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受负荷变化影响，地铁隧道容易产生局部变形。局部预期负荷变化引起的变形一般采用测量机器人[1]或三维激光扫描仪测量[2]，但地铁隧道整体变形监测由于测量长度长、误差影响因素多等原因，仍然需要采用传统全站仪测量。邹浜等[3]和刘成龙等[4]将自由设站边角交会网应用于隧道贯通测量控制网，验证了自由设站边角交会网替代导线网应用于隧道内的可行性。刘运明[5]将全站仪自动极坐标法应用于地铁隧道结构变形监测。刘成龙等[6]验证了自由测站边角交会网三角高程测量在线路测量中的可行性。文章主要介绍利用自由边角交会网进行隧道结构变形监测的方法。

1 自由设站边角交会网的布设形式

隧道变形监测用自由设站边角交会网一般将控制基准点布置在地铁站内，在隧道内间隔60～90m轨道两侧布设一对控制点，其具有以下特点：（1）隧道内控制点点位固定且永久保存，采用预埋强制对中标志；（2）控制网网形规则且对称，点位精度差别较小；（3）全站仪架设位置灵活，受旁光折射影响较小。

自由设站边角交会网网形如图1所示，除了网形两端测站，中间一个测站需要观测8个控制点。控制点安装的强制对中棱镜需要保持镜面与观测视线垂直。

图1 自由设站边角交会网网形

2 自由设站边角交会网粗差探测

自由设站边角交会网图形对称性较好，可以利用控制点两侧不同测站观测值进行粗差探测。……