隧道三维非接触量测新技术.doc

《隧道三维非接触量测新技术.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、六、隧道三维非接触量测新技术在隧道工程中，工程测试技术越来越受到重视，但围岩净空位移量测基本上还是沿用20世纪60~70年代的量测方法，一般采用钢尺式收敛计，挂钢尺抄平等接触方式进行。这种方法具有成本低、简便可靠、能适应恶劣环境等优点，但采用此种方法有以下几点不利因素：（1）、该法对施工干扰大；（2）、由于人为因素对测量精度影响较大，测量质量不稳定，容易产生人为错误，不能保证施工安全；（3）、测速慢，从而更加大了对施工的干扰；（4）、当跨度大于15m时，由于钢尺的抖动、拉伸、温差等因素及工作条件恶化使测量无法进行。以上这些都使钢尺式收敛计越来越难以满足现代隧道快

2、速、大跨、安全施工的技术要求，因此，在施工中我们从高精度、简单实用、快速准确的原则出发采用非接触观测。（一）、非接触观测非接触观测是以光学/电磁方式远距离测定结构上点位的三维坐标。由于无须接近测点，该法避免了传统接触式观测必须触及测点才能观测的缺点，是隧道变形观测技术的发展方向。目前实现基于光学方式的非接触观测一般有三种途径：第一种是以精密测角的空间前方交会原理为基础，由数台电子经纬仪联合进行的三维解析测量；第二种是以角度、距离同时测量的流动极坐标法为基础，采用一台全站仪的自由三维工作站；第三种则是三维近景摄影测量。在施工中我们采用全站仪自由设站，全站仪自由设站

3、是仪器从任一未知点上设站观测若干已知点的方向和距离，通过坐标变换求得该测站上仪器中心的坐标，然后以此测出其余新点的坐标。由于仅使用一台测量仪器且仪器测站可以自由设置不需要造点对中，同时观测数据可通过现场计算机快速处理，同时观测数据可通过现场计算机快速处理，因此全站仪自由设站法对于在隧道狭窄空间内进行精度要求较高的实时变形观测作业是很适合的。全站仪的结构原理见图6-9-8。（二）、观测系统自由设站三维变形百接触观测系统由观测主机全站仪、反射靶标以及计算机组成。对于用于隧道变形观测的全站仪，具有三同轴光学系统，即视准轴与光波发射轴，接收轴共轴，同时具有良好的反射膜片

4、观测功能。提高全站仪的测角精度，则对提高横断面上的观测精度大有益处。反射靶标采用一种具有超强回复功能的反射膜片以取代圆棱镜，这样可以大大降低观测成本。这种超强反射膜片正面均匀满布微棱镜数字计算机总线I/O竖直角系统水平补偿系统测距系统水平角系统键盘键盘显示器存储数据程序输入、输出单元图9-6-1全站仪结构原理图体，可以将入射光束高度地沿原路返回。膜片的反面涂有强力压敏胶，可以牢固地粘附在结构表面上，由于光束在微棱镜体中的折射光路极其微小，因此回复反射膜片面性的物理棱镜常数视为零。观测主机采用瑞士LEICA公司的TC2002全站仪，反射靶标采用日本SOKKIA公司

5、的RS反射膜片，观测数据的存储及取出则采用LEICA的GRM10（64K）记录模块和GIF10阅读器。TC2002全站仪具有0.5、1mm+110-6的标称精度，是LEICA公司WILD厂推出的TC2000系列全站仪中精度最高的一种。（三）、观测要点1、目标点与测站设置（1）、基准点基准点用于建立三维坐标系，要求稳固不动，其坐标可根据现场情况自行设置而不必测量（如用于建立绝对三维位置坐标系则需先测定基准点的坐标，对于变形作业一般无此要求）。在隧道在隧道出口设置4个地面基准点，其中2点为校核点；在洞内衬砌上设置后视点，用于坐标传递。地面基准点用混凝土浇铸而成，埋置

6、深度1m，采用对中杆及圆棱镜观测。洞内后视点由变形点反面粘贴反射膜片而成。（2）、变形点变形点为设置在结构上用于监测结构变形的测点。隧道在洞内衬砌上共设置了180个变形测点，每断面3个，分别位于墙脚（路面以上1m）、起拱线以上0.5m及拱顶处。变形点由薄钢板（2.5mm厚）弯成直角形状并用膨胀螺栓锚固在衬砌表面上而成，反射膜片裁成70mm方片粘在钢板上。变形点的观测距离为29-85m，反射膜片与仪器光轴的倾斜角度不大于30度。（3）、测站仪器测站在洞内设置了4个，洞外设置了2个。洞内测站设于边墙电缆槽上。为避免车辆振动干扰以及安全起见，观测时测站附近设置了防护区

7、。由于是自由设站，测站上仪器无需对中。但为了消除膜片倾斜对测距的影响，测站位置大致固定（即在测站处做一标记，每次观测仪器均架在该处）。2、观测观测前，把全站仪的各项轴系误差及指标差进行准确调校。观测时，打开仪器的角度改正及补偿器功能，并对仪器进行气压和温度的气象改正。观测采用记录测量模式，所有观测数据均存储在GRM10模块内。为了确保观测精度，采用三次重复设站，每次设站采用双盘测回结合三次重复照准的冗余观测方法，即每一测站上分别用两个盘位连续、重复照准三次目标点，得23个观测值，然后取其平均值作为一次设站观测的结果。（四）、观测精度及观测结果的评定1、观测量的实

8、际观测误差观测量为水平方