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隨著我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的飛速發(fā)展，城市基礎(chǔ)設(shè)施地鐵越來越多，是城市客運(yùn)交通的大動(dòng)脈以及城市生命線，其投資大、難度高、施工期長(zhǎng)、環(huán)境復(fù)雜等。同時(shí)地鐵沿線高強(qiáng)度的物業(yè)開發(fā)、市政工程建設(shè)對(duì)地鐵結(jié)構(gòu)和運(yùn)營(yíng)安全帶來一定的隱患，城市軌道交通結(jié)構(gòu)的安全保護(hù)工作日益嚴(yán)峻，一但出現(xiàn)城市軌道交通安全事件，將嚴(yán)重影響城市軌道交通的正常運(yùn)營(yíng)。因此，在外界施工影響下，對(duì)運(yùn)營(yíng)期間的地鐵實(shí)施必要的變形安全監(jiān)測(cè)至關(guān)重要。 
        1 地鐵監(jiān)測(cè)的意義和目的
        地鐵結(jié)構(gòu)本身由于地基的變形及內(nèi)部應(yīng)力、外部荷載的變化而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變形和沉降。而地鐵旁邊的施工正是引起外部荷載變化的主要原因，地鐵結(jié)構(gòu)變形和沉降超過允許值，將會(huì)對(duì)地鐵的運(yùn)營(yíng)安全造成影響。通過監(jiān)測(cè)可動(dòng)態(tài)收集地鐵結(jié)構(gòu)變形信息，掌握結(jié)構(gòu)變形情況，保障運(yùn)營(yíng)安全。
        地鐵監(jiān)測(cè)的主要目的如下：1）通過對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的分析、掌握隧道和圍巖穩(wěn)定性的變化規(guī)律，修改和確認(rèn)設(shè)計(jì)及施工參數(shù)；2）通過監(jiān)控量測(cè)了解施工方法的科學(xué)性和合理性，以便及時(shí)調(diào)整施工方法，保證施工安全及隧道的安全；3）了解隧道結(jié)構(gòu)的變形情況，實(shí)現(xiàn)信息化施工，將監(jiān)測(cè)結(jié)果反饋設(shè)計(jì)，為改進(jìn)設(shè)計(jì)施工提供信息指導(dǎo)，提供可靠施工工藝，為以后類似的施工提供技術(shù)儲(chǔ)備。
        2.監(jiān)測(cè)實(shí)施
        因地鐵隧道的特殊性，對(duì)于地鐵運(yùn)營(yíng)期的監(jiān)測(cè)，需采用自動(dòng)化監(jiān)測(cè)手段，即采用測(cè)量機(jī)器人和自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件建立隧道結(jié)構(gòu)變形自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。在外部施工期間自動(dòng)測(cè)量地鐵隧道結(jié)構(gòu)頂板、側(cè)墻及道床在三維—X、Y、Z方向（其中：X、Y為水平方向，Z為垂直方向）的變形值。
        2.1監(jiān)測(cè)點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)布置
        參考工程設(shè)計(jì)、實(shí)際情況及有關(guān)規(guī)定，確定地鐵受外界項(xiàng)目施工影響的范圍，監(jiān)測(cè)斷面可按5～20m間距布設(shè)，每斷面布設(shè)一般情況下六個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。在隧道兩端不受建設(shè)項(xiàng)目施工影響的隧道遠(yuǎn)處各設(shè)置3個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)。 
        2.2自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
        自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由監(jiān)測(cè)設(shè)備、參考系、變形體和控制設(shè)備構(gòu)成。監(jiān)測(cè)設(shè)備由測(cè)量機(jī)器人、自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件和監(jiān)測(cè)控制房組成；控制設(shè)備由工控機(jī)及遠(yuǎn)程控制電腦組成。
        1）自動(dòng)化監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的硬件部分包括高精度自動(dòng)全站儀、目標(biāo)棱鏡、信號(hào)通信設(shè)備與供電裝置、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等部分組成。 
        2）系統(tǒng)軟件包括動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)實(shí)時(shí)測(cè)量軟件和變形點(diǎn)監(jiān)測(cè)軟件兩大部分。動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)實(shí)時(shí)測(cè)量軟件功能上主要有以下特點(diǎn)：根據(jù)距離及棱鏡布設(shè)情況自動(dòng)進(jìn)行大小視場(chǎng)的切換；依據(jù)布設(shè)的網(wǎng)形站與站之間的觀測(cè)關(guān)系，對(duì)測(cè)站點(diǎn)的觀測(cè)方向可分組設(shè)置，可適合任意控制網(wǎng)形，不局限于導(dǎo)線網(wǎng)；采用局域網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的通信，并具有網(wǎng)絡(luò)斷開的自動(dòng)判斷功能；為滿足各種測(cè)量等級(jí)和運(yùn)營(yíng)環(huán)境的需要，具有各項(xiàng)測(cè)量限差、時(shí)間延遲、重試次數(shù)、坐標(biāo)修正的設(shè)置功能；考慮到地鐵內(nèi)局部范圍內(nèi)氣象一致性，在平差計(jì)算中，采用加尺度參數(shù)解算，避免了氣象參數(shù)的測(cè)定，提高控制網(wǎng)測(cè)量的精度。
