沈阳地铁一号线住宅楼不均匀沉降无线监测

1、 沈阳地铁一号线住宅楼不均匀沉降无线监测发布者：xlk     发布时间：2008-12-16 14点13点39    阅读：3次 无线沉降监测技术在沈阳地铁施工过程中的应用前言地下隧道施工过程中，不可避免的要经过地表桥梁、铁路、居民小区等重要建筑物，为了在施工过程中能及时准确的获取地表建筑物、构筑物的不均匀沉降信息，为地下施工及以后的设计提供必要的指导，进行大量、实时性的沉降监测具有十分重要的意义。本文介绍了一种新型的地表不均匀沉降的监测仪器，并通过在沈阳地铁1号线的实际应用，证明了该种监测设备的实用性

2、、实时性。目前用于地表沉降监测的常规仪器为水准仪，由于地铁施工的特殊性，地下施工与地表沉降密切相关，地下施工需要及时的获取地表关键点的沉降量，因此，用传统的水准测量方法不仅费时、费力，得到的数据也不能立即反馈给地下施工决策层，再者，因为地表沉降测量时一般为了满足测量速度的要求，往往采用半测回的观测方法（测量结果缺乏校核），加上人为、天气、光线等因素对测量精度都有一定的影响，对于地下施工的实时指导意义不大。因此对于通过重要建筑物的地下施工迫切需要一种实时、高效、准确的监测设备。概况：1.1总体概况：1.2测区基本情况介绍在本次监测项目中，地下循构通过一居民小区8号楼，隧道边缘与楼房距离最近处仅1

3、.5米，对于在施工过程中对此楼房进行实时的沉降监测则显得尤其重要，本次监测采用了KLA003型无线沉降监测系统。监测原理KLA003型无线沉降监测系统是中国科学院力学研究所与北京科力安监测技术有限公司共同研发的新一代沉降监测系统，该系统具有全天候工作、无人值守、可回收再利用等优点。于2006年首次应用于北京十号线的地表监测并取得了很好的效果。2.1沉降监测原理(1)在待测点处分别设置若干个装有适量液体的储液筒，所有储液筒之间通过管道相互连通；(2)在每个储液筒中设置悬浮于所述储液筒内液面上的浮子，浮子是通过配重被浮起；(3)当该测点发生地面沉降后，测量出每个测点处浮子在液体中的垂直高度的变化，

4、液位传感器精度可达0.02mm，系统精度0.3mm；(4)设定其中一个储液筒为基准筒，该基准筒处不发生地面沉降或者该点的地面沉降量利用常规方式测量；(5)根据每个测点处浮子的变化值，以基准筒或该基准筒的地面沉降值为基础，计算出各个测点处的地面沉降量。 图2 沉降监测原理图2个平面的高差仅仅取决于容器内的液位高度，测得液位高度就可以获得高差。根据这一原理，可将平面的沉降问题，用测量液位的方法解决。2.2系统结构数据采集模块由内部定时器控制，按时采集位移传感器的位移变化量，从而得到液面的变化量，根据系统内部液体总体积不变的原则并参考不动点的液位变化计算出各点的相对沉降量，采集到的数据经G

5、SM网络发送至接收模块通过R45接口与计算机相连，从而用上位机对数据进行处理得到位移曲线直观的反映给用户，实现的位移的无人值守实时监测。本设计结构旨在建立一个基于目前技术领先的通讯与GPRS/GSM平台的智能安全监测系统，整个系统充分体现高新科技与实际应用集成的思想，符合信息时代高集成度、高信息化、高智能型的发展需求，系统设计在一个较高的起点上充分保证系统的可扩展性、可维护性，具备准确的信息处理及判断能力，并有一定的超前性。下图是静态液位型监测系统的结构工作流程，每个仪器采用12V直流电源，RS232串口连接采集与发射模块实现数据通讯，在实际应用中，当监测时间很长时（如1年），配备15W太阳能

