随着测绘仪器的生长，一种由马达及法式节制的全站仪联合激光通信和CCD技术，实现了丈量的主动化，这类全站仪被称为丈量机械人。其集主动目标辨认、主动照准、主动测角测距、主动纪录在一体，于节制终真个配合下，可以或许制订丈量计划、节制丈量历程，实现对于成百上千个目标的重复丈量，实现无人值守的连续监测。

丈量机械人变形监测体系特色 ?

丈量机械人变形监测体系具备高效、正确、实时性强、结构简朴、操作便捷等特色，尤其合适小规模区域项目的变形监测。今朝丈量机械人已经经于多种类型工程修建、项目的运营期变形监测方面，成为首选的主动化技术设备。

施工期隧道重要对于隧道收敛沉降以和周边围岩、衬砌结构的受力变形情况举行监测。因为施工现场存于供电困难、网路笼罩差、爆破震惊、碎石扬尘等诸多限定，现阶段施工期隧道监测重要为人工监测为主。那末主动化监测于施工期隧道上是否真的毫无施展空间呢？索佳结合中交某单元技术中央于云南某高速公路项目A隧道工程开挖现场举行了丈量机械人沉降、收敛主动化监测。

项目概况

该高速设置装备部署项目位在云南省境内，路线全长74.78千米，此中由中交某单元承建的A隧道工程是其全线节制工程，隧道摆布洞长均跨越3000米，最年夜埋深跨越200米，是整个高速项目中最长、地质最繁杂的隧道，也是制约该高速建成通车时间的要害要塞。

隧道进口外景

隧道接纳山区高速隧道施工最广泛的 新奥法 举行施工，其以喷射混凝土、锚杆支护为重要支护手腕，重要施工流程为：钻爆开挖 早期支护 二次衬砌 辅助举措措施设置装备部署。施工要领看重的要点为 少扰动、早喷锚、勤量测、紧关闭 。

施工期隧道爆破掘进内景

该隧道施工监测此前接纳的是第三方人工监测的方式，天天屡次对于隧道内结构上粘贴的反射片举行丈量，以获得拱顶和两腰的沉降、收敛变化数据。

技术痛点和难点

施工期隧道人工监测存于诸多毛病：

一、人工收罗结构数据的历程中需要频仍进入掘进区域四周，存于很年夜的宁静隐患，也轻易造成丈量数据过错，没法保证数据的真实性，也就没法获取真正的围岩变形情况。

二、监测数据收罗量年夜，占用年夜量的人力物力，数据的处置处罚及传输反面时，不克不及满意信息化施工治理的需求，也没法和时引导施工。

三、监测预告滞后，现场突发情况难以推测，没法阐扬紧迫预警的作用。

施工期隧道因为施工历程中存于的年夜量职员、车辆、装备，加之繁杂的地质前提，对于主动化监测系的的设置装备部署提出了严重的挑战，重要存于如下几个方面：

一、现场临时装备多、职员运动频仍

现场年夜型施工器械（挖掘机、台车）

开挖阶段存于年夜量装备及临时装备和实行职员，好比挖机、铲车、喷浆装备以和挖掘作业职员等，对于仪器的安设与防护提出了较高要求。

二、施工流程影响

隧道施工流程较为繁杂，好比于掌子面掘进历程中会利用爆破手腕，拱架安装和二衬阶段台车会随着施工进度挪动等，致使对于主动化监测的仪器位置的选择和基准点的位置选择造成为了较年夜困难，好比经常发生因为台车挪动的缘故原由致使基准点被遮挡的情况。同时施工期孕育发生的灰尘、滴水等情况对于装备也造成一定水平的威逼，爆破的震惊及飞石对于监测装备的影响也不成轻忽。

三、供电供网困难

施工期隧道历程中，当前施工区段四周没法做到电力及收集的笼罩，是以需要利用适合的手腕将收集及供电传输到丈量机械人的位置来保证监测体系的正常运行。

四、精度要求高

凭据工程丈量规范中的要求，监测的中偏差应小在允许变形值的1/20-1/10，对于在接纳复合衬砌支护的隧道，围岩变形量凭据隧道设计规范要求的最小预留变形量均为10妹妹，是以今朝主流的隧道收敛及拱顶沉降监测的精度设置为0.5-1妹妹，对于装备的丈量精度提出了很高的要求。

五、隧道内部岩性繁杂，危害高

该隧道重要以V级围岩为主，V级围岩占比70%。隧道穿过量段破碎带、断层破碎带、围岩接壤面。隧道内岩体破碎、疏松，滑坡聚团体等不良地质密集、规模年夜，对于施工职员及监测职员以和装备宁静性提出很年夜的挑战。

解决方案

为了降服现场的种种困难，索佳技术职员与中交技术中央职员和项目部技术部参议丈量机械人主动化收罗可行性方案，终极参议制订出以下装备方案：

1、丈量机械人：

硬件利用索佳的NET05 0.5秒丈量机械人，其具有对于棱镜及反射片的主动照准及跟踪丈量能力，测距精度0.8妹妹+1ppm（棱镜）/0.5妹妹+1ppm（反射片），彻底满意现场沉降及收敛不雅测的精度需求。同时其具备IP65防护品级及歪斜纠正功效，顺应现场卑劣的监测情况，配合专用的监测终端可实现在隧道内部的无人值守的主动化不雅测。

这次试点项目监测终端接纳的是某品牌的监控终端，其要求的供电电压为12V，具有无线网、RJ4五、4G等多种收集接入方式，数据撑持当地存储。同时具有IP65的防护品级，撑持多样化配置，满意繁杂的现场前提。

