斷面收斂測(cè)量在隧道中的應(yīng)用一、工程概況

王福根地鐵隧道在建成、運(yùn)營(yíng)以后，由于線路四周建設(shè)引起的地面加系統(tǒng)地測(cè)量，為地鐵隧道的監(jiān)護(hù)供給牢靠的數(shù)據(jù)。二、測(cè)點(diǎn)布設(shè)：由于地鐵二號(hào)線斷面收斂變形測(cè)量每年一次，每次測(cè)量各測(cè)點(diǎn)必需全都，因此在第一次測(cè)量時(shí)已經(jīng)將各測(cè)點(diǎn)布好，2023年地鐵二號(hào)線全線隧道斷面收斂變形測(cè)量連續(xù)承受原來(lái)所布設(shè)的測(cè)點(diǎn)。三、測(cè)量方法利用徠卡馬達(dá)驅(qū)動(dòng)無(wú)合作目標(biāo)測(cè)距TCRA1101器集電子計(jì)算、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)、激光無(wú)棱鏡測(cè)距、自動(dòng)跟蹤目標(biāo)、自動(dòng)采動(dòng)采集的TPS1100系列全站儀使用機(jī)載斷面數(shù)據(jù)采集軟件進(jìn)展。它通過(guò)PCMCIA卡存儲(chǔ)數(shù)據(jù)文件直接與計(jì)算機(jī)接口，實(shí)現(xiàn)隧道斷面收斂面收斂變形測(cè)量工作的自動(dòng)化、數(shù)字化、計(jì)算機(jī)化、保證觀測(cè)成果的準(zhǔn)確性、高效率性，并減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。斷面收斂變形測(cè)量外業(yè)數(shù)據(jù)采集承受Profiler斷面收斂變形測(cè)量PCMCIA果存儲(chǔ)到全站儀PCMCIA存儲(chǔ)卡的文件中，完成測(cè)量以后，該數(shù)據(jù)文到斷面收斂變形測(cè)量成果及圖表。地鐵隧道斷面收斂變形測(cè)量使用的是TCRA1101型隧道斷面收儲(chǔ)，實(shí)時(shí)顯示于一體，測(cè)量精度測(cè)距為±3mm，斷面掃描旋轉(zhuǎn)角距為0.03o。在隧道作業(yè)中嚴(yán)格依據(jù)設(shè)計(jì)書(shū)的要求對(duì)地鐵二均使用同一點(diǎn)〔即環(huán)號(hào)點(diǎn)號(hào)全都〕。四、數(shù)學(xué)模型首先我們對(duì)坐標(biāo)系進(jìn)展假定，將所測(cè)的數(shù)據(jù)在假定的坐標(biāo)系進(jìn)展點(diǎn)，在儀器望遠(yuǎn)鏡所掃過(guò)的平面內(nèi)建立直角坐標(biāo)系，如以以下圖：利用斷面收斂變形測(cè)量設(shè)備，測(cè)量出的是隧道橫斷面上每個(gè)測(cè)點(diǎn)的相對(duì)測(cè)量原點(diǎn)的x、y坐標(biāo)，利用x、y坐標(biāo)，可以畫(huà)出隧道的橫斷會(huì)導(dǎo)致隧道各橫斷面圖一外形發(fā)生變化。然而在我的測(cè)量數(shù)據(jù)反映的都是目前隧道的橫斷面準(zhǔn)參照。我們選擇以建設(shè)時(shí)的設(shè)計(jì)外形為參照基準(zhǔn)，即圓形。5.5m的標(biāo)準(zhǔn)圓，為測(cè)量相對(duì)變化量，在對(duì)測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)展處理時(shí)，必需把測(cè)量的各相對(duì)測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)的x、y一步是首先得到斷面中心坐標(biāo)，即找中心〔圓心〕。