地铁隧道自动化监测方案.pdf

上海华桓电子科技有限公司 2012/4/1 地铁隧道沉降自动化 监测方案 1 公司：上海华桓电子科技有限公司 地址：上海市嘉定区嘉罗公路1661弄8号402 网址： 电话传真邮箱：shhhdz112 邮编：201808 地铁隧道沉降自动化地铁隧道沉降自动化 监测方案监测方案 上海华桓电子科技有限公司上海华桓电子科技有限公司 2012/4/12012/4/1 2 公司：上海华桓电子科技有限公司 地址：上海市嘉定区嘉罗公路1661弄8号402 网址： 电话传真邮箱：shhhdz112 邮编：201808 目目 录录 一、 回顾事故案例. 3 二、 安全监测的必要性及目的 . 4 三、 现场项目 . 4 四、 监测项目执行的技术标准依据和遵循的原则. 4 五、 项目具体设计方案 . 5 六、产品选型（静力水准仪） . 6 61 原理 . 6 6.2 技术参数. 8 6.2.1 参数 . 9 6.2.2 特点 . 9 6.3 安装方法. 10 6.3.1 隧道、桥梁、路基沉降监测 . 10 七、采集系统 . 12 7.1 产品优势 . 12 7.2 技术指标. 12 3 公司：上海华桓电子科技有限公司 地址：上海市嘉定区嘉罗公路1661弄8号402 网址： 电话传真邮箱：shhhdz112 邮编：201808 一、一、 回顾事故回顾事故案例案例 1、2008 年11 月18 日 8:56 杭州地铁施工现场坍塌 2、大连地铁施工路面塌陷 4 公司：上海华桓电子科技有限公司 地址：上海市嘉定区嘉罗公路1661弄8号402 网址： 电话传真邮箱：shhhdz112 邮编：201808 二、二、 安全监测的必要性安全监测的必要性及目的及目的 从施工事故案例图片中可以看出地铁隧道结构变形监测的特殊性、 周 期性和长期性。导出现在做安全监测的必要性。监测中信息管理是地铁隧 道结构变形监测中一项重要的工作。为了高效、准确地管理监测信息，及 时分析预报地铁隧道结构的稳定状况，静力水准仪自动化监测系统定制了 一套具有变形监测资料存储、预处理、管理分析、可视化分析及限值预警 等功能的信息管理系统，保证了准确及时快速的数据处理和信息反馈。无 论在施工期还是在运营期都要对其结构进行变形监测，以确保主体结构和 周边环境安全。 三、三、 现场项目现场项目 1、 基准点、仪器安置点选址 2、 监测隧道断面布置 3、 通讯系统布置 4、 通讯设备调试 5、 控制网测设，获取监测点初始化数据 6、 系统调试运行 四、四、 监测项目执行的技术标准依据和遵循的原则监测项目执行的技术标准依据和遵循的原则 （1）建筑变形测量规程（DGJ/T8-97） （2）工程测量规范 （GB50026-93） （3）地下铁道、轻轨交通工程测量规范（GB50308-99） （4）建筑基坑支护工程技术规程（DBJ/T15-20-97） 5 公司：上海华桓电子科技有限公司 地址：上海市嘉定区嘉罗公路1661弄8号402 网址： 电话传真邮箱：shhhdz112 邮编：201808 五、五、 项目具体设计方案项目具体设计方案 1、安装剖面示意： 2、隧道架构图 6 公司：上海华桓电子科技有限公司 地址：上海市嘉定区嘉罗公路1661弄8号402 网址： 电话传真邮箱：shhhdz112 邮编：201808 六、产品选型（静力水准仪）六、产品选型（静力水准仪） 6 61 1 原理原理 静力水准仪由液缸、浮筒、精密液位计、保护罩等部件组成。适用于测量参考点与 测试点之间土体的相对位移，主要用于各种过渡段线形沉降，沿纵向对结构物之间的沉 降差进行监测。 静力水准仪利用连通液的原理，多支通用连通管连接在一起的储液罐的液面总是在 同一水平面，通过测量不通储液罐的液面高度，经过计算可以得出各个静力水准仪的相 对差异沉降。 假设共用 1 n 个观测点。各个观测点之间已用连通管连通。 安装完毕后初始状态时各测点的安装高程分别为 Y01Y0i Y0jY0n ,各测点的液面 高度分别为 h01h0ih0jh0n 。 