香港地鐵荃灣西站自動化監(jiān)測系統(tǒng)

糯扎渡水電站位于云南省普洱市翠云區(qū)和瀾滄縣交界處的瀾滄江下游干流上，是瀾滄江中下游河段八個階 梯規(guī)劃的第五級,。水庫正常蓄水位812 米，水庫總庫容237.03 億立方米，電站裝機(jī)容量為5850MW（9 × 650MW），平均發(fā)電量239.12 億千瓦時；是亞洲最高、世界第三高的心墻堆石壩電站，壩頂高程 821.5 米，壩頂寬度18 米。

位于香港荃灣西站的 TW7 區(qū)域，已規(guī)劃修建新 城市基礎(chǔ)設(shè)施，建筑物非 常靠近已建的MTR（軌道 交通鐵路，香港快速軌道 交通系統(tǒng)）隧道和站臺， 而MTR 的任何變形都將威 脅到成千上萬乘客的生 命，所以必須安裝一套保 障安全的自動化結(jié)構(gòu)監(jiān)測 系統(tǒng)（ADMS）。

建設(shè)項(xiàng)目的監(jiān)測由一 家荷蘭公司承擔(dān)，方案采 用的是徠卡自動化監(jiān)測解 決方案，因?yàn)閺瓶▽?shí)時監(jiān) 測系統(tǒng)可以連續(xù)探測任何 形變，對任何可能發(fā)生的 事故提供報警，可以監(jiān)測因土壤和打樁工程引起的 變形。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)和安裝

隧道監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)始于 2009 年，花費(fèi)2 個月的時 間完成設(shè)計(jì)、準(zhǔn)備、安裝 和測試。系統(tǒng)包括6 臺高 精度徠卡TM30 全站儀，2 臺電1 臺備用電腦，42 個 控制點(diǎn)棱鏡和234 個監(jiān)測 點(diǎn)棱鏡。全站儀和棱鏡的 位置都是經(jīng)過仔細(xì)選擇 的，以平衡測量范圍、效 率和項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)。全站儀沿 著一條400 米長的地鐵隧 道進(jìn)行布置，2 臺為一組， 共3 組，每組中的一臺全 站儀用來檢測上行線，另一臺監(jiān)測下行線（見表 4）。監(jiān)測棱鏡安裝在靠近 架空的線路電纜處，隧道旁 和靠近人行道的位置。每個 棱鏡與全站儀必須保持通 視，且要保證和軌道、線纜 間的安全距離。

通訊

全站儀和專用的監(jiān)測電腦之 間采用光纖建立通訊，電腦 放置在獨(dú)立的辦公室，配以 工作站系統(tǒng)，安裝GeoMoS 軟件。GeoMoS 軟件進(jìn)行 TM30 的控制，數(shù)據(jù)收集， 分析和可視化，另外使用了 第三方網(wǎng)絡(luò)平差軟件。為確 保系統(tǒng)可靠性，采用了不間 斷電源供給（UPS），以減 少電源中斷和數(shù)據(jù)頻繁備份 的問題。由于火車頻繁地靠 近儀器運(yùn)行，可能導(dǎo)致無法 預(yù)測的位移，或灰塵覆蓋住 棱鏡，所以定期維護(hù)和檢查，包括每2 周清潔一次光 學(xué)棱鏡，保證了系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn) 定精確。

監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)

穩(wěn)定的控制點(diǎn)棱鏡沿著隧道 安裝，一部分在監(jiān)測區(qū)域 外，一部分在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)。 由于不是每臺全站儀都能與 外面的控制點(diǎn)通視，所以非 常有必要納入外面的控制點(diǎn) 進(jìn)行整網(wǎng)的平差，這樣區(qū)域 內(nèi)的控制點(diǎn)就可以更新坐標(biāo) 了。因此，在每個完整的監(jiān) 測周期開始前，全站儀會測 量所有的控制點(diǎn)，這些測量 都用于計(jì)算網(wǎng)絡(luò)平差。全站 儀站點(diǎn)和監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的控制 點(diǎn)坐標(biāo)采用平差結(jié)果進(jìn)行更 新。然后徠卡GeoMoS 軟 件基于更新后的控制點(diǎn)測量 監(jiān)測點(diǎn)。這種完整的測量周 期，包括穩(wěn)定的控制點(diǎn)和監(jiān) 測點(diǎn)，每2 小時重復(fù)一次。

目標(biāo)：

§       隧道變形監(jiān)測

客戶：

§       香港地鐵

時間：

§       2009 至今

地點(diǎn)：

§       香港

項(xiàng)目概況：

使用設(shè)備和軟件

§       徠卡 TM30

§       徠卡L 型棱鏡

§       徠卡 GeoMoS 監(jiān)測器/分析器

§       網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器用于數(shù)據(jù)查看

§       第三方平差軟件

§       通訊光纖

挑戰(zhàn)：

§       監(jiān)測距離達(dá)400 米

§       安裝設(shè)備距離鐵路設(shè)施要保 持一定的空間

§       要求系統(tǒng)完全自動化、可 靠，因?yàn)檫M(jìn)入現(xiàn)場困難

優(yōu)勢：

§       保障地鐵每天安全運(yùn)行 及時反映任何變形，避免地 鐵隧道/站的停運(yùn)

變形數(shù)據(jù)

監(jiān)測數(shù)據(jù)可通過因特網(wǎng)實(shí)時 呈現(xiàn)，經(jīng)過授權(quán)的監(jiān)測人員 可以登錄到監(jiān)測系統(tǒng)，查看 變形值和系統(tǒng)狀態(tài)。另外， 終端用戶可以通過網(wǎng)頁界面 訪問監(jiān)測數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)通 過簡單易懂的圖表和數(shù)字化 的變形報告呈現(xiàn)。

報文通信系統(tǒng)

為了能夠?qū)?xiàng)目區(qū)域中任何 突發(fā)情況作出快速響應(yīng)，現(xiàn) 場采用一套報文通信系統(tǒng)。 當(dāng)測量的位移超出設(shè)定的限 差時，這套系統(tǒng)自動通過email 通知相關(guān)負(fù)責(zé)人。這些 限差值由測量員預(yù)先設(shè)置， 當(dāng)結(jié)果超限，負(fù)責(zé)的測量員 排查超限原因，確認(rèn)測量結(jié) 果是否是異常值，人為錯 誤，施工行為或真實(shí)位移。

結(jié)論

在最近幾十年里，自動化變 形監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用在了香港各 種各樣的項(xiàng)目中，多次驗(yàn)證 了該系統(tǒng)可以有效預(yù)防事故 的發(fā)生。