。

测站点布设方法：

将测量机器人安置在稳固的铁质监测台上，仪器需要强制对中且进行整平，监测平台与隧道结构通过膨胀螺丝和结构胶紧固。

监测台的位置满足地铁区间隧道及车辆的行车限界要求。

信号通信设备与电源箱包括：

通信电缆、供电电缆、RS422接口转换器、电源箱等组成。

RS422接口转换器实现RS232到RS422通信方式的转换，使有效通信距离超过1公里。

电源箱具有两个输入端口和一个输出端口，两个输入端口分别接入供电电缆和通讯电缆。

电源箱将220伏交流电源转化为供全站仪使用的13.8V直流电源，经过电源箱后的通信电缆与供电电缆由一个口输出，接入到全站仪的外接插口。

如下图所示，全站仪支架下方为电源箱。

（图2工作基站）

5.1.3控制计算机

控制计算机房位于办公室，主要负责测量整体安排，根据时间、测量次序等指示分控计算机进行操作，通过串口连接每台分控计算机，直接控制全站仪的操作，对各站测量数据进行同一处理计算。

（图3控制计算机）

5.1.4基准点

基准点布设在工程施工影响区域以外，离最外侧监测断面之间的距离不少于50米。

基准点采用强制对中杆上固定徕卡GPR1型的大棱镜。

本工程拟分别在1号线上行线、下行线变形区域之外的轨道结构上各布设4个监测基准点，共计布设8个基准点。

（图4基准点）

5.1.5监测点

自动化监测观测点采用L型小棱镜作为标志，埋设情况如下图。

监测点的坐标是棱镜反射中心的空间坐标。

监测点的布置要基于地铁隧道的结构情况及其他因素综合考虑，在地铁变形区域内的变形敏感处和受力复杂处安置监测点。

埋设方法：

先用电钻在尽可能靠近人工观测点标志的位置钻孔，然后打入膨胀螺丝，再将棱镜固定在膨胀螺丝上，并保证棱镜朝向指向仪器所在位置。

（图5轨道旁的监测点）

5.2自动化监测作业流程

（1）点位布设。

根据设计图纸上本项目的坐标，对比地铁竣工图，分析本项目监测区域的地铁里程。

进入地铁隧道相应地铁里程后，根据监测方案布设监测点。

根据现场通视条件，选取工作基站的布设位置，安装仪器支架、工控机及相关通讯模块。

（2）软件设置。

计算机控制系统软件及网络安装配置完成后使用GeoMoSMonitor变形监测软件建立监测项目及相应数据文件，以存储工程数据。

在软件系统上进行仪器连接设置，端口号与现场测站通讯模块配置一致。

工作基站测量机器人安装整平定向好之后进行系统通电，使现场CDMADTU处于侦听状态，将计算机控制系统与工作基站建立通讯连接，进行各工作基站全站仪初始化，仪器参数选择全站仪TM30，仪器连接测试正常后，设置全站仪自动照准超过20秒，自动目标识别：

ATR开，补偿器开，进行坐标系设置，按测量坐标系设置为左手系，平面及高程单位设置为m，数据保留小数点后4位。

气象参数默认。

（3）初始测量。

观测时，采用轴线法，观测基准线即为工作基站与某一个基准点连线，设站时用全站仪精确照准另一端的控制点，只需将视准轴线投射到监测点上，直接量取位移点离轴线的偏距（注意“+”、“-”号）分别用盘左、盘右两次观测，读数差小于1mm，取中数作为本次位移观测的观测值。

使用参考点定向后进行各监测点初始测量，第一次观测需在各工作基站人工瞄准，由计算机控制系统指挥全站仪观测该点概略坐标并保存至数据库，作为后续观测搜寻目标的位置依据。

