本案例隧道自動化監測的對象是廣州（zhōu）地鐵一號線長壽路至陳家祠左線區間 （華貴路基（jī）坑段）靠近（jìn）基（jī）坑一側隧道；涉及到的（de）範圍是長壽路至陳家祠左線區間 （ZDK6+432～ZDK6+542） 地段， 長度約110m。 所使用的儀器是高精度的徠卡全站儀（TCA2003，精度0.5″，1+1ppm）。 以此研究（jiū）自（zì）動化（huà）監測基準點及監測點布設（shè）情況如下：

      1.監測基（jī）準點埋設。 基準點須遠（yuǎn）離變形區，且保證其穩固性。 本案例華貴路基（jī）坑東南角在廣州地鐵一號線長壽路～陳（chén）家祠區間隧道的投影（yǐng）中部（bù）距長壽路站約100m左右， 由於華貴路（lù）基坑東南角邊長（zhǎng）16.8m，基坑深度10.4m，共布設12個監測斷麵。 共設監測基準站2個，監測基準點7個，靠（kào）長壽路方向的基準（zhǔn）站布設基準點3個， 靠陳家（jiā）祠方向（xiàng）的基準站布設基準點4個，間距均約40m，每組基準點均在變形區域外（最近基準點離監測（cè）區域（yù）約（yuē）60～70m），每組監測點與（yǔ）測站構成的角度盡量大（dà）。根據現場（chǎng）條件，基準點一部分埋在隧道腰部，一部分在道床。 埋設方法：用衝擊鑽在隧道結（jié）構體上（shàng）鑽孔（kǒng），打入Ф10的膨脹螺絲，安裝L小棱鏡。

      2.基準站安裝。 安裝時應保證穩定性和考慮位置（zhì）選擇的合理性。 本案例中離第一個監測斷麵約（yuē）40m處即靠長壽路方向安裝1個基準站， 在靠陳家祠方向離監測範（fàn）圍外（wài）40m處安裝另1個基準站（zhàn）。 基準站安裝在隧道一側靠近底部（bù）處（見（jiàn）圖1）。 在隧道壁上按一定（dìng）尺寸鑽孔，打入膨脹（zhàng）螺絲，安裝固定儀器支座（zuò）（具有足夠的（de）荷載、保證儀（yí）器安全並滿（mǎn）足設備（bèi）限界要求）。 數據通訊（xùn）等附屬設備安裝在儀器固定支座或其（qí）附近（jìn）。 供（gòng）電、傳輸線路等視具體情況鋪設。

      3.監測點埋設。 監測點應埋設（shè）在變形體變形的範圍內，能反映變形特征。本案例中沿長壽路～陳家祠方向， 在監測範圍內（nèi）每間隔10m布設1個監測斷麵，每個監測斷麵布設4個測點，測點分布在隧道的頂部、底部及兩側腰部（見（jiàn）圖2）。監測點的安裝應盡量避開隧道內的（de）障礙物，必要時可加裝支架，保證（zhèng）通視。本（běn）案例共（gòng）布設監測斷麵12個（gè），監測點48個。所有的監測點、基準點及基準站的安裝均要滿足隧道的限界要求。

 

      為保證（zhèng）地鐵隧道（dào）結構監測工（gōng）作的正常開展，保證監測成（chéng）果（guǒ）的及時性、有效性，需建（jiàn）立GEOMOS自動（dòng）監測係統。 該監測係統包含兩部分：第一部分（fèn）是隧道（dào）現場監測部分，第二部分是數據成（chéng）果的（de）反映部分。 GEOMOS自動（dòng）監測係統是由瑞士徠卡公司以徠卡全站儀TCA2003及TCA1800開發（fā）出來的一套（tào）適合各種不同需求的現代高科技實時監測係（xì）統。

      1.GEOMOS自動監測係（xì）統的組成。根據上述案例的實際要求，自動監測係統需采用多功能性的設備。 主要包括（kuò）：1台TCA2003、2個集線器、1台IBM筆記本電腦、1台UPS電源、1套GEOMOS徠卡自動監測（cè）軟件、300m電源線、300m數據線、2個485接（jiē）線器、2個232與485數據轉換線 、55個小棱鏡 、1個儀器支架、1個（gè）控製箱。