6、电板，这样整个监测系统现场部分在不需外接电源情况下仍能正常工作，可实现远程参数修改，具有很好的独立性。 图3 静态液位沉降监测系统框架监测方案3.1点位的布置在测区内选取一相对稳定的参考点做为基准，其它各测点与基准点相连接，通过实时测量各测点与基准点的相对位移变化（高程方向）从而得出楼体各点沉降、整体倾斜信息。附图1是本次楼顶监测点位布置（详见附图）：该系统由6个监测点、数据采集模块、无线发射模块及数据接收模块等组成，图中地下盾构机经过8号楼东南角，最近处距楼仅1.5米，为了更好的监测此楼的沉降情况，在楼顶四角及中部分布了6个监测点，选择西北角（6号测点）为基准参考点，其它各点与其相

7、比较得到各相对沉降量。3.2周期设定考虑到监测的重要性，地表安全监测意义重大，施工过程中需实时的获取此楼的不均匀沉降，开始时设置采集周期为20分钟一次，待循构通过后，视情况对采集周期进行调整。测试数据与分析3.1数据采集6套监测设备于2007年6月21日安装调试完成，截止到6月29日，对楼顶进行不间断的数据采集，得到监测数据500组，下面是这些数据得到的各点沉降曲线.3.2数据分析3.2.1数据可靠性分析：在设备安装过程中，为了验证监测数据的正确性，在每个监测点内安装了两个水位传感器，上面的6幅图中可以看出，分别采集两个传感器所得到的数据曲线完全重合，其值真实的反映了每个监测点仪器内部水位的变

8、化情况，从数据采集、传输的角度来讲，数据是完全可信的。3.2.2系统基准点的确认：图4至图9，前五点曲线均有不程度的下沉，唯6号测点有上扬趋势，由总的水体积不变的原则，结合沉降监测的经验，测点一般不会出现隆起的情况。唯一的情况就是15号点沉降而6号点未发生沉降或沉降量最小，因此选择此点做为基准点是正确合理的，这也符合离隧道越远受影响越小的常识；3.2.3曲线的周期性起伏：各点的曲线图中，每条曲线都有以天为单位的起伏情况，数据起伏的来源有两个：一为监测系统自身对温度变化的反应，二为楼房墙体受温度变化影响产生的伸缩。对于砖砌体的结构，砖砌体的线膨胀系数5×10-6/，是混凝土的一半，本次

9、监测为一7层砖混居民楼，楼高约20米，对应1的伸缩量约为0.1毫米。沈阳6月份每天温差为10左右（墙体表面温差会更大），最高温、最低温墙体的伸缩量约为1毫米，处在向阳面的1号点、3号点的图中可以很明显的看出每天有约1毫米的波动；2号点和4号点因处于阴面所以墙体受温度变化的影响较小，约为0.5毫米；5号点在一天当中所受阳光照射时间最长（夕晒）故此面墙体的变化量最大。说明了监测系统能够真实的反映的楼顶沉降，也说明了温度变化对于系统本身的测量精度影响不大。3.2.4各测点沉降量分析：因系统所测量为小区域内不均匀沉降，故各点的沉降数据都是相对的，现假定测点6为基准点，则其它五点的沉降量即为各数据减去基

10、准点数据，这样可以得到每一点的相对沉降量，如下图： 表1：沉降量统计日期测点沉降量(mm)2007-6-291-7.192007-6-292-1.312007-6-293-6.192007-6-294-2.302007-6-295-3.042007-6-2960.00  结论4.1六个测点中，沉降最大者位于墙体近循构一侧1、3、5号点，沉降分别为-7.19mm、-6.19mm、-3.04mm，其沉降速率正在逐渐趋于平缓。沉降最小点为测点6，这一结论符合离隧道越远受影响越小的规律；4.2温度的变化对于系统测量地表沉降有一定影响，其来源主要是楼体四周墙体不均匀的温度变化，导致楼顶周期性起伏，系统自身受温度变化影响较小一般可忽略不计。在以后的同类监测中应提前考虑，测量沉降量同时增加温度传感器，结合具体材料的线膨胀系数