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城市轨道上的“夜行者”

2021-03-09 10:07:16    来源: 中国自然资源报    作者:王晶 李斌

每隔10天左右,青岛市勘察测绘研究院(以下简称“青岛院”)的技术人员就会在地铁停运后,进入隧道进行变形监测,为地铁运营和建设保驾护航。日前,记者跟着他们来到深夜的青岛地铁隧道探访。

定期监测捕捉“安全隐患”

23时30分,喧嚣的城市逐渐宁静,青岛院的王军、尹财、王智、尹相宝准时在青岛地铁2号线的芝泉路站门口集合,开始了他们的夜间工作——对地铁隧道和轨道进行定期的变形监测。

“科学的变形监测可以及时掌握地铁隧道结构的安全状况及对周围环境的影响,对保障工程安全出行安全有着重要的意义。”青岛院院长张志华说。

在地铁站大厅,他们将随身物品放在地上拍照,所有工作人员也要拍照。王军告诉记者:“这是‘交底’,等工作结束后再拍照是‘出清’。前后照片对比,确保没有人员和物品遗漏在地铁轨道上,避免地铁运行出现危险。”

待地铁停运,地铁部门完成放电并确定好作业点后,他们便拿着测量仪器和装备进入地铁隧道,此时已是0时30分。

在空洞洞的隧道内走了大约1公里,他们来到预定作业点。王军拿着轨道尺对地铁轨道的间距和垂直高度进行测量。每隔5米有一个监测点,他在每个监测点喷上红色油漆以便下次辨认,同事尹财随即记录数据。

“因为地铁高速运行,而且列次非常多,我们每10天就要检测轨道横向和纵向间距是否有变化,一旦发现异常会及时向地铁部门发出预警。”尹财说。

约1公里的轨距监测完,他们又开始对自动化监测设备进行维护保养。记者在现场看到,一台约30厘米高的监测设备,根据预设指令自动转动,向周围的棱镜发射激光,自动记录数据并反馈到后台。

这台自动化监测设备可谓“火眼金睛”,1毫米以下的变形都能精确捕捉。

“这套自动化监测系统是24小时不间断运行,对道床水平位移和沉降、隧道结构沉降、隧道收敛、隧道振动速度等实时记录,每2小时作为一个数据周期,反馈给后台。”王军说,“根据这些自动监测数据,我们就能分析出隧道内的安全隐患。”

自动化监测设备也需要人工维护保养。这便是他们10天来检查一次的原因之一。260米的作业区间就有92个棱镜,他们挨个擦拭,检测设备的运转情况也要调试确认。

移动扫描为隧道做“彩超”

在地铁隧道深处,记者看到王智和尹相宝在用隧道移动扫描系统给地铁隧道做“彩超”。一台“小车”在地铁轨道上缓缓前行,“小车”上的三维扫描仪快速转动,自动拍摄并记录着数据。

“这个看似简单的‘小车’实际很不简单。它可以连续采集隧道全息空间数据,通过其生成的三维空间图像能分析出隧道内是否有渗水、裂缝、脱落、管片错台等病害。一旦发现问题及时预警,就像是给隧道进行‘体检’。有了它,隧道运行区间的健康检测工作的效率和精度都有了质的提升。”王智说。

夜间轨行区间作业最大的难题就是窗口期太短。由于地铁凌晨5时左右就开始运营,作业时间只能持续到3时30分。通常每次作业需要检测两三公里隧道的各类病害情况,还需要标绘出每个病害在隧道里的详细位置和具体信息。靠传统的作业设备很难满足精度以及时效要求,即使是采用目前较为先进的测量机器人,也只解决了只能测量“点”数据的问题,无法实现对于隧道三维空间“面”数据的获取。

面对这一难题,青岛院轨道交通测量项目组靠着对隧道内部情况的熟悉以及多年来隧道测量监测的生产实践,开展了有针对性的创新探索。

功夫不负有心人,隧道移动扫描系统终于由青岛院和高校联合自主研发成功,并获得了2020年测绘科学技术一等奖。与国内其他同类型产品不同的是,该设备可以在轨道上实现无人干预自动行驶,获取的数据质量更好,数据采集量约为传统人工检测手段的1000倍,采集速度能提高5倍,精度较原来提高了近5倍。

为群众平安出行“保驾护航”

张志华告诉记者,肉眼看到的地铁隧道都是很硬的岩石和铁轨,但在精密的检测仪器下它们却无时无刻不在发生变化。细微的变化如果没有被监测到,日积月累就可能引起质变。因此必须要定期进行细致的检测,确保地铁运行安全。

随着我国轨道交通的建设和发展,城市轨道交通的勘测已形成比较成熟的勘测规范和标准。但近年来,轨道交通的土建施工、运营管理伴随新工艺、新技术的发展发生了很大的变化,对勘测行业提出了新的更高要求。

20世纪80年代末,青岛市开始筹划轨道交通工程。从青岛地铁3号线一期工程建设开始,青岛院一直服务于轨道交通工程的勘测工作。作为一家历史悠久、业务综合的城市勘测单位,青岛院积累了丰富的滨海基岩地质方面的勘测成果和实践经验。在此基础上,青岛院始终与国际先进的测绘装备和技术接轨,如采用精度最高的测量机器人进行导线测量,采用自动化监测设备进行隧道变形监测,采用三维激光扫描仪进行断面测量,研发了隧道移动扫描系统,应用于地铁隧道运营期的病害检测;采用“BIM+GIS”技术研发了地铁三维可视化管理信息系统,集成了地铁沿线地质、地形地貌、地下管线等各类基础空间数据,应用于地铁规划、建设及运营管理,为智慧地铁建设提供了强有力的技术支撑。

未来,青岛院将持续为城市轨道交通的建设提供全生命周期的勘测服务保障和技术支撑,为群众平安出行“保驾护航”。

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