測量機器人與電子水準儀在錢江隧道監測工程中的應用

臧巍

（上海市測繪院，上海200129）

1 測量方法

本次復測主要包括兩個部分：沉降監測測量、隧道斷面測量。

1.1 沉降監測測量

1.1.1 沉降監測測量方法

沉降監測點分為兩部分——明挖段與盾構段，其中，明挖段測點直接使用已有的工程施工水準點，而盾構段測點布設在隧道底部結構地面上。盾構段中相鄰沉降監測點間的距離應控制在30m 左右，點位編號與工程施工水準點相對應。整體水準測量路線的基本走向如圖1 所示。

圖1 沉降監測水準路線

可以看出，水準測量路線走向為從江北深樁點JBS 開始聯測同側水準工作留點L1、L2、L3，然后進入隧道西線聯測工程施工水準點，至江北工作井聯絡通道處，聯測B 點。接著利用工作井中的樓梯向下進入隧道底層，然后一直向南，聯測隧道底部沉降監測點，到達江南工作井后，利用樓梯向上返回行車通道，聯測D 點。接著向南，聯測隧道西線工程施工水準點。出隧道，聯測江南水準工作留點L4、L5、L6，然后聯測江南深樁點JNS。之后進入隧道東線，聯測工程施工水準點，至江南工作井聯絡通道處，聯測C 點。利用工作井中的樓梯向下進入隧道底層，一直向北前進，至工作井聯絡通道處樓梯向上返回行車通道，聯測A 點，然后聯測隧道東線工程施工水準點，最后出隧道，回到江北深樁點JBS，完成水準路線的往測。之后原路返回,并完成反測[1]。

1.1.2 沉降監測精度控制

沉降觀測時按照GB/T 12897—2006《國家一、二等水準測量規范》中二等水準測量以及JGJ 8—2007《建筑變形測量規范》中二級水準測量的要求進行觀測。具體技術指標如表1 所示。

表1 水準測量視線長度及視線高度限差要求

測量成果利用軟件形成數據文件。

1.2 斷面監測

1.2.1 斷面測量點位分布

隧道斷面監測涵蓋盾構入口處、大堤段以及江中段。其中，盾構入口監測三個斷面（兩處在連續墻上，一處在盾構面上），大堤段與江中段分別監測四個斷面。經過實地踏勘，每個斷面布設三到四個L 型圓棱鏡（上層兩個，下層一個或兩個）。

1.2.2 斷面觀測方法

隧道斷面監測主要關注各監測點間的相對位置變化。具體為采用Leica TCA2003A 測量機器人和與其相配套的棱鏡及特制測量工具，測量機器人自動觀測各斷面上布設的L 型圓棱鏡，獲得各監測點的三維坐標。在方向上同時進行水平角與垂直角的觀測，測回數為2。邊長觀測2 測回，每測回讀4 次數。每次觀測儀器須測量參數改正。

1.2.3 斷面觀測精度控制

監測點獨立坐標較差或兩次測量邊長較差≤±2mm。

2 測量數據匯總

2.1 沉降監測情況

2.1.1 沉降監測說明

沉降監測點分為明挖段與盾構段兩部分，其中，明挖段部分聯測已有的工程施工水準點，以LW 開頭的測點表示隧道西線工程施工水準點，以LE 開頭的測點表示隧道東線工程施工水準點。JBS 為江北深樁點，JNS 為江北深樁點，A、B 兩點分別為江北聯絡通道處東、西兩線地面監測點，C、D 兩點分別為江南聯絡通道處東、西兩線地面監測點，盾構段聯測隧道底部沉降監測點。其中以E 開頭的測點位于隧道東線，以W 開頭的測點位于隧道西線。

2.1.2 沉降監測數據（最近一次監測）

本次沉降監測測量包含東、西兩條水準路線，精度統計表

2 所示，二等水準測量每公里偶然中誤差限差為±1.0mm。

表2 沉降監測數據（最近一次監測）

2.1.3 隧道整體監測情況

最近兩次監測情況相比，隧道整體呈現略微下沉的狀態，東線平均下沉3.2mm，最大下沉量為5.2mm；西線平均下沉2.7mm，最大下沉量為4.4mm。

與初次監測量情況相比，東線平均上浮0.4mm，東線最大上浮量6.4mm，最大下沉量為2.8mm；西線平均上浮0.1mm，西線最大上浮量為5.5mm，最大下沉量為11.4mm。

2.1.4 行車通道層（盾構段）監測情況

本次復測與上次相比未發生明顯沉降。為確保安全，建議在后續監測中進一步關注[2]。

2.2 斷面監測情況

2.2.1 斷面監測說明

隧道斷面監測涵蓋盾構入口處、大堤段以及江中段三部分，共36 個斷面。其監測對象為同一斷面內相鄰測點間的三維距離。根據點位分布的不同，本次復測中共存在三種斷面點位分布情況，圖2 將展示在這三種情況下監測對象是如何定義的。

圖2 斷面監測對象示意圖

在上圖中，（a）表示斷面只有上方兩個測點，此時左側點為斷面1 號點，右側點為斷面2 號點，監測對象為兩點間的距離L1，該情況主要存在于盾構入口處；（b）表示斷面上方有兩個測點，下方只有一個測點，此時左下方點為斷面1 號點，左上方點為斷面2 號點，右上方點為斷面3 號點，監測對象自斷面1 號點順時針旋轉，分別為L1、L2、L3；（c）表示斷面上下方各有兩個測點，此時左下方點為斷面1 號點，左上方點為斷面2 號點，右上方點為斷面3 號點，右側下方點為斷面4 號點，監測對象自斷面1 號點順時針旋轉，分別為L1、L2、L3、L4；（a）（b）兩種情況主要存在于大堤段和江中段。

2.2.2 斷面監測情況

本次測量各斷面的累積變化量很小，東線整體變化量0.7mm，最大變化量為7mm，在江北大堤段；西線整體變化量1.0mm，最大變化量為8mm，在江北工作井處。

3 結語

利用測量機器人進行斷面測量與常規

高精度水準儀進行沉降監測，并結合編制程序進行管理，可大幅提高工作效率。

①存儲管理監測數據，建立數據管理數據庫，為今后數據的查詢分析提供便利；②繪制沉降過程線和沉降差過程線，自動生成隧道監測點的等沉降量曲線圖；③提供自動報警、報表分析、報表圖文，自動生成技術總結報告。