隧道施工斷面快速測量方法.docx

1、隧道施工斷面快速測量法摘要：隧道施工斷面測量工作，不需專用軟件，采用立面坐標法也能及時為施工提供可靠測量數(shù)據(jù)，準確的指導施工。三維坐標段落法，只需測量任意位置的三維坐標即可計算其偏差。關鍵詞 :隧道；斷面；測量；立面坐標法三維坐標段落法1、前言隧道施工中各種工序銜接緊湊，平行作業(yè)、交叉施工的工程很多，且洞作業(yè)面狹小，如排風不暢，空氣質(zhì)量差，紅外線測量儀器反射信號太弱，往往無法進行測量工作。測量工作在隧道開挖施工中非常重要，它控制著隧道開挖的平面、高程和斷面幾尺寸，關系到隧道的貫通。為滿足測量工作需要，需選擇關鍵工序工作面污染小的時間，停止一些次要工序 ,提前加大排風來滿足測量工作條件。 若測量

2、工作占用時間過長，將直接影響工程進度和經(jīng)濟效益。如及時、準確的提供測量成果，使用的儀器和法便成了重要因素?；◣资f買一臺隧道斷面儀，僅能用于隧道斷面測量，投資太大，為節(jié)省投資可采用全站儀配隧道斷面測量軟件來完成。用全站儀進行外業(yè)數(shù)據(jù)采集后，再對采集的數(shù)據(jù)進行分析。數(shù)據(jù)分析可用臺式、便攜電腦，也可用可編程計算器進行。本文主要講述用全站儀進行外業(yè)數(shù)據(jù)采集后用可編程計算器進行分析。2、極坐標斷面測量法2.1 極坐標系的建立圖 1 為某隧道一斷面，垂直向（高程）為縱軸，用 H 表示；水平向（距線路中線的距離）為橫軸，用 B 表示。專業(yè)資料已開挖的上半斷面H隧道中心D線LJyR地面線G測站未開挖的下半斷

3、面線O心中9路線61設計高程Si=0.02%100411B圖 1圓心縱坐標等于路線設計高程減設計高程線至隧道中心的距離乘橫坡比，加圓心至路面的高度。用公式（1-1 ）表示。O=S- b i+h S 4.11 0.02+1.69（ 1-1 ）圓心橫坐標等于10m（假定線路中心橫坐標為10 米）。加線路中心至隧道中心的距離2.2 數(shù)據(jù)采集：2.2.1 待測斷面站點放樣可放出路中線、隧中線或距路中線任意寬度的點位，記錄其地面高程、線路中線至待測斷面站點的距離等。2.2.2 斷面測量儀器置于待測斷面， ( 豎直度盤定天頂向為0 度，順時針注記 ) 望遠鏡瞄準另一導線點或中線點定向后，轉(zhuǎn)儀器正鏡瞄準線路

4、邊線法線向，也就是保證測量的豎直專業(yè)資料角讀數(shù)，線路中線一側(cè)為270-360 度，線路邊線一側(cè)為0-90 度。記錄儀器高、觀測的豎直角、斜距。根據(jù)個人習慣，亦可記錄水平距離和高差。如隧道干擾大，可在儀器定向前，豎直度盤調(diào)至90 度或 270 度，置水準尺于水準點上，讀取塔尺讀數(shù)來校核視線高。測量數(shù)據(jù)記錄于表-1表-1隧道斷面測量記錄表隧道名稱序號豎直角 J斜距 D偏差 PC備注 mcm檢查項目初期支護1直墻4.9611.1直墻部分記錄平距減設計寬里程樁號K309+060261-27-075.3796.9設計高程 S986.01345-29-525.6796.5測站高程 G985.416427-

5、09-416.6.8儀器高 Y1.488512-12-056.3734.45.9m 半徑加 0.05m考慮預留變形量半徑 R9.596357-49-516.6341.3圖示橫斷位置 L6.117343-59-176.870.7容偏差及要求不小于設計8327-18-327.5.9測站在中線以下不填9312-37-287.2134.6測站平面坐標10 300-58-047.2810.6X56433.37511 294-52-307.29914.6Y494710.14112直墻6.9833.3斷面位角101-34-332.3 測量數(shù)據(jù)處理為了與 CASIO 系列可編程計算器編程使用附號一致，部分附號

