2-实时智能监测系统在铁路既有线顶进涵施工中的应用_胡仲春.pdf
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1、实时智能监测系统在铁路既有线顶进涵施工中的应用*胡仲春1, 2( 1 武汉理工大学资源与环境工程学院武汉 430070; 2 中铁十四局集团有限公司济南 250014)摘要提出构建一种基于 LabVIEW 的铁路既有线顶进涵施工防护多传感器实时监测系统, 该系统由自动化监测装置和监控中心的计算机组成, 其中自动化监测装置由布置在施工现场的数据采集设备、 数据传输设备组成。实践证明, 该监测系统在南京市六合区顶进涵施工中发挥了重要作用。关键词铁路既有线顶进涵施工多传感器实时智能监测虚拟仪器Application of Intelligent eal time Monitoring System
2、in the Existed Metro Line Proximity ConstructionHU Zhongchun1, 2( 1 School of esource and Environment Engineering, Wuhan University of TechnologyWuhan 430070)AbstractBased on LabVIEW virtual instrument, multi sensors, wireless bridge and GPS transmission technology, thepaper puts forward an intellig
3、ent real time monitoring system comprised with automatic monitoring devices and computertechnology for the existed metro line proximity construction, which includes automatic monitoring acquisition and transmis-sion instruments It proves that this real time monitoring technology has played important
4、 role in practiceKey Wordsexisted metro lineproximity constructionmulti sensorintelligent monitoringvirtual instrument0引言近年来, 由于顶进涵施工导致的列车晃车以及更为严重的铁路交通事故时有发生。为了响应“和谐铁路” 的号召和避免列车晃车及出轨等种种工程事故, 必须在严格规划设计施工的基础上, 做好必要的实时监测管理工作, 及时掌握顶进涵施工期间防护加固体系的各种变形值, 为施工参数和铁路既有线结构尺寸的调整提供科学参考值, 坚决杜绝“四边工程 ”“边规划、 边设计、 边施工
5、、 边变更”1 ,提高施工防护和铁路既有线营运的安全性。在铁路施工过程中, 顶进涵施工作为线路的重要组成部分,涉及到采用人工挖孔桩作支墩, 用工字钢便梁架空线路顶进开挖施工等技术, 顶进涵施工由于岩土开挖、 应力重分布和卸荷现象对既有线运营会产生重大影响。所以必须在施工过程进行监测, 本文提出并构建基于 LabVIEW 的既有线顶进涵施工自动化监测系统, 保证既有线正常运营和施工顺利开展。1顶进涵施工安全隐患及监测在铁路既有线顶进涵施工过程中, 主要存在以下的铁路运营风险:铁路施工损坏已铺设的通讯及信号电缆, 导致铁路行车信号失灵或错乱, 干扰列车的正常运行; 施工引起铁轨及轨枕的位移及周围路
6、基道砟土体的卸荷应力变化, 导致线路的轨距、高程、 水平等参数变化造成晃车现象; 既有线因基坑的开挖导致铁轨下沉、 出现涌水、 砂等异常情况,威胁列车运营安全。人工监测和单一项目的监测及其他 GPS 监测因为人为主观因素误差大、 监测不及时、 危险人身安全及缺乏项目验证等不可否认的缺点, 促使着多传感器自动化监测系统在既有线桥涵施工中成为施工科技发展的必然需求。2工程概况及传感器布设2 1工程概况本文的研究对象是位于南京市六合区横梁镇区段的中心里程为 K45 +895 的宁启线下穿顶进涵施工, 现场采用 D24 型便梁加固既有铁路线, 以 4 个人工挖孔桩支墩承载便梁, 既有线支墩 便梁防护体
7、系见图 1。2 2传感器布设为了监测铁轨在施工期间的变形大小以及为列车行车安全提供精确的轨道调整值, 综合考虑选用以下传感器。选用 BGK 4675 型振弦式静力水准仪来监测挖孔桩支墩表面的沉降大小,从而可知轨* 基金项目: 国家自然科学基金( 51104112) , 中央高校基本科研业务费专项资金资助项目( 2011 045) 。342014 年第 40 卷第 4 期April 2014工业安全与环保Industrial Safety and Environmental Protection图 1既有线支墩 便梁防护体系道道床的沉降大小; 选用 BGK 6160MEMS 固定式倾角计来监测人
8、工挖孔桩的倾斜角度, 间接换算为支墩表面的水平位移; 选用 BGK 4420 型振弦式表面裂缝计来监测便梁纵梁与支墩之间的表面开合度, 即相对位移; 选用 BGK 4810 型振弦式土压力计, 因为该型号适用于测量填土对挡土墙或界面接触压力, 压力计有一个超厚背板, 可以减少点载荷的影响; 选用振弦式三轴加速度计来监测支墩便梁体系的振动加速度, 以此来判断列车经过时及施工时的载荷大小, 同时可反映轨道的平顺度, 保证便梁支护的安全性。3自动化监测系统的搭建本文提出构建基于虚拟仪器 LabVIEW 技术和多传感器技术的铁路既有线顶进涵施工防护自动化监测系统, 该系统能及时精确地监测由于既有线顶进
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