自动化监测

自动监测系统在地铁穿越既有线施工中的

研究与应用

姚建荣1 洪涛2

(中铁电气化局集团西安铁路工程有限公司 西安 721032 )

摘 要 暗挖穿越既有线路必须对轨道进行监控量测，传统监测技术在高密度的行车区间内无法实施，且不能满足对大量数据采集、分析、及时准确反馈的要求，因此采用远程自动监测系统对既有线的轨道变形进行实时监测具有重要实用意义。

关键词 自动化监测系统 既有线 道岔 地铁

The Research and Application for Automatic Monitoring System in Subsurface Excavation of Subway that Pass the Exiting Line Turnout

Yao Jianrong 1 Hong Tao2

（CREC Electrification Bureau Group Xi’an Railway Engineering Co.,ltd, Xi’an, 721032）

Abstract:It is necessary to monitor rail in subsurface excavation of subway that pass the exiting line turnout,The traditional monitor technique.the traditional monitor technique is impracticability in high-density driving interval,and it can not satisfy a large number of data collection, analysis, timely and accurate feedback on the requirements,for this reason, the automatic remote monitoring systems for existing railway track deformation in real-time monitoring of important practical significance. Key words: automatic monitoring system; exiting railway; turnout; metroline

1 发展概况

随着各种新型传感器、微电子技术和网络通信技术的发展，各种自动化监测系统在大坝、堤防、高边坡等重大建筑物和环境工程中得到了广泛应用，并且监测的项目如变形、渗流、渗压、温度、应力、应变等技术也日渐成熟，具有数据准确、实时的特点。在轨道交通建设中，随着暗挖穿越既有线施工的增多，既有线结构和运营的安全压力逐渐增大，传统的人工监测系统已无法满足安全施工的要求，在暗挖穿越既有线施工中，自动化监测系统对结构和轨道的监测具有广泛的应用前景。

北京地铁机场线东直门站C区施工需暗挖穿越既有13号线折返线，穿越部位位于既有车站主体和暗挖隧道之间的明挖单层单跨箱形结构，长14米，明挖隧道结构与车站主体和暗挖隧道连接处各设置一道变形缝，具体位置关系见图1。道岔结构尖轨部分跨缝设置，尖轨与基本轨的密贴度规范要求为2mm，暗挖施工引起的结构沉降对道岔的影响极其灵敏，稍有变形则会引起整个城铁13号线的停运。

为满足对既有线的实时监测要求，确保既有线的运营安全，本工程中采用了DAMS－IV型智能分布式工程安全监测系统。

3 DAMS－IV型智能分布式工程安全监测系统组成、系统特点

DAMS-IV型智能分布式数据采集系统由DAU-2000型模块化结构数据采集单元（DAU）、监控主机、管理计算机以及被采集传感器等构成。可对各种

2 工程实例

作者简介：姚建荣，男，本科，从事轨道交通施工；

洪涛，男，本科，从事轨道交通施工。

进行自动监测。

系统特点：

1）可靠性高：数据采集单元化，其结构相对简单，而且各DAU相互独立互不影响，某一单元出故障不会影响全局。系统故障的危险降低，可靠性提高。

2）广泛的传感器兼容能力：通过配置不同的NDA系列智能采集模块，可接入各类监测仪器。

3）测量精度高，实时性强，

图1 C区下穿城铁13号线折返线结构平面图和监测点布置平面图

定在容器顶的一组电容极板间的相对位置发生变化，通过测量装置测出电容比的变化即可计算得测点的相对沉陷，静力水准仪安装见图2。静力水准仪一般沿结构或轨道纵向间隔5米布置。

建筑物及岩土工程的变形、温度、应力、应变等项目

4 岔区主要部位的监测项目和方法

轨道道岔区的监测主要包括结构和轨道沉降、横向高低和水平、尖轨与基本轨密贴度、伸缩缝监测等，具体监测方法如下： 4.1 结构和轨道沉降监测

沉降监测采用RJ型电容式静力水准仪,其主要技术指标见表1。

RJ型电容式静力水准仪主要技术指标 表1

图2 静力水准仪安装示意图

4.2 走行轨水平距离的偏差、尖轨与基本轨的密贴度及结构缝的胀缩监测

采用RW型电容式位移计对走行轨水平距离的偏差及结构缝的胀缩进行监测。与其它类型相比RW型电容感应式变位计有结构简单，长期稳定性好，温度影响小，测量精度高，其主要技术指标见表2.

RW型电容式位移计技术指标

表2

仪器由主体容器、连通管、电容传感器等部分组成。当仪器主体安装墩发生高程变化时，主体容体相对于位置产生液面变化，引起装有中间极的浮子与固

走行轨水平距离的偏差监测如图3，在两轨之间

安装变位计即可，每隔10m设一个监测断面。

变位计

位置，将电解液式梁式倾斜仪安装在传递梁上。

801梁式倾斜仪 表3

图3 计安装示意图

结构缝的胀缩监测，在缝的两测用膨胀螺丝固定测缝计的安装夹具，将测缝计固定在夹具上，如图4所示。每条变形缝两侧共布置4个监测点。

图4 缝计构造图

尖轨与基本轨密合度监测采用电容式位移计。在每条尖轨端部安装固定铁板，用固定夹具将其固定于尖轨上。同时使用固定夹具将变位计固定在铁轨对应位置的基本轨底端，如图5所示。

图5 尖轨变位计安装示意图

4.3 走行轨结构左右水平高低变化监测

走行轨结构左右水平高低变化监测采用梁式倾斜仪。梁式倾斜仪国内外主要采用了振弦式和电解液式两种，振弦式测斜仪因不适应地铁震动环境故无法采用，电解液固定式测斜仪其原理是通过测量测斜仪中位于两个球形面间电解液的导电电阻从而测出倾角变化，属交流采样。美国、加拿大、德国均有生产，相比之下，美国AG公司的801系列的电水平仪具有性能稳定，输出标准、抗干扰能力强等特点，故电解液式梁式倾斜仪采用美国AG公司的仪器，其主要技术指标见表3。

在监测范围内，每10米布设一个梁式倾斜仪。将传递梁的两端与左右钢轨的底部相固定，调节初始

图6 梁式倾斜仪

4.4 数据采集单元和系统的安装调试

数据采集单元DAU2000

为监测系统中枢，一般在观测站中高度不宜超过1.6米，用4个地脚螺栓连接，安装后机箱平整，仪器进线整齐、标识明确，信号线、

通讯线、电源线与DAU接线端子的接头均用镀银冷压接头，以保证可靠性，并将机箱的接地端子连接到观测站地线上。具体见图7

DAU测站壁挂布置

DAU测站平放布置

DAU2000 数据采集单元安装图图7 DAU2000安装图

最后连线、安装控制系统和软件,调试完成后即可投入使用。

5 系统应用效果

DAMS－IV型智能分布式工程安全监测系统在北

京地铁东直门站C区下穿城铁13号线站后折返线中得到系统应用，整个系统运行期间测值精度高，稳定性好，和人工监测数据对比相一致，完全满足《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》（GB50308-1999）规范和既有线监测技术的要求。

）

8mm（4值降0沉-4-8

-12-16

13号线站后折返线轨道结构沉降时程曲线图

5、结束语

随着中国各主要城市地铁网修建和逐步完全，新线换乘站穿越既有线施工越来越多，既有线运营安全重要性越来越高，DAMS－IV型智能分布式工程安全监测系统有着广泛的应用前景。

参考文献：

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