地铁隧道结构变形和地铁运营安全自动监测的研究和应用
变形监测技术在工程建设中的应用
变形监测技术在工程建设中的应用近年来，随着科技的不断发展，变形监测技术在工程建设领域的应用日益广泛。
这项技术通过实时监测和记录结构物的变形情况，为工程师提供了重要的参考数据，以确保工程的安全性和稳定性。
本文将探讨变形监测技术的原理及其在工程建设中的应用，并提出其中的挑战和改进方向。
一、变形监测技术的原理变形监测技术基于传感器的原理，通过安装在结构物中的传感器，实时感知结构物的变形情况。
目前常见的传感器包括应变计、位移计、倾角计等。
这些传感器能够将测量数据转换为电信号，再通过数据采集系统进行数字化处理和分析。
传感器的安装位置与数量取决于需要监测的结构物类型和监测目的。
二、变形监测技术在桥梁建设中的应用桥梁作为交通运输的重要通道，其安全性至关重要。
变形监测技术在桥梁建设中的应用可以帮助工程师及时发现和解决问题，确保桥梁的稳定性和可靠性。
通过变形监测技术，可以实时监测桥梁的变形情况，如位移、应变等，从而判断桥梁的健康状况。
一旦监测到异常变形，工程师可以及时采取措施，防止潜在危险的发生。
此外，变形监测技术还可以对桥梁的劈裂、裂缝等结构问题进行监测，提供相应的修缮方案。
三、变形监测技术在地铁隧道建设中的应用地铁隧道建设是城市基础设施建设的重要组成部分，在保障城市交通畅通的同时，也面临着许多工程安全的挑战。
变形监测技术在地铁隧道建设中的应用可以监测地铁隧道的沉降和变形情况，以及隧道壁的裂缝和渗水问题。
这些数据可以帮助工程师及时采取补救措施，防止地铁隧道结构的进一步破坏。
此外，变形监测技术还可以协助地铁隧道的施工过程中的质量控制，提高施工效率和安全水平。
四、变形监测技术的挑战与改进方向尽管变形监测技术在工程建设中有诸多优势，但也面临一些挑战。
首先，传感器的选择与安装位置需要根据具体工程情况进行考虑，这需要工程师有较高的专业知识和经验。
其次，大规模的数据处理也是一个挑战，需要使用先进的算法和计算工具来分析和解读海量的监测数据。
自动化监测技术在地铁中的应用
要点二
创新发展
鼓励企业和研究机构进行创新研究，探索新的监测技术和 方法，为地铁行业的发展提供新的动力和支持。
THANKS
谢谢您的观看
自动化监测技术可以提高监测效率和 准确性，降低人工成本，为地铁运营 提供更加全面和准确的数据支持。
02
自动化监测技术在地铁中的应 用场景
地铁隧道结构监测
结构变形监测
通过自动化监测技术，对地铁隧 道结构进行实时监测，及时发现 结构变形和异常情况，确保隧道
结构安全。
地质信息采集
利用自动化监测设备，采集地铁隧 道周边的地质信息，为地质分析和 灾害预警提供数据支持。
06
未来发展趋势与展望
智能化、自适应监测技术发展
智能化监测设备
随着人工智能技术的发展，未来地铁监 测设备将更加智能化，能够自动识别和 判断异常情况，提高监测效率和准确性 。
VS
自适应监测算法
通过不断学习和优化算法，未来地铁监测 系统能够自适应地调整监测参数和策略， 以适应不同环境和条件下的变化。
自动化监测技术还可以通过数据挖掘和 分析，预测设备的使用寿命和维护需求 ，为地铁运营提与运营风险
自动化监测技术可以减少人工巡检和监测的频率，降低人力成本和劳动强度，提高工作效率 。
自动化监测技术可以实现对地铁设备的远程监控和管理，减少现场作业人员的数量和风险， 提高运营的安全性和稳定性。
04
自动化监测技术在地铁中的优 势与挑战
提高监测效率与准确性
自动化监测技术可以连续、实时地收集 地铁系统的各种数据，如位移、速度、 加速度、温度、湿度等，避免了人工监
