测量机器人自动化监测在隧道工程中的应用

摘要：随着城市化进程的加快，地铁作为城市交通系统的重要组成部分，其建设规模日益扩大。地铁隧道工程具有复杂性和隐蔽性的特点，对监测技术的要求极高。传统的人工监测方法存在诸多不足，如监测效率低下、数据精度不够、无法实时监测等，已无法满足现代地铁隧道监测的需求。因此，自动化监测技术，特别是测量机器人的应用，逐渐成为地铁隧道监测的重要手段。本文将详细探讨测量机器人自动化监测在隧道工程中的应用，以期为地铁隧道监测工作提供参考。

关键词：测量机器人；自动化监测；隧道工程；应用

引言

测量机器人作为现代高科技产物，以其高精度、高效率、全天候监测等特点，在隧道工程监测中发挥着越来越重要的作用。通过测量机器人的自动化监测，可以实时获取地铁隧道结构的变化数据，为施工和运营提供可靠的安全保障。

1测量机器人自动化监测的应用优势

1.1高精度与高可靠性

测量机器人配备先进的测量仪器与精密传感器，其角度测量精度可达秒级甚至更高，距离测量精度能控制在毫米级以内，有效保证监测数据的准确性。例如在隧道变形监测中，能精准捕捉微小的位移变化。同时，它具备自动检校与纠错机制，可对测量系统的各项参数进行实时校验，一旦发现异常能自动修正或提示。在长期复杂的隧道监测环境里，如高温、高湿、强震动等工况下，仍能稳定运行，减少因环境因素和仪器自身误差导致的数据偏差，为工程决策提供可靠依据。

1.2自动化与智能化

测量机器人可依据预设程序自动完成监测任务，无需人工持续干预。能按设定时间间隔，如每隔几分钟或几小时，自动对隧道内众多监测点进行循环观测，并实时传输数据。其智能化的数据处理系统，能运用先进算法对海量监测数据进行快速分析，如通过数据拟合与趋势预测模型，判断隧道结构变形趋势。当监测数据超出预设阈值时，能迅速发出多级预警信息，并智能定位异常区域，同时提供可能的风险评估与应对建议，极大提高了监测效率与工程安全性，助力隧道工程实现高效、智能管理。

2测量机器人自动化监测在隧道工程中应用面临的挑战

2.1环境复杂性与技术挑战

隧道工程往往位于地质条件复杂、环境恶劣的区域，这对测量机器人的自动化监测提出了严峻挑战。首先，隧道内部空间狭小，通信条件受限，数据传输易受干扰，这对监测系统的稳定性和数据处理能力提出了高要求。此外，隧道内部可能存在大量灰尘、滴水、震动和飞石等不利因素，这些都会对测量机器人的运行精度和寿命造成负面影响。特别是在一些特殊地质条件下，如断层破碎带、滑坡堆积体等，测量机器人需要面对更加复杂和多变的环境，这无疑增加了技术实现的难度。

2.2数据准确性与可靠性问题

在隧道工程中，测量机器人自动化监测的核心任务是提供准确、可靠的监测数据。然而，在实际应用中，由于环境干扰、设备误差、人为操作失误等多种因素，可能会导致监测数据出现偏差或错误。这不仅会影响施工和运营的安全决策，还可能引发不必要的工程风险和安全隐患。因此，如何确保测量机器人在复杂环境下的数据准确性和可靠性，是自动化监测技术需要解决的关键问题之一。

2.3设备维护与长期运行挑战

测量机器人作为自动化监测系统的核心设备，其维护和长期运行也是一大挑战。在隧道工程中，测量机器人需要长时间暴露在恶劣环境中，容易受到灰尘、湿气、腐蚀等不利因素的影响，导致设备性能下降或损坏。此外，随着隧道施工的推进，测量机器人的位置和监测范围也需要不断调整，这对设备的移动性、灵活性和稳定性提出了更高要求。因此，如何确保测量机器人在长期运行过程中的稳定性和可靠性，以及如何进行高效的设备维护和保养，是自动化监测技术需要面对的又一重要挑战。

