关于隧道非接触监控量测仪器选择问题的探讨(邱超)

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1、关于隧道非接触监控量测仪器选择问题的探讨邱超中交一公局土木技术研究院摘要：依托测绘仪器及测量技术的快速发展，隧道监控量测的技术手段也发生了较大变化。由接触量测向非接触量测的转变，是现代技术发展和生产要求提高的必然结果。而这其中也涉及了一些亟待解决的问题，例如，对非接触监控量测使用的仪器——免棱镜全站仪的精度，现行的规范并未给出十分详细的要求，甚至还有一些不妥之处，即便写了也只是寥寥数语，只规定了仪器精度，并未对此作出任何解释。本文从量测工作实际出发，对免棱镜全站仪应用在隧道监控量测的工作原理与方法进行分析，通过间接平差及精度评定理论，并对数据采集

2、现场情况及数据处理等方面综合考虑，得出适当的仪器精度，给同行们作为参考并作为讨论的依据。关键字：隧道非接触监控量测免棱镜全站仪精度分析仪器选择1.绪论1.1隧道非接触监控量测的发展图1-1-1变形监测的关系随着测绘仪器的发展，各种新型仪器应运而生，传统的测绘仪器也逐步向数字化、智能化、一体化方向发展。测绘仪器也不再单单只局限应用于工程放样、控制测量的传统意义上的测量工作。而随着国家经济的高速发展，各种新型基建项目大幅度开工建设，对工程的质量、安全与进度提出了更高的要求，变形监测就在这一背景下产生、发展，并成为在建运营项目不可或缺的重要一环。变形监

3、测是围绕整个工程进展的一系列监控工作，在保证施工安全的同时也为设计提供重要的数据支撑，与传统的一般工程测量相比，变形监测有着精度更高、数据处理较复杂、测量周期性更强的特点。那么在进行具体的监测工作中，到底要使用什么样的仪器、应用什么样的方法？在现行的很多规范中并且详细给出，即使有也只是只言片语，甚至还有一些不妥之处。本文主要探讨隧道非接触监控量测方面，目前测量仪器正在由传统光学向数字化方向发展，接触测量向非接触发展的方式转变。尤其是许多人所不能及的地方，非接触量测的优势便更加明显。例如，随着隧道下导的开挖，隧道的上导水平收敛测线用传统收敛计量测造

4、成很大麻烦，很多时候不得不放弃测量。再比如，基于精密水准测量的拱顶沉降，由于铁路隧道的净高较高，在悬挂测尺一直是没有很好解决方法的难题，如果测尺悬挂不规范，或者每次悬挂偏离较大，即使测量的在准确也无法真实体现沉降。甚至在浅埋段的地表沉降，尤其是靠近洞口处，采用水准测量困难很大，如果能在沉降点上粘贴反光片，采用免棱镜全站仪三角高程的方法，测出沉降量，能大大降低数据采集人员的工作困难程度。所以非接触量测技术仅在隧道监控量测方面应用的就十分广泛，也可以说为隧道监控量测的外业数据采集带来了革命性的突破。使数据采集工作变得更加简单、快捷与便利，但是精度又成

5、为这个方法是否切实可行的关键。近几年来关于数据精度、仪器精度、系统误差分析与改正、测量中的误差分析与改正以及精度的评定成为了各位同行关注的重点。1.2免棱镜全站仪技术的简介全站仪是一种集光、机、电为一体的新型测量仪器，简单说来是由电子经纬仪测量系统和激光测距仪测量系统组成。与传统光学经纬仪相比电子经纬仪将光学度盘换为光电扫描度盘，将人工光学测微读数代之以自动记录和显示读数，使测角操作简单化，且可避免读数误差的产生。电子经纬仪的自动记录、储存、计算功能，以及数据通讯功能，进一步提高了测量作业的自动化程度。全站仪与光学经纬仪区别还在于度盘读数及显示系

6、统，电子经纬仪的水平度盘和竖直度盘及其读数装置是分别采用两个相同的光栅度盘（或编码盘）和读数传感器进行角度测量的。根据测角精度可分为0.5″，1″，2″，3″，5″，10″等几个等级。免棱镜测量技术基于相位法原理，全站仪发出的激光束极为微小，它可精确地打到目标上，保证精度较高的距离测量。与有棱镜测量相比较，其优点是只要测点的反射介质满足免棱镜测量的条件，就不需要在测量点位上置放棱镜，即可精确的测定出该点的三维坐标。使用柯达灰度标准卡，其半径可达180米，它具有可见的红色激光斑以及微小的光束直径。为了达到出色的标准和基于考虑测量人员的身体安全的效果

7、，采用最安全的一级激光，确保了免棱镜测量胜任于任何测量工作。对于测量人员提高作业效率来说是非常有利的。1.3应用免棱镜全站仪的隧道监控量测的要求若想把免棱镜技术很好的应用在隧道监控量测上，笔者认为要满足如下几点要求：①数据采集快速，操作简便，对现场环境要求最低。在隧道监控量测数据采集时，隧道一般都在施工，隧道内环境复杂。出渣、立架、喷浆、挖仰拱等等，让数据采集人员能够最迅速、准确、方便的采集有用的数据，是量测的前提。这就要求我们的仪器及采集数据的方法，简单、不受外界环境影响并且要快速，传统接触量测往往不具备，这也是免棱镜技术的最大优势之一。②精度

8、达到要求。根据《公路隧道施工非接触量测规程》（DB341T1087-2009）和《公路隧道施工技术规范》（JTGF60-2009）中规定