一种提高全站仪对边测量隧道净空收敛精度的方法
【专利说明】一种提高全站仪对边测量隧道净空收敛精度的方法 一、技术领域：
[0001] 本发明涉及一种提高隧道净空收敛量测精度的方法，具体涉及一种提高全站仪对 边测量隧道净空收敛精度的方法。 二、
【背景技术】：
[0002] 净空收敛是隧道监控量测的必测项目，是隧道围岩应力状态变化最直接的反映。 目前公路隧道净空收敛主要采用收敛计进行量测，但该量测方法效率低，而且常与现场施 工相互干扰。如隧道采用拱部留核心土环形开挖时，在核心土未开挖前，由于核心土的阻 挡，收敛计无法沿断面水平测线对边展开完成量测，造成变形初测的滞后，引起一部分甚至 是一大部分前期隧道围岩变形信息的丢失，因此监测结果不能真实完整地反映隧道围岩变 形情况。同样，现场收敛计接触量测的进行对隧道施工的正常开展也存在一定的妨碍，影响 隧道施工进度。随着目前大断面长隧道的日益增多，施工方法多变，传统的收敛计接触量测 方法已经无法满足现代长大隧道快速安全的施工要求。因此，一种快速、简便、受隧道施工 影响小的非接触量测方法一一全站仪对边测量法，已被逐渐引入到隧道净空收敛监控量测 中。但是，目前关于该测量方法的量测精度研究相对较少，没有较为明确的结论作为现场测 量的依据，提高测量精度。 三、
【发明内容】
：
[0003] 为了解决上述【背景技术】中的不足之处，本发明提供一种提高全站仪对边测量隧道 净空收敛精度的方法，其采用全站仪对边量测法，基于两车道、三车道和四车道公路隧道实 际断面大小，及现场净空收敛量测实际情况，通过选择合理的全站仪架设位置，提高量测精 度。
[0004] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种提高全站仪对边测量隧道净空 收敛精度的方法，其特征在于：所述的方法步骤为：
[0005] 首先，将两监测点左右对称布设在监测断面最大开挖线处，并进行保护，避免监测 点在隧道施工中被影响破坏；
[0006] 然后，选择合理位置架设全站仪：
[0007] 两车道公路隧道，将全站仪架设在距隧道监测断面40~60m，距隧道中心线5. 25m 的范围之内；
[0008] 三车道公路隧道，将全站仪架设在距隧道监测断面40~50m，距隧道中心线2. 13m 范围之内；或将全站仪架设在距监测断面50~70m，距隧道中心线6. 38m范围之内；
[0009] 四车道公路隧道，将全站仪架设在距监测断面50~60m，距隧道中心线2. 63m范围 之内；或将全站仪架设在距监测断面60~70m，距隧道中心线5. 25m范围之内；
[0010] 在满足以上条件的情况下，若现场条件允许，尽量将全站仪架设在靠近隧道中心 线处；
[0011] 最后，利用全站仪对边测量功能完成量测数据读取，并在每一次量测完成后恢复 测点保护。如此，分别将施工不同阶段的净空收敛量测数据与初始测量值相减，计算得到监 测断面净空收敛结果。
[0012] 与现有技术相比，本发明具有的优点和效果如下：该方法主要从全站仪架设位置 出发，对最优位置参数进行了量化，结果直观，易执行；针对两车道、三车道、四车道公路隧 道分别给出了相应的全站仪最优位置参数，结果全面，更有利于成果推广；该方法严格依照 对边测量原理及误差传播定律，同时结合现场隧道净空收敛量测实际情况，可靠度高。 四、
【附图说明】：
[0013] 图1为全站仪对边测量隧道净空收敛原理图；
[0014] 图2为量测平面投影计算示意图；
[0015] 图3为隧道净空收敛测站位置布置图；
[0016] 图4为反射膜片粘贴；
[0017] 图5为测点保护；
[0018] 图6为YK110+878断面最大开挖线收敛时态曲线；
[0019] 图7为YK110+870断面最大开挖线收敛时态曲线；
[0020] 图8为YKl10+861断面最大开挖线水平收敛时态曲线。 五、
【具体实施方式】：
[0021] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明：
[0022] 首先，进行监测断面测点的埋设和保护。
[0023] 在隧道最大开挖线左右壁面对称布设两个监测点，即图1所示的P、A两点。测点 埋设时，首先将预先加工好的钢板作为反射膜片底座，焊接在靠近掌子面第一榀型钢拱架 上P、A两点对应位置。然后，将反射膜片粘贴在固定完成的钢板上，并尽量保证两反射膜片 中心点处于同一水平线上。在喷射混凝土前，需将塑料袋或土工布等物件缠绕在测点上加 以保护，避免反射膜片被污染、破坏。喷射混凝土作业完成后，解开保护物件，立即进行初读 数的读取。在初始测量以及之后的每一次测量完成后，均须及时恢复测点保护，以免隧道施 工期间反射膜片表面被污染，影响测量数据的准确性。另外，在整个监测过程中，应加强与 相关部门的协调工作，避免因隧道施工造成测点的位置偏移或破坏。
[0024] 然后，建立全站仪对边测量隧道净空收敛精度计算模型，并进行分析。
[0025] -般测量精度由测量中误差进行评价。由图1可得，P、A两点间的高差hPA，水平 间距Dpa和斜距SPA的计算公式：
[0026] hPA=hp~hA=SPsinap-SAsinaA (I)
[0029] 其中，SP、Sj别为0P、OA斜距，ap、aj别为〇P、〇A测量竖直角，为0P、OA之 间水平角。
[0030] 不考虑地球曲率和大气折光的影响，对式（3)进行全微分，并依据误差传播定律， 得到隧道净空收敛中误差计算公式：
[0032] 式中，P= 206265"，》%、&、觸ip、Wflj 和 mp分别为SP、SA、ap、aA和 0 的测量中误差，Dp=Spcosap、Da=SAcosaA，Dp、别为OP和OA水平距离。
[0033] 根据图2全站仪对边测量隧道净空收敛水平投影图中DP、0,与DPA之间的三角函 数关系，对式（4)进行转化，并假定Dpa=Spa及测角中误差，得到：
[0035] 以此为基础，结合现场净空收敛量测实际情况，计算分析不同跨度隧道全站仪不 同架设位置时净空收敛测量精度。
[0036] 其次，选择全站仪合理架设位置。
[0037]