测的间断性和误差。
自动化监测技术采用高精度传感器和先 进的算法，能够准确地捕捉和识别异常 数据，及时发现潜在问题，提高监测效
自动化监测技术在运营地铁隧道中的应用探讨
测基 准 点及 监测 点布 设情 况 如下 ：
结构 顶顶 板城 建 高程 约为 ～ ．— ４２ 地 铁 隧道 主 ２２ ． ｍ。 要处 于 淤泥 和砂 层 地质 环境 中 ， 了保 证 施 工过 程 为
因素 ， 解社 会交 通 压力 是 政府 发挥 公 共服 务 职能 缓 的关 键性 工作 。 地铁 是 国家 重点投 资 的市政 项 【程 目 ， 维 持社会 交 通 运输 活 动期 间发 挥 了重 大 的作 在
日常监 测是 运 营方 管理 的重 点工 作 ， 自动 化监 测 而
技术 是 隧道运 营管理 的先 进科技 。
便 ， 是 ， 存 在很 多不 确定 性 ， 但 它 安全 隐患 大 ， 解 要
这 种方法 也逐渐 地失去 了意 义 ；再 后来 又有 单位 在
上 述做 法 的启 发下 ， 成在 附墙拉 （ ） 外端 管 口 改 撑 杆
决这 个 问题 就 得选 择刷 色标识 的做法 。
参 考文献 ：
ｃｎＴ ＣＯ ＡＥＹ ＯＳＲ Ｔ ｎＳＦＴ ＵＩ
建筑鸯 金 ２２ 第 期 ０ 年 ３ １
综合园 地
【 摘
际运 用 。
要】 本文以“ 广州地铁一号线” 为案例 ， 分析介绍 自 动化监测技术在地铁 隧道运营中的实
运营 监 测 自动化
【 键词 】地 铁 隧道 关
交 通 问 题 已经 成 为制 约 社 会 经 济 发展 的一 大
铁一 号 线长 寿路 一 陈家祠 区间 隧道 的投 影 中部 距 长 寿 路站 约 ｌＯ Ｏ ｍ左 右 ，由 于华 贵 路基 坑 东 南 角边 长
上海地铁运营线路隧道变形分析及研究
Value Engineering0引言上海地铁已形成运营里程稳居世界前列的城市网络大动脉，分担公交出行比例超70%，日均客流超千万，迄今为止运营里程稳居世界前列，已达831公里，上海地铁规模化、网络化的形成不仅提升了城市活力，更进一步方便了乘客的日常出行。
因此，全网的安全运营给上海地铁管理方带来巨大挑战。
全面关注隧道结构的变形状态是上海地铁重点实施的工作之一。
本文在撰写之前，充分考虑上海地铁目前全网络的运营区间的变形状态，通过总体比对分析，选取2号线客流量较大、区间长度较长、变形特点较为突出的A 站-B 站为典型案例，分析自投运15年以来，隧道结构的变形情况，结合目前隧道结构的总体情况并进行合理评估，为上海地铁的运营管理和维护提供参考建议。
1概况2号线东西横穿市中心且贯穿浦东、虹桥机场及火车站，与多线路形成换乘枢纽，A 站-B 站位于西侧，长约5.8km ，包含a 、b 、c 、d 四个风井以及一个泵站。
上方地势平坦，地面标高大部分处于2m ~5m ，区域基岩上层覆土为约350m 第四季松散沉积物，主要由粘性土层、粉性土层和砂性土层组成[1]，自上而下为表土层、软土层、一般粘性土层、第一硬土层、第一砂层、第二硬土层、第二砂层等[2]。
受古河道切割影响，第⑥层硬土层缺失，第⑤层厚度较大。
A 站-B 站为单圆通缝隧道，建设期易拼装和定位、衬砌环施工应力相对小、变化控制量更精细，管片成型效率较高。
盾构推完后，结合土体特点加之地层扰动，出现一定变形，隧道上方近年来无新建建筑物和构筑物，但监测数据仍有波动，因此，该区间结构变形也是上海地铁运维管理方的关注重点。
2A-B 区间变形监测分析A 站-B 站隧道监测重点围绕沉降和收敛展开，频率均为2次/年，在上、下半年进行。
针对数据超标区域，经综合判定后频率提升至1次/月，稳定半年后降频。
