高铁建设项目管理信息系统隧道监测信息系统开发技术方案.docx

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高铁建设项目管理信息系统隧道监测信息系统开发技术方案

《铁路建设项目管理信息系统》之《隧道监测信息系统》

高铁建设项目管理信息系统---隧道监测信息系统

深圳市好域安科技有限公司

关键词

激光测距位移检测自动检测自动采集数据远程监控实时分析数据库数据采集终端信息系统数据自动存储

产品描述

1）本系统采用激光测距方式对隧道内部位移变化进行自动监测，一次安装到位后自动采集数据，省去人工监测室耗费大量人力、物力和时间。

数据采集设备轻巧，利于现场设备安装、调试，便于设备的维护。

2）利用数据采集终端实时自动采集，无需人工操作数据采集终端。

3）利用卫星通讯，将采集到的数据实时上传到监测信息系统平台数据库，采用无线传输无需大量布置线路。

4）利用互联网介入监测信息系统数据库平台，可远程监控数据采集并实时分析。

5）对采集的数据自动存储，可随时调取采集的数据和分析结果。

6）隧道自动监测系统数据采集终端系统工作稳定，受振动、烟尘等其他施工环境影响较小，测试数据精度高，理论精度可达到0.3mm。

适用领域

铁路隧道、公路隧道、地铁建设、大型建筑物、桥梁建造、文物保护等。

现场演示报告

好域安科技“高速铁路检测项目课题组”协助拟定

2008年3月26日

1.试验隧道工程概况

**隧道位于**高速铁路第六合同段,为双洞单向行驶隧道，设计时速350km/h，隧道建筑限界10.25m×5m。

本次试验选择在隧道左线出口ZK27+465~ZK27+510段。

隧道区属亚热带大陆季风性气候、冬无严寒、夏秋炎热、四季分明，灾害性气候主要为春旱，冰雹和暴雨；隧道所处地貌为溶蚀～侵蚀山地；隧道区岩石主要为泥岩、粉砂岩、砂岩，不具备岩溶发育条件；隧道区内出露的地层岩性、含水介质特征及地下水动力条件，区内地下水类型为碳酸盐岩岩溶水、基岩裂隙水和第四系松散层孔隙水三种，地下水于山岭两侧分别排往**河和**河，隧道区地下水表现为管流、线流及滴水。

2.现场工作情况

2008年01月17日到达**高速铁路**隧道施工现场，在施工方的帮助下了解现场施工概况，基本确定现场测试方案，当晚进行测试设备室内调试，确保设备及系统能正常工作。

2008年01月18日到现场按计划进行测点布设工作，一切安装完毕后进行现场洞内洞外测试检验，设备安装就位，测试数据正常、稳定。

后由于天气原因演示无法继续进行。

2008年02月24日再次到现场确认设备是否损坏及其受施工的影响情况，对已经被施工中机械破坏的设备重新安装、校正，确保设备能正常工作，并进行了洞外测试检验，测试数据正常、稳定。

2008年02月26日，现场给部信息中心和**公司展示整个系统的现场设备安装情况、数据采集和数据传及分析处理等过程，并最终形成现场测试演示报告，达到了预期演示效果。

