一种拱顶沉降的测量方法技术

本发明专利技术涉及一种测量方法，属于隧道施工勘测技术领域，具体是涉及一种拱顶沉降的测量方法。该方法针对预制装配式车站结构，不用人工采集、无需瞄准目标点，并考虑激光基座发生位移的实际情况，利用一台激光测距装置和一台结构测斜装置，实现预制装配式车站结构拱顶沉降的精确测量。

A method of measuring the settlement of the vault

The invention relates to a measuring method, which belongs to the technical field of tunnel construction and survey, in particular to a method for measuring the settlement of vaults. In view of the precast assembly station structure, the precise measurement of the vault settlement of the precast assembly station structure is realized by using a laser range finding device and a structural inclinometer, without manual collection, no need to aim at the target point, and considering the actual situation of the displacement of the laser base.

【技术实现步骤摘要】
一种拱顶沉降的测量方法
本专利技术涉及一种测量方法，属于隧道施工勘测
，具体是涉及一种拱顶沉降的测量方法。
技术介绍
拱顶沉降是隧道施工及运营中，监测围岩与隧道结构稳定的常规项目，而水准仪、全站仪以及激光是监测拱顶沉降的主要仪器。当采用水准仪监测拱顶沉降时，需将钢尺悬挂在拱顶，每次测量时拉伸出钢尺，由水准仪读出钢尺读数，然后得到不同次钢尺读数差，得到拱顶沉降，这种方式适用于净空断面小的隧道或结构断面，同时每次拉伸钢尺很难确保钢尺完全竖直，容易产生测量误差，其悬挂的钢尺也容易干扰其他施工作业。全站仪监测拱顶沉降准确度较高，但由于每次测量均需要人工操作，较难完成有高频次、灵活实时监测要求的监测任务。激光测距仪测量拱顶沉降的准确度较高，但对其基座的安置与固定有较高的要求，由于拱顶位置在施工中会不断变化，激光测距仪被基座固定后，需要调整角度，激光才能发射到拱顶目标位置，而每次测量前均需要人工调整激光发射角度，同时每次目标的瞄准也容易出现人工误差，和全站仪一样也较难完成有高频次、灵活实时监测要求的监测任务。国内为实现拱顶沉降的自动化采集，利用拱顶变化时的激光测距值不同，结合全站仪测出的激光发射点与目标点的高程差，通过相似三角形换算出拱顶沉降值，这种方式是基于激光基座所在的隧道结构不发生变化时，拱顶沉降值才能符合实际，但在实际施工过程中，激光基座所在的隧道结构的位移一直发生变化，直接用相似三角形原理计算拱顶沉降必然出现误差；特别是针对于预制装配式车站结构，其基座所在的侧块构件，在拱顶沉降产生时，其侧块构件很可能发生倾斜，由于车站结构尺寸远大于区间隧道尺寸，因此基座移动导致的激光测距影响不能被忽略不计，因此不考虑基座的测量方式得到的预制装配式车站拱顶沉降值精度不高。
技术实现思路
本专利技术主要是解决现有技术所存在的只能通过人工操作的方式瞄准拱顶沉降目标点才能实现拱顶沉降的监测的问题，提出了一种拱顶沉降的测量方法，该方法针对预制装配式车站结构，不用人工采集、无需瞄准目标点，通过一台激光测距装置和结构测斜装置即可完成对预制装配式地下车站拱顶沉降的自动化精确化测量，实现预制装配式地下车站拱顶沉降实时、高频次、非人工、高精度监测。本专利技术还有一目的是解决现有技术所存在的激光基座所在结构的变化会导致拱顶沉降值精度不高的问题，提供了一种拱顶沉降的测量方法，该方法对激光基座所在结构倾角的实时监测，提高了预制装配式地下车站拱顶沉降值的精度，减少了因基座所在结构变形导致的拱顶沉降计算误差。本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种拱顶沉降的测量方法，包括：调试安装步骤，调整安装于侧块构件基座上的激光测距装置发射角度，使激光能投射至拱顶反射板；初始高程测量步骤，基于发射点至基座底的距离L1以及测量得到发射点至投射点之间的初始投射距离L2计算基座底至投射点之间的初始总距离L；基于所述初始总距离L与激光投射初始倾角a得出投射点与基座底之间的初始高程差H；实时高程测量步骤，基于实时测量得到的激光投射距离L'2与测斜装置测得的侧块构件的实时倾角θ计算实时投射点与基座底之间的实时高程差H′高程差值测量步骤，基于初始高程差H和实时高程差H'得出预制装配式车站结构拱顶沉降值。优选的，上述的一种拱顶沉降的测量方法，所述调试安装步骤中，在预制装配式车站结构侧块构件上端区域安装基座；和/或在安装拱顶反射板时，根据两向水平器对反射板进行水平调平。优选的，上述的一种拱顶沉降的测量方法，所述初始高程测量步骤中，基于下式计算发射点至基座底的距离：式中：L1—为发射点至基座底的距离；t—为基座激光测距装置固定轴点至基座底的距离；l—为发射点至基座激光测距装置固定轴点的距离；a—激光投射初始倾角。优选的，上述的一种拱顶沉降的测量方法，所述初始高程测量步骤中，基于下式计算基座底至投射点之间的初始总距离L：L＝L1+L2式中：L—为基座底至投射点之间的总距离L2—为发射点至投射点之间的初始投射距离。优选的，上述的一种拱顶沉降的测量方法，所述初始高程测量步骤中，基于下式计算初始高程差H：H＝L·sina式中：H—为投射点与基座底之间的初始高程差。优选的，上述的一种拱顶沉降的测量方法，所述实时高程测量步骤中，基于下式计算实时高程差H'H'＝(L1+L'2)·sin(a+θ)-(Y-Y·cosθ)式中：H'—为实时投射点与基座底之间的初始高程差L'2—为实时发射点至投射点之间的距离θ—为测斜装置测出的侧块构件实时倾角Y—为侧块构件上基座底至侧块构件底之间的垂直距离。优选的，上述的一种拱顶沉降的测量方法，基于下式计算实时拱顶沉降值ΔH：ΔH＝H-H'。因此，本专利技术具有如下优点：1.可通过一台激光测距装置和结构测斜装置完成对预制装配式地下车站拱顶沉降的自动化精确化测量，实现预制装配式地下车站拱顶沉降实时、高频次、非人工、高精度监测。2.激光测距仪在初始阶段被固定后，除初始激光射线水平倾角需由全站仪测定外，无需根据目标点调整激光发射角度，监测方式简单。3.结构测斜仪对激光基座所在结构倾角的实时监测，提高了预制装配式地下车站拱顶沉降值的精度，减少了因基座所在结构变形导致的拱顶沉降计算误差。附图说明图1显示为本专利技术一种基于预制装配式地下车站结构拱顶沉降方法的原理示意图；图2显示为图1的局部放大图；图3显示为图1、2的激光基座局部放大图。图中，发射点至基座底的距离L1，发射点至投射点之间的距离L2。具体实施方式下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。实施例：以下将结合说明书附图，对本专利技术的具体实施方式进行阐述，本实施例中所提供的图示仅为本专利技术的构想示意，图中与本专利技术相关组件仅为示意，实际实施中，各组件的数量、形状及尺寸可随意调整，且各组件布局形态可在此基础上更复杂；在预制装配式车站结构侧块构件上端区域安装基座，基座用10mm直径的膨胀螺栓固定于侧块构件上，调整激光测距装置发射角度，使激光能投射到反射板合适位置，然后固定激光测距装置；拱顶处的激光反射板安装两向(两向相互垂直)水平器，安装反射板时，根据两向水平器，对反射板进行水平调平；通过膨胀螺栓将测斜装置安装在激光测距装置附近，确保竖直安装，并使测斜装置密贴侧块构件上；基座上固定激光的轴点到基座底的距离恒定，沿激光发射线反方向，从发射点至基座底的距离，根据三角函数关系得出，计算公式为：式中：L1—为发射点1至基座底2的距离(沿激光发射线反方向)t—为基座激光测距装置固定轴点3所在竖直面至基座底2所在竖直面的垂直距离l—为发射点1至基座激光测距装置固定轴点3的距离a—为激光发射线的水平倾角使激光测距装置发射激光投射到发光板合适位置，测量出发射点至投射点之间的直线距离，并与L1相加，作为激光的初始距离，其计算公式为：L＝L1+L2式中：L—为基座底至投射点之间的总距离(沿激光发射线方向)L2—为发射点至投射点之间的初始直线距离(沿激光发射线反方向)通过全站仪测出激光投射线的斜率，作为激光射线倾角的初始值，并根据激光测得的初始距离与初始倾角，得出投射点与基座底之间的初始高程差，其计算公式为：H＝L·sina式中：H—为投射点与基座底之间的初始高程差激光射线与侧块构件之间的夹角通过全站仪测定，激光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种拱顶沉降的测量方法，其特征在于，包括：调试安装步骤，调整安装于侧块构件基座上的激光测距装置发射角度，使激光能投射至拱顶反射板；初始高程测量步骤，基于发射点至基座底的距离L1以及测量得到发射点至投射点之间的初始投射距离L2计算基座底至投射点之间的初始总距离L；基于所述初始总距离L与激光投射初始倾角a得出投射点与基座底之间的初始高程差H；实时高程测量步骤，基于实时测量得到的激光投射距离L'2与测斜装置测得的侧块构件的实时倾角θ计算实时投射点与基座底之间的实时高程差H′高程差值测量步骤，基于初始高程差H和实时高程差H'得出预制装配式车站结构拱顶沉降值。