2.1沉降分析A 站-B 站按照“五环一点，遇缝必设”的原则布设道床沉降监测点，间距约6m ，水准仪测点数量超2800个。
地铁隧道变形自动检测系统研究-科研成果小结
地铁隧道变形自动检测系统研究主要完成单位：上海地铁盾构设备工程有限公司同济大学主要完成人员：何自强、张恒、史海舟、周奇才、熊肖磊、陈传林、赵炯、吕强、李炯1、研究背景和项目来源地铁是一种在狭小空间内快速载运高度密集人群的交通装备，空间狭小决定了其管理措施的难度和复杂性；高速运转更突显了系统多方面协调配合的重要性，每一个系统每一个细节都可能是影响安全的因素；人口高度密集决定了轨道交通一旦发生事故就是巨大的危险和灾难；轨道交通的安全与规划、建设、运营各个阶段密切关联，又决定了轨道交通安全管理的系统性和整体性。
这些因素都对地铁的安全管理工作提出了新的挑战，也同时说明了城市轨道交通一旦发生安全事故，其后果是极其严重的。
结构体的安全监测包括隧道结构侵蚀监测、结构形变监测、结构内力监测和环境情况监测，其中尤其是结构形变监测非常重要，其监测内容主要为沿纵向分布的隧道横截面沉降、横向位移和断面的收敛变形。
地铁隧道的结构体发生过大的形变将时造成灾害，所采取的预防措施主要是进行形变监测，并可分为施工阶段和运营阶段。
为了同时提高隧道建设及运营期间的安全性，需要可靠的检测和数据处理方法，而传统的测量技术由于建筑施工的干扰及检测方式、设备所限，只能间断性地进行记录，并且不适用于隧道完工之后隧道运营的监测。
在隧道施工过程中，利用仪器通过人工测量或自动测量等方法可对隧道整体及断面的形变进行实时观察和监控，然而这往往仅对确保隧道施工质量有效。
对于自动测量方法，由于其自动测量仪器（全站仪）的价格很高难以全线布点，它的自动测量一般仅对施工的推进面有效，其基准测量还需人工定期测量，因此并不适用于运营隧道的检测，施工结束后，这些设备即撤离了现场，地铁隧道投入营运之后，无法对隧道的形变进行检测和监控。
目前，国内外针对隧道施工阶段的监测技术已比较成熟，而对隧道运营期间的监测重视程度远远不够。
事实上，运营阶段因时间跨度大、影响因素复杂、发生灾害后的社会影响大，因此运营隧道的健康监测更应重视。
运营期间的地铁隧道结构变形安全监测技术研究
8）必须有效消除测站点不稳定性影响。用自由设站方式自动测量位于相对不变形区域的控制点，实时获得测站三维位置后再进行监测点自动测量；
4结语
运营地铁隧道引进自动化监测技术是必不可少的，这是由地铁工程的隐蔽性、复杂性、科技性等特点所决定的。随着城市经济的快速发展，社会交通运输压力也不断增大，为缓解地面道路的交通压力，广泛开展地铁项目施工有助于提高交通运营的效率。对运营地铁隧道采取自动化监测技术，不仅保护了地铁隧道的正常使用，也是确保地铁运营及乘客人员安全的基本条件。
2.监测实施
因地铁隧道的特殊性，对于地铁运营期的监测，需采用自动化监测手段，即采用测量机器人和自动监测系统软件建立隧道结构变形自动监测系统。在外部施工期间自动测量地铁隧道结构顶板、侧墙及道床在三维—X、Y、Z方向（其中：X、Y为水平方向，Z为垂直方向）的变形值。
2.1监测点与基准点布置
参考工程设计、实际情况及有关规定，确定地铁受外界项目施工影响的范围，监测断面可按5～20m间距布设，每断面布设一般情况下六个监测点。在隧道两端不受建设项目施工影响的隧道远处各设置3个基准点。
3地铁隧道自动化监测的技术难点