3.试验内容

3.1.位移测点布置

根据**隧道的施工现状，最后在隧道拱腰进行位移测点布置和设备安装，具体测点布置和设备如下表：

位移测点布置和设备安装表

序号

里程

测点编号

围岩级别

安装位置

设备类型

1

ZK27+465

ZC06-SL-TC001

Ⅲ

拱腰

发射装置

2

ZK27+490

--

Ⅲ

拱腰

接收装置

ZC06-SL-TC002

Ⅲ

拱腰

发射装置

3

ZK27+510

--

Ⅲ

拱腰

接收装置

1）激光发射装置的埋设

利用冲击钻在隧道初期支护上打孔到适当深度，然后安装激光发射器，调整激光发射杆使激光束照到接收装置屏面上的适宜位置，最后固定激光头。

2）接收装置的埋设

按照接收装置底座上预留安装孔的尺寸、位置，利用冲击钻在隧道初期支护上（大致与发射装置在同一高度）打孔至适宜深度，然后安装、调整，使其在纵向保持水平，最后固定。

3）调整激光光斑使其落在接收装置屏面上的适宜位置。

4）安装激光发射装置保护罩。

5）测点传输线安装布置沿隧道壁固定，总线沿隧道动力电缆线铺设到洞外。

现场安装示意图如下：

位移测点布置和设备安装图

（一）

位移测点布置和设备安装图

（二）

位移测点布置和设备安装图（三）

3.2.数据采集与上传

数据采集在隧道出口现场利用现场数据采集终端完成自动采集，利用现场卫星通讯的条件，本系统能够实现对自动采集的数据实时上传至隧道监测信息系统平台数据库，同时利用internet网，只要在能够访问internet网的任何地方，均可以看到现场监控量测的数据以及隧道周边的位移变化趋势，从而真正意义上实现了远程监控量测的目的，以供隧道监测信息系统平台统计分析。

现场数据采集图

采集数据上传图

3.3.数据分析

（1）隧道自动监测系统测试数据分析

从年前及近两日天采集的数据来看，ZK27+490断面ZC06-SL-TC002测点测试数据真实、可靠。

具体见隧道监测信息系统分析结果：

ZK27+490测点数据图

ZK27+490测点数据图

利用隧道自动监测系统进行测试：

ZK27+490断面X方向（水平方向）一个月变化为63.3-58.8=4.5mm；Y方向（竖直方向）一个月变化为26.3-25.8=0.5mm。

2）收敛尺测试结果

利用收敛尺对ZK27+490断面进行测试，连续一个月净空收敛累积变化达4.1mm。

3）水准仪测试结果

利用水准仪及特制测点对ZK27+490断面拱顶下沉进行监测，连续一个月拱顶下沉累积变化达约1～2mm，基本处于测量误差范围之内（测点所在隧道区段围岩级别为Ⅲ级）。

4）受隧道爆破振动和烟尘影响

放炮前后测试数据对比

（说明：

以17:

37:

36为界；17:

37:

36以前为放炮前的测试17:

37:

36以后爆破振动后的测试数据）

从测试数据可见，放炮前后测试数据波动变化较小，受爆破振动的影响较小，受施工烟尘影响很小。

5）受镁光等影响

从测试数据可见，镁光灯照射前后测试数据波动变化较大，受镁光灯照射的影响较大，当然如果是电焊光影响会更大。

4.现场试验总结

1）ZK27+465断面测点安装时距离掌子面45m左右（现距隧道掌子面约60m左右），安装每测点大约花半小时左右，安装快捷、方便，对施工干扰小。

2）隧道施工对数据采集影响不大，采集的数据真实、可靠，但要注意对测点设备的保护，避免人为破坏。

3）隧道自动监测系统数据自动采集终端系统工作稳定，测试数据精度较高（正常监测情况下，精度：

理论值0.3mm（空气质量较好）,现场实际0.5mm（受施工粉尘影响、施工机械振动等）。

4）不同测试手段数据比较

（1）利用隧道自动监测系统进行测试（ZK27+490断面）

X方向（水平方向）一个月变化为63.3-58.8=4.5mm；

Y方向（竖直方向）一个月变化为26.3-25.8=0.5mm。

（2）收敛尺测试结果

利用收敛尺对ZK27+490断面进行测试，连续一个月净空收敛累积变化达4.1mm。

（3）水准仪测试结果

利用水准仪及特制测点对ZK27+490断面ZC06-SL-TC002测点Y方向下沉进行监测，一个月下沉累积变化达约1～2mm，基本处于测量误差范围之内（测点所在隧道区段围岩级别为Ⅲ级）。

测试数据表明，自动监测手段与手工监测数据吻合比较好。

5）自动监测影响因素及程度分析

（1）电焊光影响、镁光手电影响会出现异常数据，在后台数据处理中可以滤出。

（2）本自动监测系统受强光（如电焊光、镁灯光）闪动照射影响较大，其他施工干扰影响不明显。

（3）针对采集数据上传到远端服务器情况：

在单独带宽1.2M条件下，上传通畅；在和视频同时使用带宽时，上传测试数据会出现短暂的传输中断。

5.附件-现场安装测试照片

室内调试

现场安装现场采集调试