（4）自动测量。

本项目工作基站与观测点之间的距离控制在150米左右的范围，建立观测点组，另外对所有控制点单独分组。

根据监测频率要求，对监测点组设定定时观测周期，之后系统按照设定的要求进行自动观测。

5.3监测数据处理

目前，较为常见的观测数据处理方法是差分法和坐标转换法。

本项目监测充分发挥TM30智能全站仪的优越性，采用极坐标法监测，然后对监测结果进行差分处理。

即：

按极坐标的方法测量测站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。

5.4观测精度分析

影响变形观测精度的主要原因包括系统误差和偶然误差的影响。

对本系统而言，系统误差主要来源仪器本身的误差、测站、目标的对中误差、外界环境影响的误差以及仪器随时间的度盘零方位的漂移等；

偶然误差主要是仪器测量时的随机误差，主要体现为仪器的标称精度。

随时间变化的系统误差通过采用差分方法或坐标转换方法可以基本消除。

本次测量采用TM30全站仪观测，该仪器测角精度为0.5〞，测距精度为0.6mm±

1ppm，是主要的误差源。

根据以上对误差来源及其特点分析可知，此次监测主要的误差来源是仪器测量误差的影响,包括测角误差和测距误差：

仪器测角精度为0.5〞，200m的监测范围内由测角所引起的最大误差为0.24mm。

仪器测距精度为0.6mm+1ppm,其中0.6mm为固定误差，±

1ppm为比例误差，即100m的距离由测距所引起的误差为±

0.1mm，距离测量采用四测回观测仪器引起误差大约为±

0.5mm。

由此可见，可以保证点位精度小于1mm。

6、监测频率、周期

（1）监测周期从施工开始至地下室回填结束，且监测曲线趋于平缓时止；

（2）地铁隧道左线、右线均采用自动化监测，具体监测频率要求如下：

地铁保护区施工期间，不少于每天一次；

当出现工程事故或其他因素造成监测项目变化速率增大，加大监测频率；

当影响地铁的工程部分停工，监测频率可适当减小。

（3）当监测项目的累计变化值接近或超过报警值时，监测承包商应加密监测次数；

（4）当变形曲线趋于平缓时，在有充足的证据证明可判断变化趋于稳定，经地铁集团公司同意后再停止项目的监测工作。

7、监测控制值

测量机器人在测量的过程中，会受到外界条件、列车运行的扰动及障碍物的遮挡等的影响，监测结果偏差较大，为获得稳定、可靠的监测数据，保证监测点相对工作基点监测精度满足要求，设置各监测点盘左、盘右测角、测距各观测4测回，测角中误差限差1″，测距中误差限差1mm。

超出限差要求的，进行重测。

根据深圳市《地铁运营安全保护区和建设规划控制区第三方监测控制指标》规定，本项目监测预警值、控制值数据如下：

监测项目

预警值（黄色）

报警值（橙色）

控制值（红色）

结构绝对变形量

6.0mm

8.0mm

10.0mm

依据深圳市《城市轨道交通安全保护区施工管理办法》2011版，当实际变形值达到最大允许变形值的60%时，须向有关单位发出黄色预警；

当达到最大变形允许值的80%时，应发出橙色报警；

当超过最大变形允许值时，应发出红色报警。

且当首次报警后，若测点以较大的速率继续下沉变形，应视情况继续报警。

8、人员安排

人员安排

姓名

性别

学历

职称

备注

项目负责人

李雷生

男

本科

工程师

注册测绘师

技术负责人

张水华

高级工程师

项目顾问

丘建金

博士

教授级高工

注册岩土工程师

审核

邵勇

审定

周贻港

硕士

监测组长

熊志华

技术员

监测员

杜恩龙

李长明

梁定贵

安全员

明建刚

高中

9、监测异常情况分析及应对措施

对运营中的既有地铁隧道进行监测是一个在时间与空间上都极其复杂的工程项目，在地铁运营期间会发生一些不可预见的异常情况，如台风、强降雨等造成隧道结构变形骤变等情况。

针对上述异常情况，我方将采取以下措施应对：

（1）如因外部施工造成变形区域大于计划建成的范围时，我司将扩大监测范围，增布监测断面及监测点位，并密切关注变形动态。

具体增加范围根据现场情况确定，因扩大监测范围产生的费用在后期与业主沟通解决。

（2）当监测数据出现异常时，应立即分析原因。

如为测量机器人仪器度盘零方位随时间发生了零点漂移所导致的系统误差，应及时整平对中仪器。

消除系统误差。

发生其他故障，如通视受阻、通讯故障、供电故障，应及时快速修复故障，并启动人工检查方案对自动化监测系统监测数据进行验证和复核。

本项目会定期下隧道，检查全站仪、基准点棱镜、监测点棱镜，不间断电源、电源开关、无线传输天线等仪器设备是否正常工作，状态是否良好。

必要时，及时更换、修复各仪器设备，确保其保持正常的工作状态。

（3）如发现监测数据变形较大时，辅以人工巡视、裂缝观测轨道测量等多种手段，对隧道结构进行监测，确保隧道结构和行车安全。

（4）如隧道结构变形接近预警值、警戒值时，应及时持续报警，并通知业主、施工方、地铁方采取相应的紧急措施，同时加密监测频率，做到对隧道结构额24小时不间断监测，并每1～2小时上报一次监测数据直至警报解除为止。