地铁隧道是狭长形的空间环境，同时列车一般以平均5分钟左右的间隔在隧道中高速运行。地铁环境的这些特点及保证地铁正常运营等因素的制约，使得自动变形监测系统在地铁变形监测中的应用，遇到比其它工程中更多的技术问题，因此自动变形监测手段有着常规测量无法比拟的优越性。自动监测系统系统可以在无人值守的情况下，全天24小时连续地自动监测，实时进行数据处理、数据分析、报表输出及提供图形、自动报警等。为满足地铁结构变形监测的环境条件，自动监测系统需能解决以下几个方面的技术难点问题：
浅析地铁隧道结构的变形测量与监控
杜 林
江 阴市市政建ｉ ￣ ： ｒ － 程 有限公 司 江苏江 阴 ２ １ ４ ４ ０ ０
【 摘耍 】 下文结合 了笔 者多年的工作 实践经验 ，针对 沉井施工 中容 易出现 的问题 进行 了探讨 ，并提 出了相对应 的处 理方法，希望与大家共 同学习 进步。 【 关键 词 】 概 述；制作 ；问题；措 施 中 图分 类号 ：Ｕ ４ ４ ３ ． １ ３ ＋ １ 文献 标识 号 ：Ａ 文章 编号 ：２ ３ ０ ６ — １ ４ ９ ９（ ２ ０ １ ３ ）０ ９ — ０ ０ ６ ８ — ２
以上。基坑底 部的平面 尺寸 ，一般 要 比沉井 的平面 尺寸大一些 ，同时还 需 考虑支模 、搭设脚 手架 及排水 等项工 作的需要 。基坑 开挖 的深度 ，视 水 文 、地 质 条 件 而 定 。 砂 垫层 可提 高 地基 的承 载 能力 ，便 于支模 ，可 使沉 井 自由收缩 ， 避 免产生收 缩裂缝 。砂 垫层宜采 用颗粒 级配 良好 的中砂 、粗砂 或砂砾 ， 施 工时应采用 平板振 动器进行 分层夯实 。为便于施工 在砂垫层 上面浇筑 ２ ０ ０ ａ ｒ ｍ 厚Ｃ ２ ０素混凝 土垫层 作为沉 井刃脚 的底模 ，６ ０ ａ ｒ ｍ 厚 素混凝 土垫层 作 为沉井支护 结构脚手架立杆基础 。 本 文 以圆形沉井施 工为例 ，为便于环 形模支设 ，模 板采用 ｌ Ｏ Ｏ ｍ ｍ宽 组 合钢模板进 行拼接 ，钢模板采 用卡扣 锁死 ，侧模 固定采用对 拉螺栓及 斜撑 ， 同时 为了保证 外侧模板稳 定，防止浇 筑混凝 土过程 中发生胀模 ， 在模板 外侧增设螺纹 由２ ２的钢 筋环型箍 。模板采用 内撑 外挂的方式整 体 固定在满堂 脚手架 上，模板 的固定与脚 手架 的固定上下可 稍微移动 ，避 免 浇筑混凝 土 时下 沉压垮脚 手架 。混凝 土采用商 品混凝土 ，泵 车配 合， 采 用分层铺 设法，混凝 土面保持 同步均匀 上升， 以免造 成地基 不均匀 下 沉 或产生倾 斜， 同时设专人密 切观测沉 井沉 降，以防井壁 产生裂缝 。为
地铁工程变形监测方案
地铁工程变形监测方案一、项目概述地铁工程建设是城市交通发展的重要组成部分，也是大型公共基础设施建设的关键项目。
在地铁建设和运营过程中，地铁隧道、车站和地下结构的变形监测是一项十分重要的工作。
通过对地铁工程的变形进行定期监测和分析，可以及时发现和处理潜在的安全隐患，保障地铁工程运营的安全和稳定。
本文将就地铁工程变形监测的方案进行详细介绍，包括监测的对象、监测的内容、监测的方法和技术手段等方面，旨在为地铁工程建设和运营提供科学、可靠的变形监测方案。
二、监测对象地铁工程的变形监测对象主要包括地铁隧道、车站和地下结构。
地铁隧道是地铁线路的主要组成部分，其稳定性直接关系到地铁运行的安全和顺畅。
地铁车站是地铁线路的重要节点，其安全稳定性对地铁的客流量和运营效率有着重要的影响。
地下结构主要包括隧道周边的地基土体和基础设施，其变形状态直接关系到地铁工程的整体安全。
三、监测内容地铁工程的变形监测内容主要包括地表沉降、隧道变形、地下水位变化、地铁结构振动等多个方面。
其中，地表沉降是地铁工程建设过程中常见的问题，其变形监测能够及时发现并处理地表沉降造成的安全隐患。
