测量机器人与电子水准仪在钱江隧道监测工程中的应用

臧巍

（上海市测绘院，上海200129）

1 测量方法

本次复测主要包括两个部分：沉降监测测量、隧道断面测量。

1.1 沉降监测测量

1.1.1 沉降监测测量方法

沉降监测点分为两部分——明挖段与盾构段，其中，明挖段测点直接使用已有的工程施工水准点，而盾构段测点布设在隧道底部结构地面上。盾构段中相邻沉降监测点间的距离应控制在30m 左右，点位编号与工程施工水准点相对应。整体水准测量路线的基本走向如图1 所示。

图1 沉降监测水准路线

可以看出，水准测量路线走向为从江北深桩点JBS 开始联测同侧水准工作留点L1、L2、L3，然后进入隧道西线联测工程施工水准点，至江北工作井联络通道处，联测B 点。接着利用工作井中的楼梯向下进入隧道底层，然后一直向南，联测隧道底部沉降监测点，到达江南工作井后，利用楼梯向上返回行车通道，联测D 点。接着向南，联测隧道西线工程施工水准点。出隧道，联测江南水准工作留点L4、L5、L6，然后联测江南深桩点JNS。之后进入隧道东线，联测工程施工水准点，至江南工作井联络通道处，联测C 点。利用工作井中的楼梯向下进入隧道底层，一直向北前进，至工作井联络通道处楼梯向上返回行车通道，联测A 点，然后联测隧道东线工程施工水准点，最后出隧道，回到江北深桩点JBS，完成水准路线的往测。之后原路返回,并完成反测[1]。

1.1.2 沉降监测精度控制

沉降观测时按照GB/T 12897—2006《国家一、二等水准测量规范》中二等水准测量以及JGJ 8—2007《建筑变形测量规范》中二级水准测量的要求进行观测。具体技术指标如表1 所示。

表1 水准测量视线长度及视线高度限差要求

测量成果利用软件形成数据文件。

1.2 断面监测

1.2.1 断面测量点位分布

隧道断面监测涵盖盾构入口处、大堤段以及江中段。其中，盾构入口监测三个断面（两处在连续墙上，一处在盾构面上），大堤段与江中段分别监测四个断面。经过实地踏勘，每个断面布设三到四个L 型圆棱镜（上层两个，下层一个或两个）。

1.2.2 断面观测方法

隧道断面监测主要关注各监测点间的相对位置变化。具体为采用Leica TCA2003A 测量机器人和与其相配套的棱镜及特制测量工具，测量机器人自动观测各断面上布设的L 型圆棱镜，获得各监测点的三维坐标。在方向上同时进行水平角与垂直角的观测，测回数为2。边长观测2 测回，每测回读4 次数。每次观测仪器须测量参数改正。

1.2.3 断面观测精度控制

监测点独立坐标较差或两次测量边长较差≤±2mm。

2 测量数据汇总

2.1 沉降监测情况

2.1.1 沉降监测说明

沉降监测点分为明挖段与盾构段两部分，其中，明挖段部分联测已有的工程施工水准点，以LW 开头的测点表示隧道西线工程施工水准点，以LE 开头的测点表示隧道东线工程施工水准点。JBS 为江北深桩点，JNS 为江北深桩点，A、B 两点分别为江北联络通道处东、西两线地面监测点，C、D 两点分别为江南联络通道处东、西两线地面监测点，盾构段联测隧道底部沉降监测点。其中以E 开头的测点位于隧道东线，以W 开头的测点位于隧道西线。

2.1.2 沉降监测数据（最近一次监测）

本次沉降监测测量包含东、西两条水准路线，精度统计表

2 所示，二等水准测量每公里偶然中误差限差为±1.0mm。

表2 沉降监测数据（最近一次监测）

2.1.3 隧道整体监测情况

最近两次监测情况相比，隧道整体呈现略微下沉的状态，东线平均下沉3.2mm，最大下沉量为5.2mm；西线平均下沉2.7mm，最大下沉量为4.4mm。

与初次监测量情况相比，东线平均上浮0.4mm，东线最大上浮量6.4mm，最大下沉量为2.8mm；西线平均上浮0.1mm，西线最大上浮量为5.5mm，最大下沉量为11.4mm。

2.1.4 行车通道层（盾构段）监测情况

本次复测与上次相比未发生明显沉降。为确保安全，建议在后续监测中进一步关注[2]。

2.2 断面监测情况

2.2.1 断面监测说明

隧道断面监测涵盖盾构入口处、大堤段以及江中段三部分，共36 个断面。其监测对象为同一断面内相邻测点间的三维距离。根据点位分布的不同，本次复测中共存在三种断面点位分布情况，图2 将展示在这三种情况下监测对象是如何定义的。

图2 断面监测对象示意图

在上图中，（a）表示断面只有上方两个测点，此时左侧点为断面1 号点，右侧点为断面2 号点，监测对象为两点间的距离L1，该情况主要存在于盾构入口处；（b）表示断面上方有两个测点，下方只有一个测点，此时左下方点为断面1 号点，左上方点为断面2 号点，右上方点为断面3 号点，监测对象自断面1 号点顺时针旋转，分别为L1、L2、L3；（c）表示断面上下方各有两个测点，此时左下方点为断面1 号点，左上方点为断面2 号点，右上方点为断面3 号点，右侧下方点为断面4 号点，监测对象自断面1 号点顺时针旋转，分别为L1、L2、L3、L4；（a）（b）两种情况主要存在于大堤段和江中段。

2.2.2 断面监测情况

本次测量各断面的累积变化量很小，东线整体变化量0.7mm，最大变化量为7mm，在江北大堤段；西线整体变化量1.0mm，最大变化量为8mm，在江北工作井处。

3 结语

利用测量机器人进行断面测量与常规

高精度水准仪进行沉降监测，并结合编制程序进行管理，可大幅提高工作效率。

①存储管理监测数据，建立数据管理数据库，为今后数据的查询分析提供便利；②绘制沉降过程线和沉降差过程线，自动生成隧道监测点的等沉降量曲线图；③提供自动报警、报表分析、报表图文，自动生成技术总结报告。