移動(dòng)監測技術(shù)在地下開(kāi)挖工程的應用論文

　　摘 要：加強對地下工程開(kāi)外引起的地表變形檢測技術(shù)的研究，具有非常重要的理論意義和現實(shí)意義。

　　關(guān)鍵詞：移動(dòng)檢測技術(shù)；地下工程開(kāi)挖；應用

　　在社會(huì )經(jīng)濟高速發(fā)展的情況下，地面建筑的空間已經(jīng)越來(lái)越少，地面交通的擁堵問(wèn)題也日益嚴重，這就到這越來(lái)越多的大中城市開(kāi)始將解決這些問(wèn)題的目光投向了地下。地下空間作為城市的重要資源，在發(fā)達國家得到了國方面的應用，，我國城市地下空間的開(kāi)發(fā)利用已經(jīng)受到廣泛重視、城市地下工程的興建已經(jīng)成為一種趨勢。就地下鐵路來(lái)看，我國從1965年開(kāi)始修建地下鐵道，至今已有北京、天津、上海、廣州、深圳、南京等大城市建成部分地鐵，杭州、武漢等其他城市以即將或將要修建地鐵，我國的地鐵建設已經(jīng)步入快速發(fā)展階段。

　　1 地下工程開(kāi)挖對地表的危害

　　地下工程開(kāi)挖引起的地表變形對于地面環(huán)境和周邊建筑物有著(zhù)嚴重的損害。在地鐵工程施工中，地表沉降事故發(fā)生的概率很高，以深圳地鐵一號線(xiàn)的建設為例，在施工工期內，地面沉降事故占總事故的25%。事故發(fā)生地位于深圳市區繁華地段，對工程周?chē)�的建筑物以及地下管線(xiàn)產(chǎn)生一定的影響。地表沉降的主要危害：

　�。�1）沿海地區沉降使地面的雨海綿，受海水侵襲；

　�。�2）一些港口城市，由于碼頭、堤岸的沉降而喪失或降低了港灣設施的能力；

　�。�3）橋墩下沉，橋梁凈空減小，影響水上交通；

　�。�4）在一些地面沉降強烈地區，伴隨地面垂直沉陷發(fā)生的較大水平位移，會(huì )對許多地面和地下構筑物造成巨大危害；

　�。�5）在地面沉降去還有較為常見(jiàn)的現象，如深井管上升、井臺破壞，高擺脫空，橋墩的不均勻下沉等，這些現象雖然不至于造成大的危害，但也會(huì )給市政建設的各方面帶來(lái)一定影響。

　　以地鐵工程為例，進(jìn)行地標移動(dòng)監測的重要性體現在兩個(gè)方面：

　�。�1）城市地鐵工程一般位于城市的繁華地段，周?chē)�建筑物密集，各種地下管線(xiàn)縱橫復雜交錯，一旦沉降事故發(fā)生，將可能造成建筑物開(kāi)裂、傾斜、地下管線(xiàn)斷裂等事故，影響市民正常生活，造成各種糾紛、進(jìn)而影響工程施工的進(jìn)度，增加工程的費用。

　�。�2）沉降事故在地鐵工程的施工中屬于多發(fā)事故.同時(shí)其發(fā)生的直接表現為地下隧道拱頂的下沉或塌陷，而這種塌陷的發(fā)生又多于圍巖涌水、涌泥，支護失效，工程爆破等原因引起。這些原因的存在和發(fā)生，導致施工現場(chǎng)的人員傷亡、設備破壞、進(jìn)而影響工程進(jìn)度，增加工程費用、造成嚴重的后果。

　　可以看出，事故的多發(fā)性和事故后果的嚴重性，使沉降事故成為地鐵施工中的重大風(fēng)險因素，對地鐵工程地表移動(dòng)監測與預測的研究是十分必要的。

　　2 地表變形監測技術(shù)

　　隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，地表變形的監測方法也有了更多的選擇。由于地下工程開(kāi)挖引起地表變形的問(wèn)題關(guān)系重大，涉及到公眾財產(chǎn)和人身安全，因此數據需要具有比較高的精度和較高的觀(guān)測頻率，因而對于觀(guān)測速度的要求也比較高。

　　在區域性變形監測方面，GPS已成為主要的技術(shù)手段。近10年發(fā)展起來(lái)的空間對地觀(guān)測遙感技術(shù)——合成孔徑雷達干涉測量，在檢測地震變形、火山地標移動(dòng)、冰川飄逸、地表沉降、山體滑坡等方面，實(shí)驗結果的精度已達到cm或mm級，表現出了很強的技術(shù)優(yōu)勢。