隧道变形是地铁工程变形监测的重点内容，主要包括隧道的收敛变形、开挖变形、压裂变形等多种形式。
地下水位变化是地铁工程变形监测的重要内容之一，其变形监测能够及时发现并处理地下水位引发的地铁工程漏水等安全隐患。
地铁结构振动是地铁运营期间的变形监测内容，主要包括地铁列车行驶和乘客运营等因素引发的地铁结构振动。
四、监测方法地铁工程变形监测的方法主要包括传统监测方法和新兴监测技术两种。
传统监测方法主要包括地表测点监测、隧道地表沉降观测、地下水位监测等。
新兴监测技术主要包括遥感监测、激光测量、地面雷达等技术手段，这些技术手段能够较好地实现地铁工程变形的实时监测和分析。
五、监测技术手段地铁工程变形监测的技术手段主要包括监测系统、传感器设备、数据处理软件等多个方面。
监测系统是地铁工程变形监测的基础设施，其能够通过监测点布设和数据采集实现对不同变形内容的监测。
地铁隧道结构变形和地铁运营安全自动监测的研究和应用
在我国已建或在建地铁的城市中，在地铁隧道 沿线附近或上方进行非地铁施工的建设项目越来越
进行调整，影响地铁运营；第四，当道床差异沉降达
到６ ｍｍ以上时，道床需重铺，这不但使地铁停运，
多，这些项目存在卸载、加载、抽水、降水或振动等施 工程序或因素，他们可能对地铁隧道结构产生一定 的结构变形、倾斜、位移、隆起或沉降等等影响。具 体影响有以下几种：一是可能引起隧道结构横截面 产生水平或竖向位移；二是可能引起隧道不均匀纵
现代隧道技术
２００８年增刊（１９１—１９７）
地铁隧道结构变形和地铁运营安全 自动监测的研究和应用
张笑星
（广州亚奥建设工程咨询有限公司，广州５１００８０）
摘要通过８年不同的非地铁施工工况影响，以及地铁在运营下的地铁隧道结构变形变位自动监测的研究 和应用实践．提出了实施监测应遵循的基本原则和选取、布置监测范围、监测断面、监测点和基准点的基本要求。 文章论述了监测系统中仪器设备配置和组成的方法，在运营客观环境限制下实现自动监测的解决方案。认为监测 系统只有具备了全方位监测隧道局部和整体变形的功能，且能系统、完整’连续、及时地测量出局部和整体变形变 位的准确位置、大小量值、变形方向和变化速率，才能够使我们实时动态并准确地掌握非地铁施工对地铁隧道影响 的程度，采取针对性的预防措施。保障地铁隧道结构和运营安全。 关键词地铁隧道变形变位运营安全 自动监测
４为广州地铁黄沙站自动监测系统０１号断面图，因
隧道被监测范围的选取与非地铁施工对隧道 的影响紧密相关
按照建设部《城市轨道交通运营管理办法》规 定，控制保护区为“地下车站与隧道结构外边线外
侧５０ ｍ”；建设部《建筑基坑支护技术规程》规定，两 倍基坑深度范围内地铁隧道必须监测。所以，非地
全站仪自动监测系统在地铁监测中的应用研究
全站仪自动监测系统在地铁监测中的应用研究摘要：地铁的安全运营对于城市的交通发展至关重要。
地铁隧道及相关结构的稳定性和安全性是保证地铁运行的关键。
本文针对地铁监测中的全站仪自动监测系统的应用进行了研究。
通过理论分析，探讨了全站仪自动监测系统在地铁监测中的优势和应用效果。
研究结果表明，全站仪自动监测系统能够提高地铁监测的效率和准确性，对于地铁隧道结构的安全评估和预警具有重要作用。
关键词：全站仪自动监测系统；地铁监测；效率；准确性引言地铁系统是现代城市重要的交通基础设施之一，它不仅能够缓解交通压力，还能够提供高效、快速的出行方式。
然而，地铁隧道及相关结构在使用过程中面临着一系列的安全隐患和风险。
因此，地铁监测是确保地铁安全运营的关键环节。
传统的地铁监测方法存在着效率低下、准确性不高的问题。
全站仪自动监测系统的引入为地铁监测带来了新的机遇和挑战。
