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摘要：盾构机进入机场飞行控制区，由于受机场限制的影响，传统的人工监测方法已不能满足现场施工需要，为了保证机场不停航以及滑行道安全，故需采用自动化监测，为工程施工提供及时的反馈信息，及时掌握滑行道变形情况，对可能出现的险情和事故提出警报，确保飞机安全。
关键词：自动化监测 飞行区 滑行道
1、引言
通过施工监测收集大量的位移、受力数据，并将数据加以分析、处理，对施工质量和结构安全做出综合判断，以指导后续施工，真正实现信息化施工，根据监测成果，为施工方进行盾构施工参数的修改，优化提供参照，通过施工监测，可掌握盾构机土体压力、超前注浆及即时注浆效果，以利于修正盾构施工参数，实现动态设计，并为以后同类工程的设计和施工积累经验。
2、自动化监测方法
在滑行道上粘贴反射片或特制棱镜作为道面的监测点，设立监测基站，通过全站仪不间断扫描来获取道面变形数据。为解决监测数据精度问题，采用高精度的徕卡全站仪TM50（精度0.5〃）；观测距离控制在350m范围内；同时，要保证基站的稳定性。为全面了解脱空情况，建议采用地质雷达不定期进行扫描。如果变形达到预警，根据专家会议，除改变盾构施工参数外，必要时实施道面变形控制与变形修复的专项措施。
3、监测系统
3.1监测系统组成
徕卡TM50是新一代测量机器人，将高精度、多功能精巧集成在一起。徕卡TM50 为四重轴补偿系统，测程可达3500m，进一步提高望远镜的性能，利用单个激光二极管既用于有棱镜距离测量，也用于无棱镜距离测量，独特的光机技术和新型的激光二极管，使激光光斑在小尺寸、圆形形状、光束传播、可见性等方面具有更好的几何特性。这些特性有利于进一步改进距离测量的性能，使之对墙角、小边缘目标的无棱镜距离测量更加准确可靠。
徕卡TM50精度为0.5 "，坐标高度误差估算按下式计算。
△=L*sin0.5 "
△一高程误差（mm）。
L一距离（mm）。
0.5 "—误差。
250m的高度误差大约为：△=350000*sin（0.5/3600）=0.8mm。
同时由于监测需要实时监测，而机场跑道的昼夜温差、大气压力、大气折光，对测距的精度会有影响，需考虑这些外界环境因素对观测结果的影响，在观测过程中利用气象传感器的数据对测量的数学模型进行修正。
机场范围内中严禁随便铺设线路，所以计算机与机器人之间的指令交换与数据传送，采用 4G 无线传输系统装置，在机器人附近安装光伏供电系统装置，里面包括供电设备、机器人数据电缆、专用控制器、4G无线模块等。
监测分析软件其在 Windows 环境下运行，并将数据存储在数据库中，它既可按操作者设定的测量过程和选定的 基准点、观测点进行相应的测量处理，也可快速建立三维坐标、位移量以及其它相 关数据库，实现数据的快速存储、检索、编辑，可实时显示量测数据，并进行实时处理或后处理，能实时显示变形折线图。也可通过计算机发送测量指令到监测机器人上，机器人在接收到计算机指令后，按照测量周期设置，对测点进行观测。
3.2数据采集
监测点布置完毕后，在监测基站上采集己布设的监测点初始坐标。
首先全站仪对监测点坐标的测量，己知高级控制点A、B、C各点的三维坐标（XA、YA、HA）、（XB、YB、HB）、（XC、YC、HC），D为所要测的布置点。
先把全站仪置于A点上，后视B点，设置气象改正（温度、气压）等数据，输入测站点A的三维坐标（XA、YA、HA）和后视点B的平面坐标（XB、YB）以及仪器高、目标高等测站设置数据，瞄准点D测量并记录D点的三维坐标（XD1、YD1、HD1）和平距SD1。同理，全站仪置于A点上，后视C点，设置气象改正（温度、气压）等数据，输入测站点A的三维坐标（XA、YA、HA）和后视点C的平面坐标（XC、YC）以及仪器高、目标高等测站设置数据，瞄准点D测量并记录D点的三维坐标（XD2、YD2、HD2）和平距SD2。
从测量过程可知，普通导线测量中的不少计算工作都由仪器完成，平差计算就简单得多，不需像普通导线测量那样，先进行角度精度和坐标增量精度的分配，再进行坐标计算。这里直接按三维坐标精度分配。两次得到的坐标取平均值，即为最后得到的布置点D的坐标（XD，YD，ZD）：
XD=（XD1+XD2）/2
YD=（YD1+YD2）/2
ZD=（ZD1+ZD2）/2
其次计算地表位移，先测得监测点D的初始高程为ZO，随着施工的继续推进，根据监测频率的要求跟踪监测坐标的变化，当监测点基本稳定时可停止监测。第k次测量后，计算得 D点的高程为ZK，则有在k周期的垂直位移为
△ZK=ZK-ZO
初始坐标采集3次，取其平均值，作为监测点的初始高程。
3.3数据传输
初始数据采集完毕后，每个测点坐标均输入全站仪。因TM50全站仪又称测量机器人，全站仪采集数据是自动采集的，TM50全站仪具有自动马达系统，会根据预先设置好的坐标进行数据采集，数据采集完毕后，机器将采集数据存储至处理器。我们设置一套无线发射系统，与互联网对接，设置一个网址，打开后即是传输后的数据。
打开网页后，传输出来的数据导入Excel表，利用监测系统配套的测量分析软件制作沉降数据报表及沉降曲线图。
首先绘制断面变形曲线，其次绘制时间位移曲线散点图，对变化比较大的点进行位移-时间曲线分析，数据显发散型时，数据不稳定，要加强监测频率；当曲线趋于平缓时，可选取合适的函数形式进行回归分析。
4、结语
自动化监测相对于人工监测有几方面的优点，首先是利用自动化监测可以24小时不间断监测，为盾构施工提供实时的监测数据，通过监测数据及时进行盾构施工的调整。其次自动化监测采用的是全站仪自动扫描，减少了人工测量带来的人为因素的误差影响，从而为盾构施工提供了精确的监测数据。第三是相对于人工监测需要先采集数据，再计算成果，最后进行成图，整个过程需要耗费大量的时间，自动化监测数据更加直观、单次监测数据效率更快，数据通过软件直接生成。
随着基础设施建设的日益完善，在盾构隧道施工地面监测过程中，由于受到各种因素的影响，人工监测手段已不能适应工程的需要，必要时需采用自动化监测系统，既能满足精度要求，也能提高效率，从而达到实时监测的目的。
论文作者:陈郴飞
论文发表刊物:《基层建设》2018年第9期
论文发表时间:2018/6/14
标签：坐标论文; 数据论文; 测量论文; 盾构论文; 精度论文; 位移论文; 滑行道论文; 《基层建设》2018年第9期论文;