7 公司：上海华桓电子科技有限公司 地址：上海市嘉定区嘉罗公路1661弄8号402 网址： 电话传真邮箱：shhhdz112 邮编：201808 对于初始状态，显然有： 当第 k 次发生不均匀沉降后， 各测点由于沉降的而引起的变化量分别为： h1 hihjhn ，各测点的液面高度变化为 hk1hkihkjhkn 。 由于液面的高度还是相同的，因此有： 第 j 个观测点相对于基准点 i 的相对沉降量为： 由式（2）可以得出 由式（1）可以得出： 将式（5）代入式（4），即可得出第 j 个观测点相对于基准点 i 的相对沉降量： 8 公司：上海华桓电子科技有限公司 地址：上海市嘉定区嘉罗公路1661弄8号402 网址： 电话传真邮箱：shhhdz112 邮编：201808 由式（6）可以看出，只要能够测出各点不同时间的液面高度值，即可计算出各点 在不同时刻的相对差异沉降值。 安装完毕待液面稳定后，可以先对传感器调零，此时各个液面的初始高度值（偏差 值）均为零，于是式（6）可以简化为： 即只需读出各个静力水准仪的偏差值，相减即可立即求出各点之间的差异沉降。 6.6.2 2 技术参数技术参数 9 公司：上海华桓电子科技有限公司 地址：上海市嘉定区嘉罗公路1661弄8号402 网址： 电话传真邮箱：shhhdz112 邮编：201808 6.6.2.12.1 参数参数 精度：0.1mm 量程：80-100mm 分辨率：0.01mm 工作温度：-20+80 长：330mm 直径：150mm 6 6. .2 2.2.2 特点特点 HD-2NJ103-1 为公司新一代静力水准仪，其特点如下： 1、稳定性好、抗干扰能力强 2、受外界环境影响小，如温度、湿度等： a、传感器可自动进行实时温度补偿，提高传感器在不同气候条件下的适应性及 监测数据的准确性。 10 公司：上海华桓电子科技有限公司 地址：上海市嘉定区嘉罗公路1661弄8号402 网址： 电话传真邮箱：shhhdz112 邮编：201808 b、传感器有四层隔温处理，可降低阳光直射和昼夜温差对其影响 3、体积小，因工程安装位置有限制，对比之前产品（HD-2NJ103）其做到量程不变， 高度降低 130mm，更便于地铁沉降监测 4、气密性好：可适用于地铁运营监测，可忽略地铁呼啸而过时隧道气压变化对其 影响 5、防雷性好：加装过电保护芯片可实现自恢复。 6、有自动生成的全球唯一编号，同时内置电子标签（包含产品规格、型号、参数、 生产日期等信息），用户还可根据传感器的安装位置自行设置自编号（如具体 安装位置）等内容，方便用户快捷、准确地识别和定位传感器。 6.6.3 3 安装方法安装方法 6.6.3.13.1 隧道、桥梁、路基沉降监测隧道、桥梁、路基沉降监测 （1）安装时间及位置确定 在路基及各种过渡段结构物均施工完成后， 再选择无雨、 雪天气进行开挖埋设。 根据设计方案，在结构物施工完成后利用全站仪进行定位测量，同时确定好水平基 准点（相对不动点）、沉降观测点。 （2）安装方法及注意事项 A、准备工作：测量出各沉降测试点标高。通过标高数据，确定沉降观测点安装 孔开挖深度，确保沉降观测点与基准点标高一致（即在同一水平面上），基准点也 可略低于沉降观测点（一般为全量程 30%左右），以充分利用其量程范围。将各沉 降测试点之间挖一条沟槽，用以埋设连通管。准备好安装时要用到的扳手、生料带、 注水工具，液、气管，防冻液（冰点-25），硅油，气管接头，纯净水，PVC 钢丝 软管，读数仪，水平尺。将防冻液跟纯净水按3:1 的比例调配好。 B、根据各测试点的距离，剪切好适当长度的液、气管（根据设计要求，静力水 准仪一般布置在桥台与路基结构物分界处两侧的线路中心线上，每侧各一个，相距 2m）。将其套上钢丝软管，并将液、气口裹好生料带。用液管和接头将所有静力水 准仪液口连接通（接头带内丝端接液管，另一端接水管）。