一全站仪自动监测系统的原理和技术全站仪自动监测系统是一种结合了全站仪技术和自动化控制技术的监测系统。
全站仪是一种能够测量和记录地点坐标信息的仪器，而自动化控制技术则用于实现监测系统的自动化和智能化操作。
通过将这两种技术相结合，全站仪自动监测系统能够实现高精度、高效率和全天候工作的特点，满足地铁监测的需求。
该系统可以实时监测地铁隧道的位移、倾斜等参数，并通过数据分析和比对来发现地铁结构的异常变化。
全站仪自动监测系统的引入为地铁监测带来了新的机遇和挑战，为确保地铁的安全运营提供了重要的技术支持。
二全站仪自动监测系统在地铁监测中的应用（一）地铁隧道位移监测全站仪自动监测系统是一种高效、准确的地铁监测工具，能够实时监测地铁隧道的位移情况，包括沉降、倾斜等参数。
这些数据对于确保地铁结构的稳定性和安全性至关重要。
通过对位移数据的分析和比对，全站仪自动监测系统能够及时发现地铁结构的异常变化，并采取相应的措施进行修复和加固，以确保地铁的稳定运行。
在全站仪自动监测系统中，全站仪是核心装置。
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测区域两端各设置１个基准点，因与下行线联测，所
以基准点总设置４个。４个基准点（编号ＪＺｌ、ＪＺ２、
ＪＺ３、Ｊｚ４）均安装徕卡反射棱镜，仪器和基准点构成
该监测区域完整的包括动态基准导线的自动监测系
统：Ｊｚｌ＿ＪＤｌ＿ＪＤ２－ＪＤ３－Ｊｚ２＿ＪＤ４。下行线隧道 也分三个监测段：Ａ２、Ｂ２、Ｃ２，各分别设置ｌ台徕卡
４为广州地铁黄沙站自动监测系统０１号断面图，因
隧道被监测范围的选取与非地铁施工对隧道 的影响紧密相关
按照建设部《城市轨道交通运营管理办法》规 定，控制保护区为“地下车站与隧道结构外边线外
侧５０ ｍ”；建设部《建筑基坑支护技术规程》规定，两 倍基坑深度范围内地铁隧道必须监测。所以，非地
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现代隧道技术
ｍｍ＋２
ｐｐｍ。在隧道这种特殊封闭环境下，仪器能较
ｍｉｌｌ、％２±０．３８ ｍｍ，点位精度ｍ＝土０．６４ ｍｍ。自
・１９４・
地铁隧道结构变形和地铁运营安全自动监测的研究和应用
动监测系统中仪器设备的技术参数如下：①瑞士徕 卡ＴＣＡ２００３自动全站仪测角精度０．５”、测距精度１
ｍｉｌｌ＋１ຫໍສະໝຸດ ５监测系统全面系统地监测隧道局部
导线测量仪器即时的空间位置，以此作为测量监测
ｍ时，只能划分数个监测段，每一监测段配置
１台监测仪器。因此，监测系统中应配置ｌ台以上 监测仪器联机施测。
３．１监测系统的建立
点的基础数据；然后，各台仪器采用极坐标差分技术 负责各监测段监测点空间位置变化情况的监测，并
提供监测点即时监测数据。
３．２
以图１为例，将地铁一号线受施工影响的上行 线隧道分为三个监测段Ａｌ、Ｂ１、Ｃ１，各分别设置１ 台徕卡ＴＣＡ２００３／ＴＣＡｌ８００自动全站仪（编号ＪＤｌ、
挽回的损坏。如果隧道结构发生以上所述的性能降 低或损坏，快速地铁列车的运营将受到制约甚至会 发生安全事故。首先，结构变形可能会降低列车的
运营性能和效率；其次，可能会增大列车车轮与轮轨 之间的摩擦，从而加快列车车轮和轮轨的损耗；第
相应自动监测软件等，在广州地铁黄沙站隧道（注： 连续自动监测５年）、公园前站隧道、江南西站附近 基坑坍塌后抢险的隧道等处建立自动监测系统，经
向变形；三是可能导致隧道结构局部发生横向或竖 向变位。如果隧道变形变位达到一定量值以后，对
而且浪费财力物力。在变形严重而监测不到位的情 况下，甚至会颠覆高速运行的列车，引发严重的交通
