測(cè)量機(jī)器人與電子水準(zhǔn)儀在錢江隧道監(jiān)測(cè)工程中的應(yīng)用

臧巍

直，向北延伸與滬杭高速公路連接，向南延伸與杭甬高速連接。本工程采用測(cè)繪機(jī)器人及電子水準(zhǔn)儀配合進(jìn)行工程監(jiān)測(cè)，經(jīng)實(shí)際工作驗(yàn)證能有效提高監(jiān)測(cè)成果精度及工作效率。

【Abstract】The Qianjiang Tunnel is a key control project for the Qianjiang Channel and wiring project. It is an extremely large cross-river road tunnel connecting Xiaoshan in Hangzhou in the South and Haining in Jiaxing in the North. The tunnel cuts straight， extends northwards to connect with the Shanghai-Hangzhou Expressway， and extends southwards to connect with Hangzhou-Ningbo Expressway. This project uses mapping robot and electronic level to carry on the project monitoring， and the actual work proves that it can effectively improve the accuracy and work efficiency of the monitoring results.

【關(guān)鍵詞】測(cè)量機(jī)器人;電子水準(zhǔn)儀;監(jiān)測(cè)

【Keywords】measuring robot; electronic level; monitoring

【中圖分類號(hào)】U456 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2019）07-0187-02

1 測(cè)量方法

本次復(fù)測(cè)主要包括兩個(gè)部分：沉降監(jiān)測(cè)測(cè)量、隧道斷面測(cè)量。

1.1 沉降監(jiān)測(cè)測(cè)量

1.1.1 沉降監(jiān)測(cè)測(cè)量方法

沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)分為兩部分——明挖段與盾構(gòu)段，其中，明挖段測(cè)點(diǎn)直接使用已有的工程施工水準(zhǔn)點(diǎn)，而盾構(gòu)段測(cè)點(diǎn)布設(shè)在隧道底部結(jié)構(gòu)地面上。盾構(gòu)段中相鄰沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)間的距離應(yīng)控制在30m左右，點(diǎn)位編號(hào)與工程施工水準(zhǔn)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。整體水準(zhǔn)測(cè)量路線的基本走向如圖1所示。

可以看出，水準(zhǔn)測(cè)量路線走向?yàn)閺慕鄙顦饵c(diǎn)JBS開始聯(lián)測(cè)同側(cè)水準(zhǔn)工作留點(diǎn)L1、L2、L3，然后進(jìn)入隧道西線聯(lián)測(cè)工程施工水準(zhǔn)點(diǎn)，至江北工作井聯(lián)絡(luò)通道處，聯(lián)測(cè)B點(diǎn)。接著利用工作井中的樓梯向下進(jìn)入隧道底層，然后一直向南，聯(lián)測(cè)隧道底部沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，到達(dá)江南工作井后，利用樓梯向上返回行車通道，聯(lián)測(cè)D點(diǎn)。接著向南，聯(lián)測(cè)隧道西線工程施工水準(zhǔn)點(diǎn)。出隧道，聯(lián)測(cè)江南水準(zhǔn)工作留點(diǎn)L4、L5、L6，然后聯(lián)測(cè)江南深樁點(diǎn)JNS。之后進(jìn)入隧道東線，聯(lián)測(cè)工程施工水準(zhǔn)點(diǎn)，至江南工作井聯(lián)絡(luò)通道處，聯(lián)測(cè)C點(diǎn)。利用工作井中的樓梯向下進(jìn)入隧道底層，一直向北前進(jìn)，至工作井聯(lián)絡(luò)通道處樓梯向上返回行車通道，聯(lián)測(cè)A點(diǎn)，然后聯(lián)測(cè)隧道東線工程施工水準(zhǔn)點(diǎn)，最后出隧道，回到江北深樁點(diǎn)JBS，完成水準(zhǔn)路線的往測(cè)。之后原路返回，并完成反測(cè)[1]。

1.1.2 沉降監(jiān)測(cè)精度控制

沉降觀測(cè)時(shí)按照GB/T 12897—2006《國(guó)家一、二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范》中二等水準(zhǔn)測(cè)量以及JGJ 8—2007《建筑變形測(cè)量規(guī)范》中二級(jí)水準(zhǔn)測(cè)量的要求進(jìn)行觀測(cè)。具體技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

測(cè)量成果利用軟件形成數(shù)據(jù)文件。

1.2 斷面監(jiān)測(cè)

1.2.1 斷面測(cè)量點(diǎn)位分布

隧道斷面監(jiān)測(cè)涵蓋盾構(gòu)入口處、大堤段以及江中段。其中，盾構(gòu)入口監(jiān)測(cè)三個(gè)斷面（兩處在連續(xù)墻上，一處在盾構(gòu)面上），大堤段與江中段分別監(jiān)測(cè)四個(gè)斷面。經(jīng)過(guò)實(shí)地踏勘，每個(gè)斷面布設(shè)三到四個(gè)L型圓棱鏡（上層兩個(gè)，下層一個(gè)或兩個(gè)）。

1.2.2 斷面觀測(cè)方法

隧道斷面監(jiān)測(cè)主要關(guān)注各監(jiān)測(cè)點(diǎn)間的相對(duì)位置變化。具體為采用Leica TCA2003A測(cè)量機(jī)器人和與其相配套的棱鏡及特制測(cè)量工具，測(cè)量機(jī)器人自動(dòng)觀測(cè)各斷面上布設(shè)的L型圓棱鏡，獲得各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。在方向上同時(shí)進(jìn)行水平角與垂直角的觀測(cè)，測(cè)回?cái)?shù)為2。邊長(zhǎng)觀測(cè)2測(cè)回，每測(cè)回讀4次數(shù)。每次觀測(cè)儀器須測(cè)量參數(shù)改正。

