金 鸿 王宾宾

(中铁第一勘察设计院集团有限公司，陕西 西安 710043)

1 概述

地铁是一种特殊的地下工程，空间狭小、环境复杂，隧道在地面建筑设施和地下施工环境的影响下时常出现变形，而随着我国地铁线路开通数的增加，相应的地铁事故频繁发生，给国家和个人带来巨大的经济损失[1]。为确保地铁周边环境及设施的安全，使地铁隧道施工能够顺利进行，加强施工过程中的地铁隧道监测和基坑具有非常重要的意义。

地铁隧道变形监测具有高精度、高频率和高时效性的特点，但是地铁隧道变形监测[2]环境复杂，天窗时间段，存在安全隐患，传统人工作业模式难以满足地铁监测的要求。采用全天候、自动化的变形监测[3]方式是地铁隧道监测的最优方案，全站仪自动化变形监测系统可以对变形监测区域进行全天候、高精度、高频率、安全稳定的数据采集分析[4]，生成变形曲线和变形报告，预测安全事故、消除隐患，保证地铁的安全施工和运营。

2 智能全站仪[5]自动化监测原理

基于瑞士徕卡TS50智能型全站仪(测角精度：±0.5″；测距精度：±(0.6 mm+1 ppm))和自动监测软件建立监测系统，如图1所示。测量地表在三维方向——X,Y,Z方向(其中：X,Y为水平方向，Z为垂直沉降方向)的变形变位值。采用全站仪极坐标法[6]和三角高程法[7]自动观测隧道每个断面的监测棱镜，利用每个棱镜观测的三维坐标，分别进行隧道竖直位移、隧道水平位移和径向收敛的计算，其中，利用拱顶棱镜的Z值计算隧道竖向位移，利用隧道拱腰位置两个棱镜的X值计算水平位移和水平收敛，利用拱顶棱镜和轨道上棱镜计算竖向收敛[8]。……