2、收集电力装备

收集：

隧道实行的现场没有公网情况，终极敲定利用4G路由器+无线网桥的方式来举行供网。倒霉用光纤的缘故原由，一方面是现场车辆职员浩繁，是以轻易致使光纤的破坏。另外一方面是丈量机械人于隧道内部的主动化不雅测间隔一般不宜跨越300米，于隧道掘进的历程中，丈量机械人的位置需要凭据现场施工进度进步，光纤延伸转站困难。

无线网桥可以于发射端将收集旌旗灯号转化为无线电磁波旌旗灯号抛射到空气中，并于吸收端吸收电磁波旌旗灯号转化为收集旌旗灯号，十分合适于难以安装收集路线的情况下的数据传输。

某品牌4G路由器

某品牌无线网桥和其接线方式

供电：

因为隧道于掘进历程中，电力装备的敷设是较为滞后的，从通电处引电一则路线较长，二则施工现场轻易致使路线的破坏。

现场的供电装备有两种选择，第一种是利用施工台车上的电源举行供电，台车会随着施工进度的进步而随着进步，此种要领的毛病是台车会经常挪动，需要预留一定长度的电线，此外另有需要留意现场的路线防护，防止电线被破坏造成职员伤亡事故。

第二种选择潘思官网是利用年夜容量锂电池供电，丈量机械人节制终端及无线网桥等装备可使用12V的电池供电。电池可以直接放置于装备处，无需敷设电力路线。一般情况下，100ah的锂电池可以满意丈量机械人连续一周以上的利用。

3、其他辅助装备

为保证丈量机械人于隧道内的稳定运行，需要利用定制的不锈钢支架将其安装牢固于隧道内部，支架的脚部应接纳膨胀螺丝牢固的方式，以合适丈量机械人的转站。此外，为保证无线网桥、锂电池的野外利用宁静，定制了防水掩护罩，防止隧道内部水汽凝聚后对于其的影响。于须要情况下，也能够对于监测棱镜定制掩护罩，现场碎石攻击或者者器械的破坏。

事情流程

隧道监测的基本流程应包罗选择设站点、建设节制网、收集电力和防护设置装备部署、安装监测点（收罗初始值）、主动化不雅测、设站点转站等。

实行流程：

丈量机械人施工期隧道主动化监测流程

法式一

于已经完成初砌的区域，选择适合的通视所在作为丈量机械人的设站点，该所在应不影响后续施工，同时视线能保证对于刚完成爆破掘进和刚完成初砌的结构的监测需求，利用定制的脚架安装丈量机械人。

法式二

拔取事情基点建设节制网，事情基点可使用隧道施工的基准点也能够利用隧道施工的基准点引测点，基准点应能满意丈量机械人的后方交会要求。

法式三

安装置套的收集及电力供应装备及对于应的防护装备。

法式四

于需要监测的目标点上，凭据现场前提安装反射片或者者监测棱镜。监测棱镜的朝向应只管即便朝向丈量机械人的位置。于安装完成后，利用丈量机械人对于所有的监测点收罗初始坐标，作为监测隧道外貌变化量的依据。此时监测点初始坐标及基准点坐标于统一坐标系下。

法式五

配置监测周期、监测限差、预警方式等，进入主动化收罗历程。

法式六

主动化收罗历程中的数据若切合设计参数，未发出预警，则可以凭据隧道掘进进度举行转站。若主动化收罗历程中发生预警征象，则需要立即与施工方举行相同，暂停施工排查缘故原由，同时应加密丈量机械人主动化的收罗频率，须要时加密不雅测点的密度。

装备安装位置：

施工期隧道监测装备布设示用意

监测棱镜于隧道内部可以凭据每一个断面5个监测点布设（此中两腰的及顶部的监测点可以盘算出隧道的收敛及沉降情况）。隧道内部断面距离可以凭据5-10m距离设置（凭据围岩品级设置），于地质前提较差或者者变形比力严峻的区域加密监测点的布设。

隧道掌子面四周

安装监测棱镜

丈量机械人架设

监测数据处置处罚：

隧道凭据监测点位的数目一班配置监测周期为30分钟或者者1小时一期，于监测软件上设定好不雅测时间后，节制终端监测便可定时发送指令，节制丈量机械人丈量。测角数据及测距数据实时经由历程收集发还给服务器上的监测软件，监测软件接纳进步前辈的平差算法举行解算，患上出隧道内部点位的三维空间坐标变化，于发现数据凌驾设置的预警值时，和时经由历程邮件、微信、德律风等通知相干监测职员。

丈量机械人现场主动收罗数据

隧道监测点位散点图

某时刻隧道断面累计变形曲线图

该技术试点项目利用索佳丈量机械人和配套监测节制终端，搭配新奇的收集传输技术，定制了多种应答现场的配件工具，降服了隧道施工期内部繁杂多变的情况问题。实现了集数据收罗、处置处罚、分析、报表、预警在一体的无人值守主动化变形监测。

本体系具备可复制可推广性，相对于通例的收敛传感器及人工丈量，既提高了监测数据的正确率及效率，又削减了监测职员于现场的投入及作业危害。本体系颠末此项目的永劫间现场比测，监测数据与人工不雅测数据、设计数据均很是吻合，效率高精度靠得住，为隧道的掘进进度做了一定水平的孝敬，遭到项目部技术中央高度好评。

隧道在2021年顺遂领悟

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