1.2.3 斷面觀測(cè)精度控制

監(jiān)測(cè)點(diǎn)獨(dú)立坐標(biāo)較差或兩次測(cè)量邊長(zhǎng)較差≤±2mm。

2 測(cè)量數(shù)據(jù)匯總

2.1 沉降監(jiān)測(cè)情況

2.1.1 沉降監(jiān)測(cè)說(shuō)明

沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)分為明挖段與盾構(gòu)段兩部分，其中，明挖段部分聯(lián)測(cè)已有的工程施工水準(zhǔn)點(diǎn)，以LW開頭的測(cè)點(diǎn)表示隧道西線工程施工水準(zhǔn)點(diǎn)，以LE開頭的測(cè)點(diǎn)表示隧道東線工程施工水準(zhǔn)點(diǎn)。JBS為江北深樁點(diǎn)，JNS為江北深樁點(diǎn)，A、B兩點(diǎn)分別為江北聯(lián)絡(luò)通道處東、西兩線地面監(jiān)測(cè)點(diǎn)，C、D兩點(diǎn)分別為江南聯(lián)絡(luò)通道處東、西兩線地面監(jiān)測(cè)點(diǎn)，盾構(gòu)段聯(lián)測(cè)隧道底部沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)。其中以E開頭的測(cè)點(diǎn)位于隧道東線，以W開頭的測(cè)點(diǎn)位于隧道西線。

2.1.2 沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（最近一次監(jiān)測(cè)）

本次沉降監(jiān)測(cè)測(cè)量包含東、西兩條水準(zhǔn)路線，精度統(tǒng)計(jì)表2所示，二等水準(zhǔn)測(cè)量每公里偶然中誤差限差為±1.0mm。

2.1.3 隧道整體監(jiān)測(cè)情況

最近兩次監(jiān)測(cè)情況相比，隧道整體呈現(xiàn)略微下沉的狀態(tài)，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(jiān)測(cè)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(gòu)段）監(jiān)測(cè)情況

本次復(fù)測(cè)與上次相比未發(fā)生明顯沉降。為確保安全，建議在后續(xù)監(jiān)測(cè)中進(jìn)一步關(guān)注[2]。

2.2 斷面監(jiān)測(cè)情況

2.2.1 斷面監(jiān)測(cè)說(shuō)明

隧道斷面監(jiān)測(cè)涵蓋盾構(gòu)入口處、大堤段以及江中段三部分，共36個(gè)斷面。其監(jiān)測(cè)對(duì)象為同一斷面內(nèi)相鄰測(cè)點(diǎn)間的三維距離。根據(jù)點(diǎn)位分布的不同，本次復(fù)測(cè)中共存在三種斷面點(diǎn)位分布情況，圖2將展示在這三種情況下監(jiān)測(cè)對(duì)象是如何定義的。

在上圖中，（a）表示斷面只有上方兩個(gè)測(cè)點(diǎn)，此時(shí)左側(cè)點(diǎn)為斷面1號(hào)點(diǎn)，右側(cè)點(diǎn)為斷面2號(hào)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)對(duì)象為兩點(diǎn)間的距離L1，該情況主要存在于盾構(gòu)入口處;（b）表示斷面上方有兩個(gè)測(cè)點(diǎn)，下方只有一個(gè)測(cè)點(diǎn)，此時(shí)左下方點(diǎn)為斷面1號(hào)點(diǎn)，左上方點(diǎn)為斷面2號(hào)點(diǎn)，右上方點(diǎn)為斷面3號(hào)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)對(duì)象自斷面1號(hào)點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，分別為L(zhǎng)1、L2、L3;（c）表示斷面上下方各有兩個(gè)測(cè)點(diǎn)，此時(shí)左下方點(diǎn)為斷面1號(hào)點(diǎn)，左上方點(diǎn)為斷面2號(hào)點(diǎn)，右上方點(diǎn)為斷面3號(hào)點(diǎn)，右側(cè)下方點(diǎn)為斷面4號(hào)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)對(duì)象自斷面1號(hào)點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，分別為L(zhǎng)1、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(jiān)測(cè)情況

本次測(cè)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(jié)語(yǔ)

利用測(cè)量機(jī)器人進(jìn)行斷面測(cè)量與常規(guī)高精度水準(zhǔn)儀進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)，并結(jié)合編制程序進(jìn)行管理，可大幅提高工作效率。

①存儲(chǔ)管理監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)庫(kù)，為今后數(shù)據(jù)的查詢分析提供便利;②繪制沉降過(guò)程線和沉降差過(guò)程線，自動(dòng)生成隧道監(jiān)測(cè)點(diǎn)的等沉降量曲線圖;③提供自動(dòng)報(bào)警、報(bào)表分析、報(bào)表圖文，自動(dòng)生成技術(shù)總結(jié)報(bào)告。

【參考文獻(xiàn)】

【1】楊國(guó)清.控制測(cè)量學(xué)[M].鄭州：黃河水利出版社，2005.

【2】吳祖仰.大地測(cè)量學(xué)[M].武漢：武漢測(cè)繪科技大學(xué)出版，1996.