找中心〔圓心〕我們承受以下方法：x、y，所謂的中心點(diǎn)坐標(biāo)。由平面幾何可以知道在一個(gè)圓上，由任何兩條弦可以確定出圓心的3°45°～325°，至少可以測(cè)9090組數(shù)據(jù)計(jì)算出很多個(gè)圓心點(diǎn)坐標(biāo)，由于斷小二乘法計(jì)算出該橫斷面的最終圓心。找出圓心后，測(cè)量的數(shù)據(jù)可以轉(zhuǎn)化到以圓心為圓點(diǎn)的極坐標(biāo)系成以后到目前為止的變化量。然后將變形量成圖，成圖方法為，以實(shí)標(biāo)，以相對(duì)各角度的徑向變化量為縱坐標(biāo)繪制出斷面收斂變化曲線。五、試驗(yàn)為了驗(yàn)證斷面收斂變形測(cè)量系統(tǒng)的精度和牢靠性，我們?cè)诘罔FM8線淮海路車(chē)站北風(fēng)井底部進(jìn)展旋噴加固，旋噴樁底部與地鐵一號(hào)50cm7：7TCRA1101全站儀架設(shè)在加值見(jiàn)下表〔單位：mm〕工況表L1L1－鉆桿下放L2－鉆桿下放L3－鉆桿下放、噴漿L4－鉆桿下放、噴漿L5－最底部停留、噴漿L6－鉆桿提升、噴漿L8－鉆桿提升L9－鉆桿提升M8線淮海路北風(fēng)井旋噴施工隧道斷面收斂變形測(cè)量數(shù)據(jù)表數(shù)據(jù)省略8：8從曲線圖與施工記錄比照還可看出，在旋噴樁機(jī)鉆桿向下壓，但沒(méi)噴漿時(shí)，隧道根本無(wú)變形，在＋1mm～－1mm之間為儀器誤差范大值，隧道頂部收斂極其顯著，到達(dá)約－9mm；而隨著鉆桿上提、噴漿完畢，隧道斷面收斂變形有所恢復(fù)，約－4mm；施工完畢后，隧的精度和牢靠性。六、精度分析分析以上測(cè)量方法，誤差來(lái)源有以下幾種：1、儀器的測(cè)距誤差m1；2、儀高的測(cè)量誤差m2；3、儀器的測(cè)角所引起的誤差m3；4、儀器的對(duì)中誤差m4；5、照準(zhǔn)誤差m5；6軸線垂直的圓面，而是與隧道有確定夾角的橢園，該誤差設(shè)為m6；依據(jù)地鐵隧道構(gòu)造保護(hù)的要求，地鐵隧道直徑變形的限差為±64mm，半徑變形的限差為±32mm1/3做為該橫斷面測(cè)量的限差，取其限差為±10mm。該橫斷面測(cè)量的中1/2，那么要想滿足地鐵隧道構(gòu)造的精度要求，該橫斷面測(cè)量的中誤差不得大于±5.0mm。在以上誤差來(lái)源中1、儀器的測(cè)距誤差m1為±3mm；2、儀高的測(cè)量誤差m2為±3mm；3、儀器的測(cè)角誤差為±1.5“,隧道半徑按3m計(jì)算，測(cè)角所引起的誤0.022mm;0.1m1.5m時(shí)，我們?nèi)?duì)中誤差為±0.8mm；5、照準(zhǔn)誤差按±0.2mm；6、由隧道的設(shè)計(jì)資料可知，隧道軸線的坡度最大為千分之二十多，我們現(xiàn)在取隧道的坡度為千分之三十，隧道的半徑為3m計(jì)算，斷面與隧道軸線不垂直造成的誤差為±1.35mm；M=±4.52mm，±4.52mm，小于±5.0mm，因此，該方法可以滿足地鐵隧道構(gòu)造變形要求的精度。七、測(cè)量精度評(píng)定我公司承受在同一測(cè)量條件下對(duì)全線進(jìn)展樣本抽查的方法來(lái)評(píng)定本70987環(huán)的7.09下表單位為mm。誤差統(tǒng)計(jì)表長(zhǎng)半軸 差值 短半軸 差值點(diǎn)號(hào)

