杭州市科学技术协会
轨道交通工程监测技术服务站
杭州市土木建筑学会、上城区科协、上海岩土工程勘察设计研究院有限公司浙江分院
一、 监测技术服务站的建立
杭州目前已开通运营地铁线路有三条，为1号线、2号线东南段及4号线首通段，运营里程约90公里，另外建设2号线二期、4号线一期、5号线一期和6号线一期工程共计106.6公里的地铁线路正在紧张的建设过程中，至2019年杭州将形成总长约190公里的轨道交通网络。作为庞大而复杂的轨道交通建设工程，往往因其地质条件复杂、建设周期长、线路跨度大、施工困难、设计计算理论尚不完善等诸多方面的问题，在建设过程中会出现工程质量难以保证、工程进度难以把握、工程风险难以控制的情况。同时，近年来杭州地铁运营里程不断增加，而运营线路保护范围内的工民建项目的施工对已运营的地铁影响往往难以把控。针对轨道交通工程开展及时有效可靠的监测工作，对各类监测数据进行综合分析处理，从中汲取出有价值的内容和信息，及时反馈至建设管理单位，为保证工程质量和基坑、隧道的安全提供科学依据及智力支持。
然而地铁工程监测技术是一个复杂的系统工程，涉及测绘学、工程地质学、水文地质学、工程结构学、工程力学及GIS等众多学科的信息资源，所以对监测人员专业技术、经验、能力以及设备上有更高要求。为了提高地铁工程监测技术水平，针对杭州地铁具体情况开展相应的监测技术交流与研讨，解决监测技术难题，为杭州地铁施工的安全保驾护航，由杭州市土木建筑学会牵头，联合杭州市上城区建筑节能协会、上海岩土工程勘察设计研究院有限公司浙江分院共同建立了轨道交通工程监测技术服务站。
二、 本年度监测服务站的工作内容
在各方的共同努力下，轨道交通工程监测技术服务站成立了，并且完成了杭州土木建筑学会、杭州市上城区建筑节能协会、上海岩土工程勘察设计研究院有限公司浙江分院三方《创新驱动助力工程学会服务站（轨道交通工程监测技术服务站）合作框架协议》，服务站的工作逐步的开展起来。本年度主要完成了以下三项工作内容：
1、轨道交通保护区安全管理交流会
针对目前已运营地铁保护区监测技术难题，
与会人员 马健会长精彩讲解
杭州市上城区建筑节能协会会长、上海岩土勘察设计研究院有限公司浙江分院副院长马健率先为大家作了题为《基于轨道交通保护区监测技术和巡查的隐患等级划分及管理研究》报告。该报告以上海某轨道交通保护区现场为背景全面系统地向大家介绍信息化监测技术和日常巡查工作并追溯其研究历程。与此同时，根据实时反馈系统通过对六个因素的分析将风险分为四个等级来进行分级管理。反馈系统以一种手持设备为载体，通过与传统方式工作方式对比向大家展示了保护区的信息化推动过程中具有时效性、精确性、便携性、高效性、保密性、及管理有效性的优势。马健会长在结合自身工程实践经验的基础上，将上述管理技术讲解的通俗易懂，便于大家理解和接受，为杭州市的地铁安全管理提供了宝贵的借鉴意义。
浙江大学交通研究所的王金昌博士做了《关于运营阶段的地铁安全的风险及管控措施的若干思考》的汇报，王老师从哲学角度出发以饱满的热情从技术和管理两个层面深入浅出的对轨道安全区的管理做了充分的讲解。在管理方面，王教授提倡应进行多层次风险管理，充分明确业主、勘察、设计、施工及检测单位的责任划分使其各司其职，通过优化制度提出一些操作性极强的方案并充分发挥主观能动性来建立一种完善的安全体系来确保隧道全寿命安全性。此外，还要根据杭州市软土地质条件将权重系数加入体系中，逐渐积累经验推动杭州地铁隧道安全工作稳健发展，为2022年杭州亚运会做出应有的贡献。在技术层面，应发挥自身优势，以浙江大学试验基地为平台结合ABAQUS等先进有限元软件对安全目标从技术层面上充分阐释了进阶工程的（基坑工程）相互影响。
浙江大学王金昌博士作汇报 积极讨论交流
本次会议以“百家争鸣、百花齐放”的为方针鼓励大家在会上积极踊跃发言，与会人员积极交流讨论并做了详实的会议记录。在会上来自杭州市政工程有限公司的陈小亮指出保护区范围的界定评定标准要进行细化。此外来自四川省建筑设计院的罗劲鸿提议不仅以北京、上海等地区先进的法律法规和技术为参考还要以以国外先进管理和技术（如：无人驾驶位）为导向，确立远大的目标并定期举行技术论坛。此外上海地矿工程勘察有限公司的劳燕凭还分享了上海及苏州的工程经验。
经过一番热烈的讨论，大家对于杭州市安全管理工作达成了一致意见：在当前时期，应该格外重视杭州地铁监测工作，杭州轨道交通安全工作应宏观把握、细化实施，搭建一个信息化平台，促进技术交流，分项先进技术，通过技术支撑有效分级管理为轨道交通安全提供强有力的保障。最后由公路局副局长王昌做最后总结发言，大家在欢快的学习气氛和交流经验中结束了此次会议。
2、监测技术人员培训