用堵头封闭静力水准仪 的气口和末端液口。 11 公司：上海华桓电子科技有限公司 地址：上海市嘉定区嘉罗公路1661弄8号402 网址： 电话传真邮箱：shhhdz112 邮编：201808 C、在输入防冻液时，把首、尾两端沉降计的气口打开，将其形成高低差，往高 端水准仪（首端）输液口进行灌注已调配好的防冻液，另一端则排气（注意只能一 直从选定的一端灌注防冻液，否则连通管内的空气无法排尽），灌注适量防冻液后， 把静力水准仪、液管同时一起放入安装孔内、沟槽中，用地脚螺栓将静力水准仪固 定好，并用水平尺确定其水平，打开其它静力水准仪气口。在液位表面倒上适量硅 油，防止液体水气蒸发。 D、 用读数仪读出各静力水准仪的读数， 来判断各静力水准仪是否处于要求的合 适位置（基准点和各沉降观测点的静力水准仪液位浮至全量程的中间值即可，若基 准点是略低于各沉降观测点全量程 30%左右，就只使各沉降观测点的静力水准仪液 位浮至全量程中间值偏下 15%左右，基准点高于中间值偏上 15%左右），若不够，则 填加至要求液位为止。 E、加液完备后，用气管和接头将各静力水准仪气口连接通（接头带内丝端接气 口，另一端接气管）。将首端静力水准仪的气口、输液口及尾端静力水准仪的气口 用堵头封闭，检查液、气管各连接头密封情况是否完好，必须保证其完全密封。 F、连接好各静力水准仪数据线。并用 PVC 钢丝软管护套好，布于布管沟槽内 G、 装好静力水准仪的保护罩， 对安装孔和布管沟槽进行回填至碾压面， 并压实。 记录好各静力水准仪埋设位置、编号、天气、埋设人员。 H、制作标示牌，插在静力水准仪安装位置及其连通管布管位置，以作标示。在 静力水准仪上方填筑层较薄的情况下， 仪器附近 1m 范围内土方或碎石应用人工摊平 及小型机具碾压不得采用大型机械推土碾压。并派专人负责看管。以防静力水准仪 及总线因施工或自然因素而破坏。 J、校零、取初值 进行校零，并存档。做好静力水准仪安装台帐。 K、根据测试要求进行测试 若连通静力水准仪用自动采集系统进行数据采集，校零后，将电源、数据总线对 接于总线接口数据采集模块接线端子，设定自动采集。 12 公司：上海华桓电子科技有限公司 地址：上海市嘉定区嘉罗公路1661弄8号402 网址： 电话传真邮箱：shhhdz112 邮编：201808 七、七、采集系统采集系统 7.7.1 1 产品优势产品优势 数据发送到监控中心，软件自动对测量数据进行换算，直接输出监测物理量利 用GPRS 无线网络进行数据传输或者内部局域网方式，完成对传感器数据的采集和 监控。传感器通过 GPRS 接入INTERNET 网，软件可设置上线报警命令，手机短信报 警能够时时掌控，PC 接入 INTERNET 网络就可进行数据采集和监控。现场供电方式 可采用75w 太阳能电池板，采集箱内装配 12v 锂电电池满足长期监测使用， 电池使 用寿命2 年。本系统支持高压过电保护，内置防雷 控制器。 1、无线传输距离可达 315 公里（可扩大），采用 GPRS 方式传输距离不受限制 2、 有线方式、无线方式可通用 3、总线式连接大量减少现场连线，降低成本，操作时易于找错和维护，工作时易于 保护，便于施工 4、可同时传送50 个静态传感器的数据 5、可24 小时持续测量和传送数据 6、多种供电方式：市电、锂电池、太阳能（可连续不间断使用） 7、可实现多发一收 7.2 7.2 技术指标技术指标 连接方式 串联 电源远程管理 无线方式 GPRS/或者点对点 组网方式 50 个节点组网 传输距离 （GPRS）/点对点 频率测量范围 600Hz4000Hz 自动平衡范围 :15000(应变计阻值的1.5%); 分辨率 1 供桥电压 (DC):2.000V0.1%; 13 公司：上海华桓电子科技有限公司 地址：上海市嘉定区嘉罗公路1661弄8号402 网址： 电话传真邮箱：shhhdz112 邮编：201808 测量分辨率 0.1Hz 温度分辨率0.1 0.1 工作温度 2080