断面收敛测量在隧道中的应用 王福根 一、工程概况 地铁隧道在建成、运营以后，由于线路周围建设引起的地面加载，地铁列车运行的震动以及该地区的地下土体位移等会使隧道结构形状发生变化，这种变化过大，会对地铁隧道的安全产生一定的影响，由于地铁二号线已运营多年，每年都要对隧道的结构形状变化情况进行系统地测量，为地铁隧道的监护提供可靠的数据。 二、测点布设： 由于地铁二号线断面收敛变形测量每年一次，每次测量各测点必须一致，因此在第一次测量时已经将各测点布好，2004 年地铁二号线全线隧道断面收敛变形测量继续采用原来所布设的测点。 三、测量方法 利用徕卡马达驱动无合作目标测距 TCRA1101 型全站仪，该仪器集电子计算、马达驱动、激光无棱镜测距、自动跟踪目标、自动采集数据等各项高科技于一体，自动化性能高。根据地下工程隧道断面收敛变形测量的要求，开发应用于隧道断面收敛变形测量外业数据自动采集的TPS1100 系列全站仪使用机载断面数据采集软件进行。它通过 PCMCIA 卡存储数据文件直接与计算机接口，实现隧道断面收敛变形测量野外数据采集软件控制、自动采集等功能，进而实现隧道断面收敛变形测量工作的自动化、数字化、计算机化、保证观测成果的准确性、高效率性，并减轻了劳动强度。 断面收敛变形测量外业数据采集采用 Profiler 断面收敛变形测量机载软件，该软件直接读取全站仪 PCMCIA 上数据中的设计参数，当全站仪安置完成并配置度盘后，程序实时计算断面收敛方向，并控制全站仪转动到该方向，按规定步长自动采集断面数据，直接将测量结果存储到全站仪 PCMCIA 存储卡的文件中，完成测量以后，该数据文件可拷贝到内业计算机中，有专门的软件进行自动处理，从而得到断面收敛变形测量成果及图表。 地铁隧道断面收敛变形测量使用的是 TCRA1101 型隧道断面收敛变形测量系统，该系统集经纬仪，激光测距仪，数据自动采集，存储，实时显示于一体，测量精度测距为±3mm，断面扫描旋转角距为程控，最小为 0.03º。在隧道作业中严格按照设计书的要求对地铁二号线全线隧道进行统一布点。为使测量数据有对比性，故每次测量均使用同一点（即环号点号一致）。 四、数学模型 首先我们对坐标系进行假定，将所测的数据在假定的坐标系进行处理，坐标系按如下原则进行假定：以仪器中心在地面的投影为原点，在仪器望远镜所扫过的平面内建立直角坐标系，如下图： 利用断面收敛变形测量设备，测量出的是隧道横...