地铁工程是高风险的项目，监测工作是保障地铁安全的“第三只眼睛”，地铁监测技术综合了岩土工程、工程测量、结构工程等多个学科、多个专业，对监测技术人员的综合素质要求很高，为了提高当前从事地铁监测工作的技术人员的理论水平，监测服务站邀请了杭州市土木建筑学会、杭州市上城区建筑节能协会以及上海岩土院的相关专家，于11月25日，召集相关单位的监测技术人员，进行了监测技术专题讲座交流会，培训人数65人。
经过本次培训交流，各位专家深入浅出的讲解使得从事监测工作技术人员普遍认为收获很大，平时监测工作中遇到的疑难问题，在培训过程中有了相应答案和处理措施，增强了地铁项目中对风险的预判和把控，提升了杭州地铁工程监测的整体水平，为地铁工程的安全保驾护航。
专家授课现场
专家授课现场
3、杭州地铁保护区监测技术分析
针对运营地铁线路保护区监测技术的复杂性，监测服务站组织有关单位、专家共同展开对地铁保护区自动化监测技术的分析，总结地铁自动化监测技术的优缺点，为实际项目采取何种技术提供借鉴。
（1）、三维激光扫描仪技术的应用
1）通过对三维激光扫描仪数据采集与处理；以获得隧道变形的相关变形数据（收敛变形、环片横向错台、环之间纵向错台）。
2）通过三维扫描点云数据，编绘隧道病态影象图，对隧道裂缝、渗漏等进行记录、描述。
3）通过点云数据，编绘隧道变形影象图。
4）通过大量的观测数据，确定三维扫描进行隧道变形测量的精度指标。
通过扫描获得海量点的云数据：
对这些数据进行处理可以获得我们需要的隧道变形数据：
利用三维扫描点云数据，可以获得隧道的影象资料，了解隧道的安全状况。
（2）、地铁隧道垂直位移静力水准自动化监测技术
1）、基本原理
自动化垂直位移监测采用静力水准仪系统。静力水准仪系统具有监测点多、测量范围大、精度高、数据可自动化采集等优点。该系统由传感器、数据采集装置、一套计算机监控管理系统组成。
静力水准测量原理：静力水准测量沉降是采用电容感应式静力水准仪，该仪器依据连通管原理的方法，测量每个测点容器内容器底面安装高程与液面的相对变化。再通过计算求得各点相对于基点的相对垂直位移(即沉降或上浮)量。
2）、数据采集装置
数据采集装置放置在监测仪器附近，对所接入的仪器按照监控主机的命令或预先设定的时间自动进行控制、测量，并就地转换为数字量暂存于数据采集装置中，并根据监控主机的命令向主机传送所测数据，并向管理中心传送经过检验的数据入库，监测技术人员对存储的数据进行处理和分析。
（3）测量关键技术
1）在本系统中，影响测量精度的主要因素有：电容传感器精度、传感器温度补偿精度、数据采集精度、调零处理、液面挥发、管道容量、液体密度的变化等。
2）远距大范围内的差异沉降总体误差监测精度为0.5毫米。
3）在实际工程监测应用中一般能够满足沉降监测精度要求
4）环境使用范围-20+80C°
3、全站仪自动化监测
全站仪自动化测量适用于三维坐标测量，可用于水平位移测量、收敛测量、沉降测量、倾斜测量等观测项目。
（1）全站仪自动化监测系统的构成
（2） 测量流程
本系统使用的是全自动全站仪，仪器测角精度为0．5″，测距精度为0.6mm + 1 x 10-6D (D为所测距离)，转速为180°/秒，正倒镜的转换只需2.9秒，自动化观测流程如下：
1）工程配置：设定工程的2C差、2C互差、归零差、测回互差、测距误差等限差；
2）测站配置：输入测站名、 仪器高以及测站的三维坐标；
3）学习点配置：输入观测点名称、 棱镜高， 确认后测量，得到学习点的三维坐标；
4）重复步骤3，完成所有学习点的测量；
5）设定测回数，开始测量，仪器按照全圆观测法，对所有待测点进行指定测回数的测量， 测量完成后自动保存数据；
6）若发生观测误差超限的情况， 仪器自动重测；（重测规则：A.对上半测回归零差超限以及其它原因未测完的测回，都可以立即重测。B.若零方向的2C互差超限或下半测回的归零差超限，则应重测整个测回。C.某一测回距离互差超限，应重测该整个测回。）
7）对测量结果进行平差处理，导入数据库中；
8）导出数据结果，保存为Excel2003格式。
将按照上述思路编译程序，数据流程如图所示。
图 全站仪自动观测流程
三、 总结
2015年，在市科协、上城区科协的指导下，经过多方努力，由杭州市土木建筑学会牵头，联合杭州市上城区建筑节能协会、上海岩土工程勘察设计研究院有限公司浙江分院共同建立了轨道交通工程监测技术服务站，并且签订了《创新驱动助力工程学会服务站（轨道交通工程监测技术服务站）合作框架协议》，服务站的工作逐步有序的开展起来。
1、服务站联合有关单位召开了地铁保护区安全管理交流会，使参会各方对地铁保护区监测技术及风险管理有了进一步的认识和提高。
2、服务站邀请监测领域的相关专家，为从事地铁监测的技术人员进行了技术培训，培训人数65人，参加培训的技术人员普遍认为收获很大，提高了监测技术人员的整体技术水平。
3、依托杭州市土木建筑学会以及杭州市上城区建筑节能协会的专家人才优势，对地铁保护区自动化监测技术进行了分析研究总结，为地铁保护区的监测工作提供技术支持和经验借鉴。