      2.GEOMOS自動監測係統基本原理。 GEOMOS自動監測係統的軟件部分（fèn）是由Microsoft VC++語言開發並（bìng）結合（hé）Microsoft SQL Server數據庫係統。 係統主要（yào）分為兩個部分，監（jiān）測（cè）係統和分（fèn）析係統，都連接於SQL數據庫（kù）。 係統在（zài）進行坐標計算過程中，采用了多種（zhǒng）測量學方法，典型的就是（shì）後方交會法計算點位坐（zuò）標。在GeoMoS中應用了兩（liǎng）種交會方式 ，FreeStation（自由設站）：這種方式（shì）使用測量的距離和方位（wèi）角（jiǎo）進行（háng）坐標計算（suàn）；Distance Intersection （距離交會）：這種方（fāng）式（shì）隻使用測量的距離進（jìn）行坐標計算。對於（yú）多餘（yú）觀測，係統采用最小二乘（chéng）原理求得最佳值（zhí）。對（duì）於（yú）一個時間段內的數據，采用中值計算技術。以上麵（miàn）案例具體說明一下該係統基本原理：用全（quán）站儀按（àn）照極坐標測量原理進行觀測，測量各點（diǎn）的（de）三維坐標。 如（rú）圖3所示以全站儀的設站（zhàn）點0為原點，測（cè）站的鉛垂（chuí）線為Z軸（zhóu）， 以定向方（fāng）向為X軸， 建立坐標係0-XYZ，則全站儀測量P點的觀（guān）測值為水（shuǐ）平角α、豎直角β，斜距S，則P點的獨立（lì）坐標（biāo）係下的坐標（biāo）為：

      若（ruò）在0點安置儀器（qì）進行觀測時，同時（shí）聯測3個或3個以上（shàng）的已知點，則通過後方（fāng）交會即可計算出0點的坐標，見圖4。

 

      在本案例中靠長壽路（lù）方向基準站的坐標係為：X軸指向長（zhǎng）壽路站，Y軸指向基坑，Z軸向上；靠陳家祠方向基準站坐標係為：X軸指向陳家祠，Y軸背離基坑（kēng），Z軸向上。

 

      地鐵監（jiān）測信息管理係統是在ORACLE數據庫的基礎上，用DELPHI程序語言、按（àn）B/S、C/S方式開發，能夠實現監測數據的及時傳輸，為保證基坑和隧（suì）道安全提供強有力的措施，可以保證監理、施（shī）工、業主能夠通過互聯網直接查詢監測數（shù）據，及時掌握監（jiān）測對象的變化（huà）情（qíng）況。係統按照三個層次開發：用戶使用層、數據（jù）管理層、數據采集（jí）層，可以實現快（kuài）速（sù）數（shù）據處理（lǐ）、數據無線（xiàn）傳輸，為信息化施工提供更好的（de）保證。

      1.用戶使用層功能。 該係統組成部分是為（wéi）用（yòng）戶提供各項操作功（gōng）能的平台，有助於工程人員對地鐵（tiě）施工的自動化調控，及時處理隧道工程建設和運營（yíng）期間麵臨的問題。 用戶使用（yòng）功能包括：監測（cè）數據報警提示係統、測點查詢（xún）係統、數據查詢係統（tǒng）、圖（tú）形查詢係統、短信提示係統、分（fèn）析提（tí）示係（xì）統等，用戶操作時可根據實際需要調整功能模塊，更好（hǎo）地服務於項目施工。

      2.數據中心（xīn）層（céng）功能。 數據操作模塊、數據分析模塊，報表校核、審核、批準模塊。 數據操作係統主要完成原始數據（計算數據）的入庫、建立本期觀測數據庫（kù）和原始（shǐ）數據存檔（dàng）；數據分析係（xì）統主要完（wán）成生成報表，由數據分析人員（yuán）對基（jī）坑及隧道各（gè）測點的穩定性做出（chū）判斷，同時對計算數據中（zhōng）可能出現的錯誤進行判斷（duàn）和修改。 對於數據處理存在（zài）的問題，利用該層麵功能也可及時發現修改。

      3.數據采集層功能。 人工采集係統、自動（dòng）（半自動）采集係統、數據上傳係統，實（shí）現現場數據的（de）及時（shí）采集與無線傳輸。在本（běn）案例中由TCA2003全站儀（yí）配合（hé）GEOMOS監測軟件實現（xiàn）現（xiàn）場監測數據的自動采集，通過（guò）無線網卡將監測數據通過（guò）INTEL網（wǎng）傳（chuán）輸到服務器上， 再由服務器將數據發（fā）送至使用用戶，通信技術的（de）運用降低了數據采（cǎi）集的難度。