隧道變形可能由地質(zhì)條件變化、施工影響、長期使用等多種因素引發(fā)，若未能及時(shí)察覺和處理，會對隧道的安全使用構(gòu)成嚴(yán)重威脅。而GNSS監(jiān)測站為隧道變形監(jiān)測提供了高效、精準(zhǔn)的解決方案。

GNSS監(jiān)測站的工作基于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)，通過接收多顆導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射的信號來實(shí)現(xiàn)定位。衛(wèi)星持續(xù)向地面發(fā)射包含時(shí)間、位置等關(guān)鍵信息的導(dǎo)航電文，GNSS監(jiān)測站中的接收機(jī)對這些信號進(jìn)行接收和處理。由于衛(wèi)星在太空中的軌道位置是精確已知的，利用信號從衛(wèi)星傳播到監(jiān)測站接收機(jī)的時(shí)間，結(jié)合光速不變原理，就能通過特定算法計(jì)算出監(jiān)測站與衛(wèi)星之間的距離。同時(shí)接收多顆衛(wèi)星的信號，依據(jù)三角測量原理，便可精確解算出監(jiān)測站的三維坐標(biāo)。

在隧道變形監(jiān)測中應(yīng)用GNSS監(jiān)測站，首先要合理布置監(jiān)測點(diǎn)。在隧道的拱頂、邊墻等關(guān)鍵部位設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)，這些位置最能直觀反映隧道結(jié)構(gòu)的變形情況。在地鐵隧道中，沿隧道縱向每隔一定距離就在拱頂和兩側(cè)邊墻安裝GNSS 監(jiān)測設(shè)備，構(gòu)成一個(gè)完整的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，全面監(jiān)測隧道各部位的變形信息。

GNSS監(jiān)測站以設(shè)定的時(shí)間間隔持續(xù)采集數(shù)據(jù)。可根據(jù)隧道的具體情況，如施工進(jìn)度、地質(zhì)條件復(fù)雜程度等，靈活調(diào)整采集頻率，從幾分鐘到幾小時(shí)不等。在隧道施工的關(guān)鍵時(shí)期，如盾構(gòu)推進(jìn)過程中，提高數(shù)據(jù)采集頻率，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)因施工引發(fā)的隧道變形。采集到的數(shù)據(jù)包含監(jiān)測點(diǎn)的三維坐標(biāo)信息，這些原始數(shù)據(jù)是后續(xù)分析的基礎(chǔ)。

數(shù)據(jù)處理是GNSS 監(jiān)測站監(jiān)測隧道變形的重要環(huán)節(jié)。由于衛(wèi)星信號在傳播過程中會受到多種因素干擾，如大氣延遲、多路徑效應(yīng)等，導(dǎo)致原始數(shù)據(jù)存在一定誤差。因此，需運(yùn)用差分定位技術(shù)來提高數(shù)據(jù)精度。差分定位技術(shù)需在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)設(shè)置一個(gè)或多個(gè)已知精確位置的基準(zhǔn)站。基準(zhǔn)站接收衛(wèi)星信號并計(jì)算自身坐標(biāo)，將其與已知精確坐標(biāo)進(jìn)行對比，得出誤差信息。然后將這些誤差信息發(fā)送給監(jiān)測站，監(jiān)測站利用這些信息對自身接收到的衛(wèi)星信號進(jìn)行修正，從而有效消除衛(wèi)星鐘差、大氣延遲等誤差源，大幅提高監(jiān)測精度，實(shí)現(xiàn)毫米級甚至亞毫米級的監(jiān)測精度。通過對處理后不同時(shí)刻的監(jiān)測點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行對比分析，計(jì)算出坐標(biāo)變化量，就能準(zhǔn)確得知隧道在各個(gè)方向上的變形情況，如位移、沉降、收斂等。

通過對隧道變形的精準(zhǔn)監(jiān)測，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在安全隱患，為隧道的安全施工與運(yùn)營提供保障。