復(fù)測(cè)

△ △△

原測(cè)

△△△mm〔m〕 mm

〔m〕

〔m〕LSU12

26.611

2.7641 0.4

0.16

2.7230

2.7168

6.2

38.44LSU14

26.570

2.7663

2.7647 1.6

2.56

2.7233 3.7

13.69LSU16

26.508

2.7646 1.2

1.44

2.7281LSU1826.460LSU1826.4602.76792.76651.41.962.7189 2.3 5.296LSU2226.3662.77692.77591.01.002.7122.7140 1.4 1.966LSU2426.3162.76252.76170.80.642.72752.7325.328.098DDU222.0132.76292.76220.70.492.72642.7260.50.2529DDU221.9652.76692.76600.90.812.72412.7204.419.3645DDU221.9092.77142.77170.30.092.71392.7184.419.3663DDU221.8532.77052.77000.50.252.72742.7243.310.8981DLU321.2652.75802.75720.80.642.73782.7391.41.96

3.7

13.69長(zhǎng)半軸 差值 短半軸 差值點(diǎn)號(hào)

復(fù)測(cè)

△ △△

原測(cè)

△△△mm〔m〕 mm 〔m〕 〔m〕2DLU621.195DLU621.1952.75852.75810.40.162.7382DLU921.1122.76162.75952.14.412.7350DLU1121.0712.76242.76111.31.692.7208DLU1321.0212.76272.76180.90.812.7337DLU1520.9702.76332.76360.30.092.7186DLU1720.9202.76232.76190.40.162.7231DLU2120.8202.76742.76611.31.692.7056LHU418.4192.76462.76420.40.162.7268LHU618.4702.76152.76070.80.642.7357LHU818.5192.75682.75610.70.492.7363LHU1018.5692.75852.75760.90.812.7335LHU1218.6452.75472.75371.01.002.7366LHU1418.6952.75592.75461.31.692.743562.7265

1.48.3

1.9668.8927243 3.5 12.252.73082.72112.72392.70432.72752.73112.73402.73322.73372.7358

2.92.50.81.30.74.62.30.32.97.7

8.416.250.641.690.4921.165.290.098.4159.29長(zhǎng)半軸 差值 短半軸 差值〔m〕 mm 〔m〕LHU1618.7442.75892.75810.80.642.7339HRU318.0702.77462.77430.30.092.7305HRU518.0212.76772.76680.90.812.7330HRU717.9712.76612.76550.60.362.7367HRU9HRU1179202.76462.76410.50.252.731617.86912.77422.77231.93.612.7146HRU117.8202.77892.76929.794.072.71363HRU117.77252.77732.77861.31.692.7184HRU117.7202.76902.76810.90.812.72477HRU117.67192.77132.77011.21.442.7250DDU122.2652.77312.7717.41.962.71832DDU122.21542.76682.76551.31.692.7315DDU122.1692.77022.76604.217.642.72316

復(fù)測(cè) △ △△

原測(cè) 復(fù)測(cè)〔m〕

△△△mm2.73542.7276

1.5 2.252.9 8.412.72892.73152.73032.72262.72152.72342.72112.72702.71342.73192.7188

4.15.21.38.07.95.03.62.04.90.44.3

16.8127.041.6964.0062.4125.0012.964.0024.010.1618.49長(zhǎng)半軸 差值 短半軸 差值點(diǎn)號(hào)

復(fù)測(cè)

△ △△

原測(cè)

△△△mm〔m〕 mm 〔m〕 〔m〕DDU1

2.71822.117822.11782.76542.76470.70492.7228DDU222.06602.76392.76330.60.362.7237RSU516.7792.76612.76580.30.092.7240RSU716.7272.76722.76630.90.812.72582.72252.71652.7241