　　在地下工程開(kāi)挖地表變形監測中采用靜態(tài)GPS方法，連續觀(guān)測4~6h，可達1mm左右的測量精度。在大壩、橋梁、滑坡的變形監測中，自動(dòng)高精度全站儀也得到廣泛應用，自動(dòng)全站儀可以自動(dòng)尋找目標，在計算機控制下可定時(shí)對一系列變形點(diǎn)自動(dòng)觀(guān)測，并將觀(guān)測數據傳輸給檢測中心處理。新型的機關(guān)掃描儀采用漫反射測距，測距精度為3~5mm，測量距離已達幾百米之遠，可在短時(shí)間內獲得建筑物的影響和點(diǎn)陣的三維坐標，因此，在拱壩、橋梁、高邊坡的變形監測中有較好的應用前景。但是精密水準測量依然是高精度高程信息獲取的主要方法。 北京地鐵一號線(xiàn)的地下和地表變形監測工作主要采用傳統的精密水準測量方法來(lái)完成。監測工作采用了高精度的靜力水準儀，在各個(gè)檢測點(diǎn)上安裝了這種造價(jià)昂貴的水準儀，測量精度可以達到0.1mm。每10min采集一次數據，直接和電腦相連接，可以實(shí)現24小時(shí)自動(dòng)實(shí)時(shí)監測。面監測點(diǎn)的平面坐標測量則使用leica公司生產(chǎn)的TCA1800全站儀，測距精度可以達到1+2ppm，測量精度可以達到1秒，采用這些高精度的測量?jì)x器可以基本保證測量的精度要求和速度要求。

　　2001年廣州市廣州地鐵總公司批準了“非地鐵施工時(shí)地鐵結構變形監測”的科研項目，采用TCA2003全自動(dòng)化全站儀為基礎組成的自動(dòng)變形監測系統，可以24小時(shí)無(wú)人值守，連續監測運行中的地鐵隧道變形，且每次監測可以在地鐵運行間隔內迅速完成。監測到的數據可以實(shí)時(shí)提供給施工方，已指導當前及下一步的施工，在工程應用中取得了良好的效果。

　　一個(gè)完整的自動(dòng)化動(dòng)態(tài)監測系統是指在無(wú)需操作人員干預的條件下，實(shí)現自動(dòng)觀(guān)測、記錄、處理、存儲、報表編制、預警預報等功能。它由一系列的軟件和硬件構成，整個(gè)系統配置包括TCA自動(dòng)化全站儀、棱鏡、通訊電纜及供電電纜、計算機與專(zhuān)用軟件。

　　系統特點(diǎn)：

　�。�1）在無(wú)人值守的情況，可以實(shí)現24小時(shí)連續自動(dòng)檢測，列車(chē)運行時(shí)，系統也可以自動(dòng)進(jìn)行監測，克服了傳統測量方法的不足，節約了大量的人力，為地鐵安全運營(yíng)應提供了保障。

　�。�2）建立高精度的基準點(diǎn)，采用實(shí)時(shí)差分式測量方案，可以最大限度的減弱或者消除誤差因素，從而大幅度提高測量結果的精度。變形監測點(diǎn)位精度優(yōu)于1mm。

　�。�3）實(shí)時(shí)進(jìn)行數據處理、數據分析、報表輸出及提供圖形等。

　�。�4）遠程監控，實(shí)時(shí)報警。

　�。�5）在短時(shí)間內同時(shí)測得點(diǎn)位的三維坐標，可根據設計方案的要求做全方位的預報。

　　三維激光影像掃描儀技術(shù)是20實(shí)際90年代中期出現的一項高新科技，是繼GPS空間定位系統之后的又一項測繪技術(shù)新突破。是一種嶄新的革命的測量工具。三維激光影像掃描儀小型便攜，精確高效，安全穩定，可操作性強，能在幾分鐘內對多感興趣的趨于建立詳盡準確的三維立體影像，能提供準確的定量分析，可廣泛應用于各相關(guān)領(lǐng)域。三維激光影像掃描技術(shù)，作為一種全新的測繪技術(shù)，具有許多新的特性及功能，將其引入到變形監測領(lǐng)域，探索其在該領(lǐng)域內的應用方法及理論。將具有及其現實(shí)的意義。盡管?chē)鴥韧庖延袑⒃摷夹g(shù)應用于構筑物的變形及安全監測的先例，但與其配套的理論和方法仍然欠缺，迄今為止，尚未發(fā)現有相關(guān)的論述基于三維激光影像掃描技術(shù)的變形監測的較為系統的文獻。

　　3 結束語(yǔ)

　　城市地下空間的開(kāi)發(fā)利用既是調節城市土地利用結構，擴充城市空間容量的重要手段，，也是建立現代化城市綜合交通體系、防災救災綜合體系的重要途徑，同時(shí)也是城市基礎設施現代化建設的主要方法�？梢哉f(shuō)，沒(méi)有城市地下空間開(kāi)發(fā)利用就沒(méi)有城市的可持續發(fā)展。通常，若地面各項變形的預計結果均大于或部分大于該建筑物保護等級所允許的最大變形值，又不擬采用適當的保護措施，則建筑物將遭到較大的損害，甚至遭到破壞。因此，加強對地下工程開(kāi)外引起的地表變形檢測技術(shù)的研究，具有非常重要的理論意義和現實(shí)意義。地下工程開(kāi)挖地表移動(dòng)監測技術(shù)的研究對于我國目前處于高速發(fā)展的大中城市的快速發(fā)展和社會(huì )的穩定與和諧具有非常重大的意義，實(shí)際應用前景非常廣闊。

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