铁路隧道工程自动化实时监测技术应用
摘要：随着城市建设不断加快，邻近运营铁路隧道的施工越来越多，不可避
免对运营铁路隧道造成一定影响；铁路隧道的结构比较复杂，周边施工极易对其
产生影响，如果不能全天候进行监控量测很难及时预警，而隧道一旦发生大的坍
塌事故将会造成巨大灾难和社会影响[1]，传统的人工测量已不适用运营铁路隧
道的监测，自动化实时监测技术逐步被使用。本文以某市广惠城际铁路隧道临近
管廊施工为例，介绍了铁路隧道工程自动化实时监测技术。
关键词：铁路隧道；自动化；监测技术
1工程概况
某管廊工程与广惠城际铁路隧道并行，基坑最深12.55m，放坡开挖，工程
结构部分位于隧道正上方。基坑与隧道结构外缘的最大水平净距为4.74m，基坑
底部标高位于铁路隧道顶上方9～13m。铁路隧道部分位于1.5倍基坑开挖深度
影响区域内，长度195.320m。
2自动化监测的实施
2.1监测项目及控制值
根据设计、咨询、业主及铁路部门的相关要求并结合现场条件，综合制定自
动化实时监测精度及控制值[2]。
2.2监测点布设
隧道结构竖向和水平位移及洞内收敛变形监测需沿左右拱腰位置布置棱镜,
主要影响范围5m左右一个监测断面，次要影响范围10m左右一个监测断面，
共设置44个监测断面，每个监测断面布置5个监测点。
自动化监测点采用以棱镜为主的元器件。布点时首先在隧道内壁上钻孔，孔
深约8cm，孔径约1.6cm，每个观测点棱镜用两个化学锚栓及植筋胶锚固于隧道
内壁上并用两个螺帽进行加固；由于高铁运营速度较快，在活塞效应作用下，为
保证监测点的稳定性，避免监测点脱落带来灾难性事故，观测点棱镜通过化学锚
栓与L形支架连接。
2.3测站设置方法
本项目共设置2座测站。由于隧道内条件复杂，为保证通视，隧道内测站采
用定制的全站仪钢支架。为避免隧道内监测基站、采集控制箱安装完成后在洞内
风压的影响下倒向铁路轨道一侧，在相应的设备上方边墙位置钻打6颗?12mm
化学锚栓，使用钢丝连接设备与化学锚栓，相应的测站同步布置于隧道壁上并将
全站仪底座通过强制对中盘固定在测站支架上。
2.4自动化监测系统
采用测量机器人自动化监测系统进行变形监测，具有自动测量、处理、发送、
预警、控制等功能。每个测量周期完成后，系统自动上传测量成果，如果出现需
要报警的情况，上传的数据通过云端服务期设置的报警值自动预警并发送各方，
另外此系统还具有数据实时对比等智能化功能[3]，可一目了然观看实时变形趋
势。
现场监测设备及监测点位安装调试后，将采集好的初始值发送到全站仪并设
置好观测间隔时间，全站仪通过网络接收命令自动观测现场埋设的棱镜，观测数
据经过全站仪自动处理后通过网络发送到对应计算机系统，经过计算机监测成果
分析系统复核无误后，直接把最终成果推送各参建单位，如有预警或异常情况，
计算机会通过短信方式发送各方，避免了人为操作，保证监测数据的真实性。
2.5监测方法
1）观测采用的徕卡TS60全站仪具有目标自动识别与马达驱动、自动精瞄固
定棱镜及自动跟踪移动目标功能，测量更迅速便利，即使在弱光或恶劣的观测环
境下也能正常工作。仪器自动记录监测数据，通过无线传输发送至远程服务器，
通过远程服务器进行远程计算机自动平差，避免人为误差，平差后的监测数据由
服务器发送到监测成果分析系统中，系统进行报表的自动生成、分析以及发送工
作[4]。
2）现场观测时，仪器测站先与影响区外的控制点进行连测取得坐标值，然
后以影响区外的控制点作为基准点，测出平面控制点的坐标。以同样的方法测出
影响区内监测点的坐标，作为测量的初始值。首次观测时应重复测量三次，取其
平均数作为初始值[5]。
3）平面控制点要定期与附近的起算点进行连测，若控制点发生位移，在进
行监测时应把监测点的位移量累加进去，作为最终的位移值，保证监测数据的准
确性。
3监测数据分析
监测时间为2020年7月1日—2020年12月30日，历时6个月，从施工前
采集初始值至整个工程完成，隧道未出现变形情况，监测数据未报警，直至施工
完成，监测点位拆除并进行了隧道内恢复，未出现安全及其他事故。
自动化监测时每次自动监测成果与初始值进行对比，分别得到ΔX、ΔY、
ΔH3个方向的变化值。现场监测的最终成果以报表形式显示，以隧