（5）我方将备用2套相同精度的设备，如监测站仪器出现故障，我方将启动应急预案，用同精度的备用仪器替代故障仪器，并及时抢修故障仪器，并辅以人工监测，确保监测数据的连续性、准确性。

10、地铁安全保护应急预案

依据《深圳市地铁运营管理暂行办法》，在城市轨道交通保护区内的施工作业必须及时了解施工对地铁隧道结构的影响，对受影响区域的城市轨道交通的安全保护进行监测，提供可靠的监测资料，并根据监测数据的变化发展规律判断地铁隧道结构的安全稳定性，以便采取合理的应急措施。

（1）监测地铁隧道结构的变形，及时向有关部门上报施工动态和监测情况；

施工监测期间观测的沉降、位移等监测指标超标，变化异常或有危险裂缝等情况时，必须及时口头上报，并在24小时内提交书面报告，同时加密观测频率及人工巡视。

（2）对监测数据做出综合分析，并及时将监测信息反馈到设计与施工中，通过调整不合理的参数或改善施工方式，达到最大可能地降低对地铁隧道结构影响的效果；

（3）当第三方监测的地铁隧道结构实际变形达到最大允许变形值的60%或各施工阶段变形值超过设计控制标准值时，应及时向有关部门发出预警；

当达到最大变形允许值80%时，应立即发出报警。

如果安全影响预评估如监测数据显示的城市轨道交通设施容许偏差达到或接近最大变形允许值时，应立即启动应急预案措施，并暂停施工，查清原因并做出相应的调整措施后方可开工。

11、质量、环境保护、职业健康和安全措施

本工程严格按照GB/T19001-2008idtISO9001：

2008《质量管理体系—要求》、GB/T24001-2004idtISO14001：

2004《环境管理体系—要求及使用指南》、GB/T28001-2001《职业健康安全管理体系—规范》三个标准建立的体系进行控制。

以《建筑边坡工程技术规范》等技术性文件和业主的要求为依据，及时对中间过程和作业成果进行检查；

做到实事求是、求真务实，一切以数据为依据，对质量做出评价，并找出规律，以指导后续工程的作业。

对不合格产品，坚持原则，予以返工。

做好事前指导、中间检查和事后审核审定工作，保证前道工序满足监测方案的要求后，方可进入下道程序。

在工程实施中一经发现错误及时改正，防微杜渐；

工程技术负责人和质检员要深入现场跟踪指导，对作业中发生的技术和质量问题进行及时解决。

本工程实行两检一审制度。

作业小组对监测资料和计算成果进行了100%内外业检查，项目技术负责人进行全面复查，然后送公司技术质量部进行审核，并由主任工程师负责一级审定。

本工程作业严格按照地铁集团委外施工安全交底进行施工作业，进行作业时所有施工人员必须听从现场地铁工作人员指挥，作业时进出屏蔽门时，搬运工器具（如铟瓦尺等）注意碰撞屏蔽门的玻璃,防止损坏屏蔽门，人员通过后要及时关闭端门；

在车站上下扶梯时，要注意扶梯的限高要求，防止撞坏其他设备设施；

进入轨行区作业时，施工作业人员必须按要求穿好荧光衣、戴好安全帽、绝缘鞋及做好其他安全防护；

并在作业区域外两端外延20米，设置好红闪灯，并定期检查红闪灯状态是否良好；

轨行区作业时，严禁触碰与作业无关的设备、设施。

不准磕、碰、刮各类电缆；

不准踩踏隧道消防水管，不准开启使用消防水；

严禁坐钢轨、吸烟；

在道岔区域作业时，严禁将手、脚伸入岔尖和道岔传动部分，谨防夹伤；

高空作业时，必须系好安全带，遵守高挂低用使用原则，严禁立体交叉作业。

使用人字梯施工作业时，伸缩时要卡好绑稳，派专人看好扶稳，梯下禁止作业、站人；

生活垃圾收集存放到指定地点，统一回收处理，人员离开地铁时需及时带离地铁等。