安全事故。
为确保地铁隧道结构和运营安全，同时为了信 息化指导非地铁施工，需对受施工影响范围内运营 地铁隧道段进行变形变位自动监测，目的一是准确
铁施工５０ ｍ影响范围内的地铁隧道均应被确认为 被监测范围。 ２．２监测断面和监测点
自动监测应遵循的基本原则
（１）注重地铁隧道结构安全监测 在受施工影响范围内的隧道中，科学地选取能
他们是反映隧道变形方向、大小量值、变化速率 的基本要素，这些要素的选取主要与隧道结构与结
构受力形式有关，选取的原则是能较完整地反应隧
ｐｐｍ；其测程（单棱镜）大气条件为１．２
１７１１１１＋２
ｋｍ，
双轴液体补偿范围为３’４７”；②瑞士徕卡ＴＣＡｌ８００
自动全站仪测角精度ｌ”、测距精度ｌ ｐｐｍ，其
他与ＴＣＡ２００３仪器相同。自动监测软件为自动动 态导线测量和对监测点自动监测两套软件。
４地铁运营客观环境限制下实现自动 监测的解决方案
由于地铁隧道环境条件特殊，所以测量系统出 现误差的成因复杂。对于一个监测点的２—４测回， 其时间短、规律性强，可以综合应用多重实时差分技 术来有效消除外界误差的影响；同时，采用最／ｂ－乘 ＨＥＬＭＥＲＴ转换，可消除测站点的不稳定性影响因 素。因为隧道狭长且多数为直线段，所以自动监测
面位于隧道施工缝与不同隧道结构连接处；Ｂ１一Ｂ２ 为站台区，由于有地下连续墙保护，每隔３０ ｍ布置
１个监测断面。 （２）监测点的布置 应根据隧道的跨度、结构受力、非地铁施工影响 和隧道内部设备情况来布置监测点。地铁隧道有单
当地铁隧道结构突然发生较大量变形和不均匀 （差异）变形时，增加监测频度，采取针对性措施，信
之降低；（２）对于盾构法施工的地铁隧道结构，其纵 缝接头和环缝接头将增大张开量，隧道结构的防水 性能和耐久性将降低，特别是当纵缝接头和环缝接
头张开量达到５ ｍｍ以上时，隧道结构将遭到无可
营地铁隧道结构的安全保护设计及施工是否达到保 护目的，及时消除影响隧道结构安全的隐患。
笔者采用瑞士徕卡ＴＣＡ２００３／１８００全站仪配置
反映结构局部或整体变形，以及结构形式变化的部
位设置监测点，建立自动监测系统，测量隧道结构在
道结构全方位的变形变位情况。隧道结构有盾构管 片拼装、矿山法施工、明挖施工等几种不同的结构形 式，所以要针对不同的结构，恰当选取监测断面与监
测点。 （１）监测断面布置 监测断面是受测处的隧道正交横断面，在该断 面上布置有多个监测点。监测断面尽可能在测量范 围内的隧道段中均匀分布，一般每隔１０—１５ ｍ布置
现代隧道技术
２００８年增刊（１９１—１９７）
地铁隧道结构变形和地铁运营安全 自动监测的研究和应用
张笑星
（广州亚奥建设工程咨询有限公司，广州５１００８０）
摘要通过８年不同的非地铁施工工况影响，以及地铁在运营下的地铁隧道结构变形变位自动监测的研究 和应用实践．提出了实施监测应遵循的基本原则和选取、布置监测范围、监测断面、监测点和基准点的基本要求。 文章论述了监测系统中仪器设备配置和组成的方法，在运营客观环境限制下实现自动监测的解决方案。认为监测 系统只有具备了全方位监测隧道局部和整体变形的功能，且能系统、完整’连续、及时地测量出局部和整体变形变 位的准确位置、大小量值、变形方向和变化速率，才能够使我们实时动态并准确地掌握非地铁施工对地铁隧道影响 的程度，采取针对性的预防措施。保障地铁隧道结构和运营安全。 关键词地铁隧道变形变位运营安全 自动监测
测量出隧道结构局部或整体变形的准确位置、大小 量值、变形方向和变化速率，实时动态并准确地掌握
不同工法构成的隧道结构产生不同的影响：（１）对
