一種提高全站儀對邊測量隧道凈空收斂精度的方法
【專利說明】一種提高全站儀對邊測量隧道凈空收斂精度的方法 一、技術領域：
[0001] 本發(fā)明涉及一種提高隧道凈空收斂量測精度的方法，具體涉及一種提高全站儀對 邊測量隧道凈空收斂精度的方法。 二、
【背景技術】：
[0002] 凈空收斂是隧道監(jiān)控量測的必測項目，是隧道圍巖應力狀態(tài)變化最直接的反映。 目前公路隧道凈空收斂主要采用收斂計進行量測，但該量測方法效率低，而且常與現(xiàn)場施 工相互干擾。如隧道采用拱部留核心土環(huán)形開挖時，在核心土未開挖前，由于核心土的阻 擋，收斂計無法沿斷面水平測線對邊展開完成量測，造成變形初測的滯后，引起一部分甚至 是一大部分前期隧道圍巖變形信息的丟失，因此監(jiān)測結果不能真實完整地反映隧道圍巖變 形情況。同樣，現(xiàn)場收斂計接觸量測的進行對隧道施工的正常開展也存在一定的妨礙，影響 隧道施工進度。隨著目前大斷面長隧道的日益增多，施工方法多變，傳統(tǒng)的收斂計接觸量測 方法已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代長大隧道快速安全的施工要求。因此，一種快速、簡便、受隧道施工 影響小的非接觸量測方法一一全站儀對邊測量法，已被逐漸引入到隧道凈空收斂監(jiān)控量測 中。但是，目前關于該測量方法的量測精度研究相對較少，沒有較為明確的結論作為現(xiàn)場測 量的依據(jù)，提高測量精度。 三、

【發(fā)明內容】
：
[0003] 為了解決上述【背景技術】中的不足之處，本發(fā)明提供一種提高全站儀對邊測量隧道 凈空收斂精度的方法，其采用全站儀對邊量測法，基于兩車道、三車道和四車道公路隧道實 際斷面大小，及現(xiàn)場凈空收斂量測實際情況，通過選擇合理的全站儀架設位置，提高量測精 度。
[0004] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為：一種提高全站儀對邊測量隧道凈空 收斂精度的方法，其特征在于：所述的方法步驟為：
[0005] 首先，將兩監(jiān)測點左右對稱布設在監(jiān)測斷面最大開挖線處，并進行保護，避免監(jiān)測 點在隧道施工中被影響破壞；
[0006] 然后，選擇合理位置架設全站儀：
[0007] 兩車道公路隧道，將全站儀架設在距隧道監(jiān)測斷面40~60m，距隧道中心線5. 25m 的范圍之內；
[0008] 三車道公路隧道，將全站儀架設在距隧道監(jiān)測斷面40~50m，距隧道中心線2. 13m 范圍之內；或將全站儀架設在距監(jiān)測斷面50~70m，距隧道中心線6. 38m范圍之內；
[0009] 四車道公路隧道，將全站儀架設在距監(jiān)測斷面50~60m，距隧道中心線2. 63m范圍 之內；或將全站儀架設在距監(jiān)測斷面60~70m，距隧道中心線5. 25m范圍之內；
[0010] 在滿足以上條件的情況下，若現(xiàn)場條件允許，盡量將全站儀架設在靠近隧道中心 線處；
[0011] 最后，利用全站儀對邊測量功能完成量測數(shù)據(jù)讀取，并在每一次量測完成后恢復 測點保護。如此，分別將施工不同階段的凈空收斂量測數(shù)據(jù)與初始測量值相減，計算得到監(jiān) 測斷面凈空收斂結果。
[0012] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有的優(yōu)點和效果如下：該方法主要從全站儀架設位置 出發(fā)，對最優(yōu)位置參數(shù)進行了量化，結果直觀，易執(zhí)行；針對兩車道、三車道、四車道公路隧 道分別給出了相應的全站儀最優(yōu)位置參數(shù)，結果全面，更有利于成果推廣；該方法嚴格依照 對邊測量原理及誤差傳播定律，同時結合現(xiàn)場隧道凈空收斂量測實際情況，可靠度高。 四、
【附圖說明】：
[0013] 圖1為全站儀對邊測量隧道凈空收斂原理圖；
[0014] 圖2為量測平面投影計算示意圖；
[0015] 圖3為隧道凈空收斂測站位置布置圖；
[0016] 圖4為反射膜片粘貼；
[0017] 圖5為測點保護；
[0018] 圖6為YK110+878斷面最大開挖線收斂時態(tài)曲線；
[0019] 圖7為YK110+870斷面最大開挖線收斂時態(tài)曲線；
[0020] 圖8為YKl10+861斷面最大開挖線水平收斂時態(tài)曲線。 五、
【具體實施方式】：
[0021] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細說明：
[0022] 首先，進行監(jiān)測斷面測點的埋設和保護。
[0023] 在隧道最大開挖線左右壁面對稱布設兩個監(jiān)測點，即圖1所示的P、A兩點。測點 埋設時，首先將預先加工好的鋼板作為反射膜片底座，焊接在靠近掌子面第一榀型鋼拱架 上P、A兩點對應位置。然后，將反射膜片粘貼在固定完成的鋼板上，并盡量保證兩反射膜片 中心點處于同一水平線上。在噴射混凝土前，需將塑料袋或土工布等物件纏繞在測點上加 以保護，避免反射膜片被污染、破壞。噴射混凝土作業(yè)完成后，解開保護物件，立即進行初讀 數(shù)的讀取。在初始測量以及之后的每一次測量完成后，均須及時恢復測點保護，以免隧道施 工期間反射膜片表面被污染，影響測量數(shù)據(jù)的準確性。另外，在整個監(jiān)測過程中，應加強與 相關部門的協(xié)調工作，避免因隧道施工造成測點的位置偏移或破壞。
[0024] 然后，建立全站儀對邊測量隧道凈空收斂精度計算模型，并進行分析。
[0025] -般測量精度由測量中誤差進行評價。由圖1可得，P、A兩點間的高差hPA，水平 間距Dpa和斜距SPA的計算公式：
[0026] hPA=hp~hA=SPsinap-SAsinaA (I)
[0029] 其中，SP、Sj別為0P、OA斜距，ap、aj別為〇P、〇A測量豎直角，為0P、OA之 間水平角。
[0030] 不考慮地球曲率和大氣折光的影響，對式（3)進行全微分，并依據(jù)誤差傳播定律， 得到隧道凈空收斂中誤差計算公式：
[0032] 式中，P= 206265"，》%、&、觸ip、Wflj 和 mp分別為SP、SA、ap、aA和 0 的測量中誤差，Dp=Spcosap、Da=SAcosaA，Dp、別為OP和OA水平距離。
[0033] 根據(jù)圖2全站儀對邊測量隧道凈空收斂水平投影圖中DP、0,與DPA之間的三角函 數(shù)關系，對式（4)進行轉化，并假定Dpa=Spa及測角中誤差，得到：
[0035] 以此為基礎，結合現(xiàn)場凈空收斂量測實際情況，計算分析不同跨度隧道全站儀不 同架設位置時凈空收斂測量精度。
[0036] 其次，選擇全站儀合理架設位置。
[0037]