隧道净空收敛非接触量测方法及其精度分析

徐孟强，杜强，桑圣华

(华设设计集团股份有限公司，江苏 南京 210000)

1 引 言

隧道净空收敛实际是量测收敛测线的长度。净空收敛量测可以使用收敛计(接触式量测法)或全站仪(非触式量测法)，随着全站仪测量精度、操作便捷性的不断提高，采用非接触量测方法测量净空收敛的方式越来越广泛。

非接触量测法包括对边测量、任意定向法、后方交会等[1～4]方法。文章就常用的对边测量及任意定向法测量净空收敛的方式进行了阐述，根据误差传播理论推导了两种方法测量净空收敛的中误差计算公式，结合工程实例就其精度进行了比较分析。

2 净空收敛非接触量测方法

2.1 对边测量

对边测量是指利用全站仪对边测量功能程序间接地测定远处两测点间的水平距离或者斜距[5，6]。将全站仪安置在能够观测到两点的任意位置，利用全站仪观测仪器到目标点之间的斜距、竖直角、水平角，间接计算两点之间的斜距。

如图1所示，A、B表示隧道净空收敛量测测点，在O点安置全站仪，分别测量O点到A、B点间的斜距S1、S2，数值角α1、α2，及水平角β，则A、B两点之间的水平距离可以表示为：

图1 全站仪对边测量

(1)

受隧道监测环境限制，设站点O距收敛测点距A、B、C距离较小，可以忽略地球曲率对高差的影响；同时相邻两点之间的距离观测时间间隔较小，可以认为观测气象条件相同，因此不考虑大气折光误差对测量结果造成的影响。

则A、B之间的高差计算公式可以表示为：

H=S1sinα1-S2sinα2

(2)

则A、B之间的斜距计算公式可以表示为：