[发明专利]一种已运营越江地铁隧道长期变形监测方法

说明书

本发明公开了一种隧道工程中已运营越江地铁隧道长期变形的测量方法。一种已运营越江地铁隧道长期变形监测方法，采用越江水准测量和越江隧道盾构段的水准测量相结合的方式，以位于越江隧道盾构段两端的深桩点(高程控制点)作为起测点所形成的水准线路及从所述深桩点分别接一等水准至江河两岸的水准点形成的越江水准线路构成闭合环水准线路；所述越江隧道盾构段水准测量包括越江盾构隧道地铁车站的沉降测量和越江盾构区间结构变形测量；本发明提供了一种方便，简单，价格低廉能实现高精度测量的越江地铁隧道监测方法。采用越江盾构段水准测量与跨江水准测量相结合的方法，形成闭合环相互校验，能够长期监测地铁隧道变形情况。

技术领域

本发明涉及测绘类，具体的是指一种隧道工程中已运营越江地铁隧道长期变形的测量方法。

背景技术

在地铁运营中，地铁隧道经过不同水文地质条件的地层产生不均匀沉降变形，这些变形如果超过了规定的限度，就会影响地铁结构的正常使用，严重时还会危及地铁结构的安全。因此，在地铁运营期间开展变形监测对保证地铁安全运营和长期节约维修成本具有重要的意义。

目前，现有的监测技术主要有以下几种：

(1)传统人工监测的方法采用导线测量获得待监测点的水平变形量，几何水准测量获得待监测点的沉降信息变化量，而且为了减小人为因素带来的偶然误差，往往需要往需要往返观测，测量进度缓慢，三维变形量无法同时获得，更不能做到实时采集并展示，而且人工测量只能在半夜地铁停止运营后才能进入测量，在实际监测中具有诸多不便和限制。

(2)静力水准是利用相连的容器中液体寻求相同重力势能的原理，测量和监测参考点彼此之间的垂直高度的差异和变化量，根据传感器工作原理可分为电容式传感器、电感式传感器以及光电式传感器等。静力水准管线路过长时会影响监测系统的灵敏度，监测点间距最长一般不超过30米，而且要求所监测区域的温度保持一致，否则会有较大的系统误差；还需保证静力水准仪容器的密封性能，防止传压液体在高温挥发成气体，温度下降后，冷凝在容器浮子上，造成测量误差；此外，由于连通器原理以及隧道高程起伏超出水面量测范围时需额外增加一台静力水准仪，以此法进行高程传递，因此误差也随之不断传递累积。

(3)光纤是光导纤维的简称，是一种重要和常用的波导材料，它利用光的全反射原理将光波能量约束在其界面内，并引导光波沿光纤轴线方向传播。主要的产品包括光纤光栅传感器(FBG)、Michelson干涉光纤传感器(SOFO)、分布式光纤传感系统(BOTDA/R)等。由光纤传感技术获取的主要信息为应变，在地铁隧道监测中应用较多集中于结构裂缝的监测，而对于位移的监测则通常通过结合温度观测量进行推算，目前仍处于研究阶段还未推广应用，且该方法对于光纤的布设通常具有较高的要求。

(4)自动全站仪也称为测量机器人，是一种能进行自动搜索、识别及精确照准目标并能自动获取距离、角度、三维坐标等测量信息的智能型电子全站仪，是在普通全站仪的基础上集成驱动系统、CCD影像传感器系统、ATR智能照准识别系统等发展而成。其自动目标寻找、智能识别以及精确照准能力都很强，对多个测量目标点可在短时间内完成连续的、重复的观测工作。目前已作为成熟的技术广泛应用于各种自动化测量项目中，如盾构自动引导系统、顶管自动引导系统以及高精度大坝、桥梁自动监测等应用，国内较成熟的自动全站仪监测系统有信息工程大学的InTMoS，同济大学的AMS等。其在隧道监测中由于受到观测视角狭小等限制，无法在基于单台自动全站仪的情况下大范围推广使用，目前只能使用基于单台自动全站仪监测隧道局部变形。

此外，在地铁越江穿越过程中，由于受江河潮汐和沿江两岸高程系统的测量误差影响，两岸的水准控制点容易出现系统误差，影响隧道变形监测的正常进行。然而普通水准测量技术，普通三角高程测量技术，GPS高程测量技术以及静力水准测量技术等受诸多条件约束，比如二等水准测量测量距离太短，越江测量精度差等，均难以满足施工的需要。

发明内容