【技术特征摘要】
1.一种拱顶沉降的测量方法，其特征在于，包括：调试安装步骤，调整安装于侧块构件基座上的激光测距装置发射角度，使激光能投射至拱顶反射板；初始高程测量步骤，基于发射点至基座底的距离L1以及测量得到发射点至投射点之间的初始投射距离L2计算基座底至投射点之间的初始总距离L；基于所述初始总距离L与激光投射初始倾角a得出投射点与基座底之间的初始高程差H；实时高程测量步骤，基于实时测量得到的激光投射距离L'2与测斜装置测得的侧块构件的实时倾角θ计算实时投射点与基座底之间的实时高程差H′高程差值测量步骤，基于初始高程差H和实时高程差H'得出预制装配式车站结构拱顶沉降值。2.根据权利要求1所述的一种拱顶沉降的测量方法，其特征在于，所述调试安装步骤中，在预制装配式车站结构侧块构件上端区域安装基座；和/或在安装拱顶反射板时，根据两向水平器对反射板进行水平调平。3.根据权利要求1所述的一种拱顶沉降的测量方法，其特征在于，所述初始高程测量步骤中，基于下式计算发射点至基座底的距离：式中：L1—为发射点至基座底的距离；t—为...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨秀仁，黄美群，彭智勇，王臣，魏运，宋伟，杨明，李霞，赵继，韩玉珍，林放，
申请(专利权)人：北京城建设计发展集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11