于暗挖法施工的地铁隧道结构会产生沿隧道结构纵 向或横向的裂缝，隧道结构的防水性能和耐久性随
非地铁施工过程中对地铁隧道结构和地铁运营安全
影响的程度，以便采取针对性的预防措施防止隧道 结构局部或整体变形变位扩展；二是为了检验对运
道断面构成图，监测点应布置在仰拱底弧段、仰拱侧
弧段、拱部侧弧段和拱部圆弧段的中间位置。运行 中的仰拱底弧段上铺有道床，该监测点则布置在道
点与面的变化情况来反映隧道结构变形的实际状
况。
２．１
床上。拱部圆弧段根据隧道的跨度和中间高压接触 网的情况，均匀布置２—３个监测点。仰拱侧弧段靠 近拟合弧段布置１个监测点，拱部侧弧段布置１个 监测点。监测点的布置应根据隧道结构受力、隧道 内设备和外部施工影响等具体情况进行优化，但道 床、拱部圆弧段、仰拱侧弧段必须布置监测点，对其 监测以保障地铁隧道结构和地铁列车运行安全。图
ＪＤ２、ＪＤ３）来负责各监测段的隧道结构监测。在监
自动监测系统配置
在图ｌ广州地铁黄沙站监测系统布置中，上、下 行线自动监测系统配置是相同的，为说明系统配置， 现只取上行线为例。３台功控计算机在１台服务器 的统一管理之下，各自控制１台自动全站仪，自动完
成动态基准导线测量和对监测断面的自动变形观 测。其监测系统配置如图５所示。
过１８项不同施工工况下的隧道自动监测研究和应 用实践，彻底解决了像车挡目标、大气湍流、地基振
三．当地铁道床隆起或沉降３ ｍｍ以上时，需对路轨
修改稿返回日期：２００８—０７—２４
作者简介：张笑星，男，总工程师，总经理．
・１９１・
现代隧道技术
２００８年增刊
动、多目标干扰等各种技术难题。自动监测系统能
２４小时无人值守，连续监测地铁隧道变形和由此引 起的列车运行安全情况。 ｌ
运行影响尤为重要。监测断面的间距选取与隧道结
严格把握监测数据信息的测量精度，如监测点 在三维方向的数据精度都要优于１ ｍｍ。为保证此
精度。除注意监测图形强度外，基准点尽可能有３个
构形式、地质构造、非地铁施工影响和对隧道采取的 保护措施相关。另外，一定要在隧道施工缝、不同隧 道结构连接处和隧道跨度变化处设置监测断面，例 如广州地铁黄沙站自动监测系统中的监测断面布置 即如此，如图１所示。图中，Ａ１一Ａ２区域为盾构隧
在我国已建或在建地铁的城市中，在地铁隧道 沿线附近或上方进行非地铁施工的建设项目越来越
进行调整，影响地铁运营；第四，当道床差异沉降达
到６ ｍｍ以上时，道床需重铺，这不但使地铁停运，
多，这些项目存在卸载、加载、抽水、降水或振动等施 工程序或因素，他们可能对地铁隧道结构产生一定 的结构变形、倾斜、位移、隆起或沉降等等影响。具 体影响有以下几种：一是可能引起隧道结构横截面 产生水平或竖向位移；二是可能引起隧道不均匀纵
２００８年增刊
置等硬软件构成监测系统另一组成部分。值得注意 的是在监测精度优于１ｍｍ的控制下，１台监测仪器 负责监测的隧道长度。＜１５０ ｍ，当被监测隧道段长度
＞１５０
ＴＣＡ２００３／ＴＣＡｌ８００自动全站仪（编号ＪＤ３、ＪＤ４、 ＪＤ５）。与上行线一样构成完整的包括动态基准导
线的自动监测系统，负责各监测段的地铁隧道结构 监测。所有点均建立在统一坐标系统中，构成一个 完整的监测系统。接到监测指令，首先用动态基准
和整体变形的必要性
应将监测点、监测断面以及监测点纳入一个统 一的坐标系统——ｘ、ｙ、ｚ、ｒ，其中：ｘ坐标方向是与 隧道壁平行的水平方向，ｙ坐标方向是与隧道壁垂 直的水平方向，ｚ坐标方向为沉降方向，ｒ为观测的
某一时刻。通过对某监测点的监测，即可测量出该 局部结构位置在某时刻（ｒ）的空间位置（Ｘ、ｙ、Ｚ）以 及变形大小量值和方向（以、ｄｙ、出）。只有统一坐标