测量机器人自动化监测在桩基拖换中的应用论文_朱红伟

摘要：本文将测量机器人自动化监测技术应用于西安北至机场城际轨道区间下穿咸阳机场T3A主线桥22号墩桩基托换项目中，通过项目应用表明该方法能较好的满足复杂桩基托换监测需求。该监测方法具有以下优点：自动化精度高，节省人力，监测稳定、可靠、精度高。

关键字：测量机器人、自动化监测、桩基拖换

1引言

西安北至机场城际轨道线路起自西安北客站，向北跨渭河，沿西咸新区秦汉新城、空港新城，至终点西安咸阳国际机场，线路全长27.36km。机场站-终点站站后配线总长256.45m，走行于机场空港路下方。线路出机场站后，穿越机场T3A航站楼主线桥，22号墩桩基侵入隧道范围。根据设计方案需要对22-1、22-2号桥墩进行桩基主动托换。

本项目桩基托换施工影响因素多，被托换的梁部结构复杂，变形敏感。托换梁跨度和托换吨位大，综合难度高。既有22号两桥墩为T型花瓶墩，墩身为矩形截面，截面尺寸为1.3*2.5m，既有桥墩墩底轴力近13000KN。考虑到隧道结构尺寸，并结合周边控制条件，托换梁跨度近20m，施工条件复杂，监测监控受控条件多。施工过程既有桥上交通不能中断，且桥上车流量较大，而详细研究制定出切实可行，操作性强的监测方法。

2测量机器人自动化监测

监测机器人自动监测技术是在基于测量机器人自动目标识别，自动照准，自动测角与测距，自动目标搜索于一体的测量平台。利用计算机软件实现测量过程、数据记录、数据处理和报表输出的自动化，实现监测自动化和一体化。

测量机器人自动化监测系统由拓普康MS05AX测量机器人、RocMoS监测软件、RocMoS-Cloud监测云平台、智能监测终端、气象传感器、监测棱镜等组成。测量机器人观测数据通过智能监测终端远程传输到监测软件进行数据处理，最后通过监测云平台进行数据存储、分析、展示及预警。

（1）拓普康MS05AX测量机器人采用了三大最新的拓普康专利技术：IACS测角技术、RED-techEX测距技术、多棱镜目标识别技术。具备三大特点：高精度、高性价比和自动化测量。提供了空前的0.5″测角精度和亚毫米级测距精度，在结构监测和大规模3D测量等领域具有更高的可靠性。

图1 RocMoS监测软件

（2）RocMoS监测软件是基于测量机器人、GNSS接收机和各种监测传感器的自动化变形监测软件，具有系统稳定性好，集成度高、设置简单、扩展性强等优点。将所有在变形监测现场所需要外加附件高度整合，形成了一套完整的监测软件。主要功能：（a）单窗口多项目，多设备管理，兼容主流机器人，可接入多种传感器；（b）自适应拟稳技术，多种网平差和模型自动选择，确保亚毫米级测量精度；（c）单纯网络通信，有效解决串口与网络转换带来的系统故障；（d）多种、多级报警设置，支持短信、微信等报警。

（3）RocMoS-Cloud监测云平台，监测云平台负责数据的存储、处理、分析及预警。

图2 RocMoS-Cloud监测云平台

3研究应用

西安北至机场城际轨道线路起自西安北客站，向北跨渭河，经西咸新区秦汉新城、空港新城，至终点西安咸阳国际机场，线路全长27.36km。机场站—终点区间总长256.45m，走行于机场空港路下方。线路出机场站后，穿越机场T3A航站楼主线桥，22号墩桩基侵入隧道范围。根据设计方案需要对22-1、22-2号桥墩进行桩基主动拖换。

3.1监测内容

桥墩拖换施工过程中监测的主要内容：桥墩、桥面底板和托换梁位移。

表1 监测频率表

3.2监测方法

根据本项目的监测需求（监测内容多、频率高、精度要求高），采用测量机器人自动化监测方法对拖换施工进行监测。

本项目采用2台拓普康MS05AX测量机器人进行观测，两台全站仪均安置在施工影响范围外的桥墩上。基准点布设于远离施工区域的其它桥墩上，测量机器人A布设6个基准点，测量机器人B布设5个基准点，被拖换的22-1和22-2号桥墩，及其附近桥墩共布设38个监测点。在22-1和22-2号桥墩顶上的桥面底板布设7个监测点，用于监测桥面底板变形。在每个托换梁的顶面布设6个监测点（托换梁首、尾以及既有承台两侧各布设一对）。测量机器人每3小时观测一次，一天观测8次，重要工况实时观测。

图1 桥墩监测点布设示意图

3.3数据处理与分析

自动化监测云平台对测量机器人观测数据进行处理与分析，在云平台上可浏览和查询任意时间的观测结果，以及任意时间段的监测点三维变化情况。数据报表可自动生成和导出监测点周期报表、监测点日报表和监测点自由时间段报表。

实时数据处理与分析，拖换顶升实时观测并绘制变形曲线图，根据实时监测信息指导千斤顶加载等级，保证顶升不超出最大限值。

为了保证自动化监测数据准确可靠，桥墩竖向位移同时采用DiNi03电子水准仪进行监测，通过自动化与人工观测数据对比，两者数据反映的桥墩竖向位移变化基本一致，测量机器人自动化观测数据可靠。

图2 桥墩自动化与水准仪监测数据对比

4结束语

通过对拖换施工整个过程的监测，基于测量机器人的自动化监测很好的满足该项目的监测需求，不仅保障施工的安全而且根据监测信息指导施工。该监测方法具有以下优点：（1）节省人力。该监测方法能提供24小时不间断的观测。（2）监测稳定、可靠、精度高。测量机器人具有超高精度角度和距离测量系统，提供了空前的0.5″测角精度和亚毫米级测距精度，满足了该项目的高精度变形监测需求。（3）自动化程度高。数据传输、处理、预警自动化，在任何可以上网的设备上，可对监测系统进行远程控制。

参考文献

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论文作者:朱红伟

论文发表刊物:《基层建设》2018年第29期

论文发表时间:2018/12/12

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