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1、地铁隧道收敛监测方法应用分析作者：谭长瑞 张焱来源：科技资讯 2013年第26期谭长瑞 张焱(江苏省水文地质海洋地质勘查院 江苏南京 211110)摘 要:地铁隧道在建设及竣工后均需进行收敛测量,以监测盾构体形变,确保隧道正常运营 本文介绍了三种常用收敛监测方法,并进行了优缺点分析,对盾构隧道的收敛监测作业具有指导 意义。关键词:地铁隧道 收敛监测 收敛计 自动化监测 自由设站法监测中图分类号:P258文献标识码:A文章编号：1672-3791(2013)09(b)-0046-01盾构法是建造地铁隧道的先进技术,对隧道内壁预制管片径向变化的测量工作称为收敛监测, 它是判断隧道质量和安全的重要指
2、标。如何进行地铁隧道收敛监测,更合理的捕捉变形信息,圈内人士做了大量的工作,下面介绍三 种常用的盾构体隧道收敛监测方法。1 收敛计监测法收敛计主要由钢尺、电子测微传感器、显示屏、伸张拉力指示器、尺架等组成。事先在待测点位安装固定挂钩,收敛计测微器旋至有效测程中部,引张钢卷尺尺架挂在两端 挂钩上,旋动测微器螺旋,适当收紧测尺将其固定,调整调节装置使张力线与恒力线重合,读取记 录显示屏显示的数据。这是一种较为传统的测量方法,优点为:操作方法简单,读数直观,收敛计标称精度高(最高为0.01 mm)。缺点为:两端设置挂钩不仅费时费力且本身就是对盾构体的破坏，读取数据并非隧道 收敛弦长;竖向收敛时顶轨防
3、碍较大;收敛计的工作姿态、拉力强弱都会对读数产生一定影响。2 全站仪自动化监测法由自动化远程控制系统进行远程操作测量，采用全站仪极坐标法获取收敛监测点三维坐标。首先在待测点位安装小棱镜、在隧道侧壁安装带有强制对中装置的工作基点，全站仪固定安 放于工作基点上。每次开测前利用已布设平面控制网后方交会计算工作基点的三维坐标。采用 RTU远程终端控制器有线控制测量机器人进行测量并通过无线的方式将数据发送给数据处理中 心,通过GPRS、Internet通讯技术实时传发监测成果。这种测量方法取得了初步成功，是未来盾构隧道收敛监测的必然趋势。它的优点明显:人工 成本低,测量速度快,实时无线快速提供监测数据,
4、避免了人为操作带来的误差。随着现代测绘、 通讯技术的发展,全站仪自动化收敛监测朝着方法简便、稳定性逐步提高、成本逐步降低的方向 发展。它的缺点同样明显:首先和收敛计一样安装镜头、强制对中装置是对盾构体的破坏,所测数 值也非盾构隧道的收敛弦长。仪器设备受隧道内驶过物体的风动、震动影响较大。受地铁隧道 内部环境限制,一台全站仪监测里程有限,一个工程段往往需投入数台全站仪,设备成本高;全站 仪自动瞄准易受外界干扰,成果数据稳定性差,计算时必须剔除粗差,当前多采用定期人工辅助的 方法对成果进行检验。3 全站仪自由设站法首先利用全站仪和水平尺将带靶心的反光贴粘贴于收敛点,在隧道道床适宜位置自由设站, 整
5、平仪器后极坐标法采集收敛点三维坐标,内业计算收敛值。每对收敛点必须在同一站完成空间 三维坐标的采集。设站过程无需考虑对中、定向、仪器高。优点:前期准备工作量小,作业对隧道没有破坏性,设站自由,计算数据为隧道收敛弦长利于 跟设计值相比较。计算中抵消了对中、定向、仪器高的误差影响,成果精度稳定性高。缺点:只能间隔一定距离测量某一段收敛数据,设站多,现场作业强度大,收敛弦长需内业计 算,现场无法实时比较收敛变形量。4 实例:南京地铁2号线大行宫新街口区间段收敛安全监测南京地铁2号线盾构隧道有6块管片拼装而成，在隧道内壁水平直径处（特征点A、B）、竖 向直径拱顶处（特征点C）,选用强力胶粘贴反射片，道
6、床中间点0采用道钉钉入。为了能够找出 正确的收敛点,A、B两点采用水平尺辅助布点。C点的确定方法如下:利用全站仪对中整平于收 敛监测点0,将望远镜调至天顶方向,反光贴中心贴在拱顶全站仪激光点的位置,使拱顶点与监测 点处于同一铅垂断面上。（如图1）本工程全站仪采用Leica TM30（标称0.6 mm+1 ppm）,JSS30A数显收敛计（标称0.6 mm）观测。三维坐标水平收敛、竖向收敛计算公式如下:收敛变形监测初期独立观测两次,误差范围内取均值做为初始值。笔者用三种方法对其中1条收敛进行了每天1次总计10次测量试验,水平收敛弦长10次观 测数据统计见表1。槪1牛廿和对化法H rh哉并.法13
7、.31905. 537B5.35135.5175良 5:93-5. 51.713:岂 1775. 31753. 527J45. 515E二 HS63.51505 51755. 51%5.51&5. 51SB5- 5：773.517375. 5175L HS95. 51S5S5. 51675.53W95. 517EL刃S35.52105. 517:托3. 5：764 = 5. 5L7GA = 5.51B5A=5. 517GX 二克.55m nH - 0. 7b dK =0.313 d江：我中勺为平均皑为中课左此结果表明,三种方法都能满足监测精度要求。实际观测中必要时可以增加观测次数取均值 来提高观测精度。5 结论三种收敛监测方法互补,依据不同情况酌情选用或混合使用,综合成本投入、精度稳定性等 分析笔者倾向于全站仪自由设站法。参考文献1 李玉宝收敛计检验及精度分析J.测绘通报,2009(3):45-48.2 孙昊，姚连璧，谢义林隧道断面收敛测量与数据处理J.工程勘察,2010(11):73-77.3 城市轨道交通工程测量规范(GB50 308-2008)S.
地铁隧道收敛监测方法应用分析