4.11.27.51.7

16.811.4456.252.89RSU9RSU1

16.676

2.7722 0.1

0.01

2.713016.625116.62512.76642.76560.80.642.7354RSU116.5762.76282.76220.60.362.72903RSU116.53052.76302.76270.30.092.7265SJU4 15.5802.77102.77060.40.162.7199SJU615.5312.76122.76090.30.092.7371SJU815.4812.75852.75840.10.012.7296SJU1015.4312.77092.77070.20.042.7128SJU1215.3812.76382.7628002.721222.72682.72092.71942.73612.72952.70912.7196

9.05.22.26.40.51.00.13.71.6

81.0027.044.8440.960.251.000.0113.692.56長(zhǎng)半軸 差值 短半軸 差值點(diǎn)號(hào)

復(fù)測(cè)

△ △△

原測(cè)

△△△mm〔m〕 mm

〔m〕

〔m〕SJU1415.321SJU1415.3212.76692.76660.30.092.7193SJU1615.2812.76382.76290.90.812.7242SJU1815.2322.76282.76240.40.162.7222JJU314.1202.76712.76323.915.212.7263JJU514.0702.77112.77190.80.642.7172JJU714.0212.77072.76990.80.642.7198JJU913.9712.77142.76843.09.002.7154JJU1113.9212.76352.76310.40.162.7280JJU1313.8722.76432.76321.11.212.7279JJU1513.8202.76412.76753.411.562.7278JSU1212.4692.76682.76610.70.492.7219JSU1412.4172.76682.76590.90.812.730522.7329

3.1 9.618.7 75.692.72022.72292.71362.71502.71622.72532.72292.71682.72032.7279

2.03.43.64.80.82.75.011.01.62.6

4.0011.5612.9623.040.647.2925.00121.002.566.76JZU16

12.371

2.7690

2.7668 2.2

4.84

2.7156

1.6

2.56長(zhǎng)半軸差值短半軸差值點(diǎn)號(hào) 里程 復(fù)測(cè)△△△原測(cè) 復(fù)測(cè)△△〔m〕〔m〕mm〔m〕 〔m〕△mm2.730JZD1812.3212.76002.75841.62.562.7244 5.6 0JZD2212.2172.76622.76590.30.092.7192.7203 0.6 0.3672.723JZD2412.1692.76672.75927.556.252.7273 4.2 1JZD2612.1192.76852.76820.30.092.7112.7140 2.4 5.7662.709JZD28 12.07 2.7709 2.7705 0.4 0.16 2.71146M2=∑ΔiΔi/n；Δi=xi樣本-xi原測(cè)；n=1～70

1.8 3.24將表格數(shù)據(jù)代入公式中計(jì)算可得長(zhǎng)半軸和短半軸中誤差M中=±4.25mmm,精度高于設(shè)計(jì)精度±5mm，因此可以說(shuō)本次測(cè)量精度滿足設(shè)計(jì)要求。八、 測(cè)量成果分析各區(qū)間的測(cè)量結(jié)果說(shuō)明，隧道橫斷面現(xiàn)均為扁橢圓形。其特點(diǎn)為沿垂直方向?yàn)閴嚎s橢圓的短軸方向，水平方向直徑拉長(zhǎng)的橢圓長(zhǎng)軸方180o90o方向的拉長(zhǎng)變形量進(jìn)展簡(jiǎn)潔分析現(xiàn)取龍陽(yáng)路至世紀(jì)公園這一段進(jìn)展分析，該段里程起至K26+880到K26+096,784m.k26+366線影響相對(duì)該環(huán)斷面變形測(cè)量來(lái)說(shuō)比較小。度單位：mm99180o變形量為-36mm,90°270°分別為26.6mm27.2mm,從而可以了解到隧道頂部相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)正圓向下變形36mm26.6mm27.2mm，形成一180o位置已變形了但理，其他角度的變形量也是