3测量机器人自动化监测在隧道工程中的应用

3.1施工期围岩变形监测

在隧道施工期间，测量机器人针对围岩变形监测意义重大。于隧道围岩的拱顶、拱腰、边墙等关键部位精心布设监测点，借助其高精度测量功能，精准捕捉各监测点的三维坐标随施工进程的细微改变。它不受施工中粉尘、噪声及复杂工序干扰，稳定且高效地工作，快速采集数据并即时传输至监控中心进行分析。以某穿越断层破碎带的隧道为例，测量机器人及时反馈的围岩变形数据，清晰呈现出变形加速的关键节点，为施工方迅速调整支护强度与时机提供了关键支撑。通过对大量数据的深入剖析绘制变形曲线，可精准预测围岩变形趋势，提前防范坍塌风险，在保障施工安全的同时，优化施工流程，避免过度支护造成的资源浪费与工期延误。

3.2支护结构受力监测

测量机器人与各类传感器配合，在隧道支护结构受力监测方面表现卓越。在钢拱架、锚杆、衬砌等关键支护部位精准安装应变、压力传感器后，测量机器人可按设定频率自动采集受力数据并传输。其自动化运行模式确保数据获取的及时性与连续性，能迅速察觉支护结构中的受力异常状况，像局部应力远超设计值的区域。在特长隧道或地质条件复杂的隧道工程中，测量机器人全程追踪支护受力动态变化，为支护设计的优化完善提供了丰富且可靠的数据依据。一旦受力数据突破预设安全阈值，系统立即发出预警信号，施工团队可据此及时采取针对性的加固补强措施，有效防止因支护结构失效而引发的安全事故，有力维护隧道施工与后续运营阶段的结构稳定性。

3.3 运营期结构长期稳定性监测

在隧道运营阶段，测量机器人对结构长期稳定性监测至关重要。它在关键部位设置监测点，长期持续测量结构的位移、沉降等数据。例如，在某山区隧道运营多年间，测量机器人不间断采集数据，精准记录因地质变化和车辆荷载引起的微小变形。通过对这些长期数据的分析，可绘制变形曲线，直观呈现结构稳定性变化趋势。一旦变形速率异常，系统自动预警，以便及时安排检测与维护。此监测能提前发现潜在风险，为隧道的养护维修计划制定提供科学依据，有效延长隧道使用寿命，保障运营安全，降低养护成本。

3.4 病害检测与诊断

测量机器人结合多种技术用于隧道病害检测诊断。它能对衬砌裂缝进行精细检测，获取裂缝宽度精确数值与走向信息，对渗漏水位置和流量精确测量，还能探测衬砌后空洞情况。在城市地铁隧道中，测量机器人定期扫描，对比不同时期数据，可快速确定病害发展程度。当发现病害异常，利用多源数据综合分析，判断是因材料老化、地下水作用还是外部冲击导致。依据诊断结果，可针对性制定修复方案，如对裂缝采用合适的灌浆处理，对空洞进行填充加固等，及时消除病害隐患，确保隧道结构稳固与运营顺畅。

结束语

测量机器人自动化监测系统在隧道工程的施工与运营阶段均发挥着不可或缺的作用。它通过高精度、自动化、智能化的监测手段，为隧道工程的安全控制、质量保障、病害防治与运营管理提供了全面、实时、准确的数据支持与决策依据。随着科技的不断进步，测量机器人技术将持续创新与发展。未来，测量机器人将在测量精度、数据处理能力、智能化水平等方面进一步提升。

参考文献

[1]秦昆.测量机器人自动化监测在隧道工程中的应用[J].工程建设与设计，2024，（20）：85-87.

[2]张文静.测量机器人自动化监测在隧道工程中的应用[J].天津建设科技，2024，34（01）：22-24.

[3]赵鹏，李凯，从建锋.基于测量机器人的地铁结构自动化监测系统的设计与应用[J].工程技术研究，2023，8（05）：96-99.

[4]姜信东.测量机器人在地铁隧道自动化监测中的应用[J].西部探矿工程，2022，34（02）：167-168+170.

[5]杨成袁.测量机器人在隧道自动化监测中的应用[J].住宅与房地产，2017，（36）：207.