        3）變形點(diǎn)監(jiān)測(cè)軟件包括各分控機(jī)上的監(jiān)測(cè)軟件和主控機(jī)上的數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件兩部分。分控機(jī)上的監(jiān)測(cè)軟件用來控制測(cè)量機(jī)器人按要求的觀測(cè)時(shí)間、測(cè)量限差、觀測(cè)的點(diǎn)組進(jìn)行測(cè)量，并將測(cè)量的結(jié)果寫入主控機(jī)上的管理數(shù)據(jù)庫(kù)中。
        2.3自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作流程
        首先建立計(jì)算機(jī)和測(cè)量機(jī)器人的通信，然后對(duì)測(cè)量機(jī)器人進(jìn)行初始化，此外進(jìn)行測(cè)站及控制限差的設(shè)置，所有設(shè)置完畢后進(jìn)行學(xué)習(xí)測(cè)量，設(shè)置點(diǎn)組和定時(shí)器，根據(jù)點(diǎn)位的重要性以及監(jiān)測(cè)頻率將相同的觀測(cè)點(diǎn)納入同一點(diǎn)組，最后進(jìn)行自動(dòng)觀測(cè)。一周期觀測(cè)完畢后軟件便對(duì)原始觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行差分處理，得到各變形點(diǎn)的三維坐標(biāo)、變形量及變形曲線圖，設(shè)置軟件還可以將數(shù)據(jù)通過手機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至指定的郵箱。
        3地鐵隧道自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的技術(shù)難點(diǎn)
        地鐵隧道是狹長(zhǎng)形的空間環(huán)境，同時(shí)列車一般以平均5分鐘左右的間隔在隧道中高速運(yùn)行。地鐵環(huán)境的這些特點(diǎn)及保證地鐵正常運(yùn)營(yíng)等因素的制約，使得自動(dòng)變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在地鐵變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用，遇到比其它工程中更多的技術(shù)問題，因此自動(dòng)變形監(jiān)測(cè)手段有著常規(guī)測(cè)量無法比擬的優(yōu)越性。自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)系統(tǒng)可以在無人值守的情況下，全天24小時(shí)連續(xù)地自動(dòng)監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析、報(bào)表輸出及提供圖形、自動(dòng)報(bào)警等。為滿足地鐵結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)的環(huán)境條件，自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需能解決以下幾個(gè)方面的技術(shù)難點(diǎn)問題：
        1）遇障礙重復(fù)測(cè)量時(shí)間延遲功能。
        2）消除隧道內(nèi)氣流變化的影響。列車在行駛中有很大氣流通過，用預(yù)置限差的辦法來剔除干擾。
        3）有效地消除外界誤差的影響。采用溫度、氣壓實(shí)時(shí)改正和差分改正相結(jié)合的混合改正模型進(jìn)行實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)改正。
        4）列車行駛中地基振動(dòng)影響問題。列車在行駛中有很大的振動(dòng)，選擇具有自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)的全站儀。
        5）滿足“視場(chǎng)”要求的測(cè)量點(diǎn)分布。多個(gè)監(jiān)測(cè)棱鏡會(huì)出現(xiàn)在一個(gè)視場(chǎng)中，必須避免視場(chǎng)中多棱鏡干擾，正確選擇需監(jiān)測(cè)的棱鏡。
        6）限制時(shí)間內(nèi)完成全部監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)。
        7）解決異地遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸問題。隧道中控制系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)通訊方式，采用工控機(jī)現(xiàn)場(chǎng)控制全站儀進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)。同時(shí)該工控機(jī)上外接一個(gè)專用的GPRS/CDMA無線通訊模塊，將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)從現(xiàn)場(chǎng)通過專用的GPRS/CDMA無線通訊模塊傳輸?shù)竭h(yuǎn)程的服務(wù)器上并更新到數(shù)據(jù)庫(kù)中。
        8）必須有效消除測(cè)站點(diǎn)不穩(wěn)定性影響。用自由設(shè)站方式自動(dòng)測(cè)量位于相對(duì)不變形區(qū)域的控制點(diǎn)，實(shí)時(shí)獲得測(cè)站三維位置后再進(jìn)行監(jiān)測(cè)點(diǎn)自動(dòng)測(cè)量；
        4 結(jié) 語(yǔ)
        運(yùn)營(yíng)地鐵隧道引進(jìn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)是必不可少的，這是由地鐵工程的隱蔽性、復(fù)雜性、科技性等特點(diǎn)所決定的。 隨著城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，社會(huì)交通運(yùn)輸壓力也不斷增大，為緩解地面道路的交通壓力，廣泛開展地鐵項(xiàng)目施工有助于提高交通運(yùn)營(yíng)的效率。對(duì)運(yùn)營(yíng)地鐵隧道采取自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)，不僅保護(hù)了地鐵隧道的正常使用，也是確保地鐵運(yùn)營(yíng)及乘客人員安全的基本條件。