6、按漢語拼音首位為代碼，并啟用“軸交點”一詞。FX4500 斷面測量計算程序如下：程序名： SDDM( 隧道斷面 -1)L1Lb1 0L2J,DL3Norm:T=J/10000L4I=IntT+Int(fracT 100)/60+frac(fracT 100)/36專業(yè)資料L5H=G+Y+Rec(D,I)L6B=10+L+N WL7O=S- 4.11 0.02+1.69L8C=(poI(B-15.11,H-O)-R) 100:Fix1:“ Pc= ”L9Goto 0G- 測站地面高程Y-儀器高J- 觀測的豎直角D- 斜距L-線路中線至測站的距離S-線路中線設計高程R-半徑H-實測縱坐標B-實測橫

7、坐標O- 圓心處的設計縱坐標C- 實測偏差（輸出用 pc= 表示）I-T 為計算過程對J 的替換N- 修正符 ( 當儀器不是置在中線上，且各種原因引起測量的豎直角讀數(shù)，線路中線一側(cè)不是270-360 度，線路邊線一側(cè)不是0-90 度時，計算結(jié)果偏差超常，無需重測，輸“ -1” 修正即可。其它情況輸入“+1 ”，測站不能設在隧道中線時，測站至隧道中線的距離盡可能大于一米為益)角度輸入，如203 23 12 輸入203231266 03 18 輸入6603180 0 10 輸入10 即可。其它輸入單位均為m ，輸出單位為 cm 。本程序僅適用于單心圓隧道斷面測量，如遇多心圓隧道，可根據(jù)實測的橫坐標

8、專業(yè)資料或縱坐標，用判斷語句確定采用不同的半經(jīng)和設計坐標，只需對程序適作調(diào)整。2.3.1 計算軸交點坐標軸交點縱坐標等于測站地面高程加儀器高；軸交點橫坐標等于10 加線路中心至測站的距離。2.3.2 計算所測斷面各點的實測坐標實測縱坐標等于軸交點縱坐標加豎直角的余弦乘斜距。實測橫坐標等于軸交點橫坐標加豎直角的正弦乘斜距，用下式表示：H=G+Y+cosI D（ 1-2）B= L+SinI D（1-2）式中 H實測縱坐標G 測站地面高程Y-儀器高I-觀測的豎直角 J，計算過程中，程序用I 對 J 進行了替換D斜距B實測橫坐標L-線路中線至測站的距離2.3.3 計算所測斷面各點的實測偏差實測偏差等于

9、斷面各點的實測坐標與圓心處的設計坐標，進行坐標反算，求得測點至圓心的距離 -實際半徑減設計半徑。 ( 設計半徑按不同工序分別計算,如開挖、初期支護、臺車、二襯等。并考慮預留量)C= ( （B-15.11 ） 2+ (H-O)2) -R(1 3)式中 C 實測偏差（輸出用 pc= 表示）B實測橫坐標H實測縱坐標O 圓心處的設計縱坐標專業(yè)資料R設計半徑15.11- 圓心處的設計橫坐標3、三維坐標段落測量法在隧道施工斷面測量工作中，無論采用隧道斷面儀，還是采用全站儀配隧道斷面測量軟件來完成，一般用測量一個斷面來代表一個段落，用一個斷面代表一個段落，有一定的片面性，在隧道開挖斷面測量工作中，其缺點極為

10、明顯。若采用三維坐標段落測量法進行隧道測量，可全面反映整個段落任意樁號各個點的超欠挖情況。3.1 數(shù)據(jù)采集儀器置于任意點 (做自由設站 )或?qū)Ь€點上，有針對性的對一個段落的特征點或任意點進行測量，記錄 x、y 、z 三維坐標。3.2 確定測點對應的里程與距路線中線的距離3.2.1 圓曲線在圓曲線上選任意點 B，為起算里程，坐標反算分別求得，測站 A ，起算點 B，到圓心 O 的距離和位角，兩位角之差 （OA OB =） 和半徑計算曲線長 L，B 點里程加 L 等于 C 點里程，測站至圓心的距離減半徑等于測站至中線距離。測量參數(shù)見圖 2 所示。 L 由公式 2 1 求得。L= r /(2-1)式

11、中 L弧長r半徑圓心夾角專業(yè)資料A圖2圖3圖43.2.2 緩和曲線在緩和曲線上求任意點的法線向十分簡單，但要求測站要對應那個樁號法線上的點，相當復雜。采用近似法，完全能滿足測量精度要求。在測站前后的線路上,各選一距離合適的點做為計算點，把兩點當作直線看，按直線計算即可。測點見圖3所示。3.2.3 直線在直線段上選任意點B 作為起算點，已知直線段位角BC ，用坐標法反算求得BA 位角，通過兩位角之差，和 BA 的距離解直角三角形可得BC 距離 L 和 AC 的距離 b 。B 點的樁號加 L 等于測站點對應的樁號。測量參數(shù)圖-4 。b=AB Sin （2-2）L= AB Cos （2-2 ）3.3

12、 數(shù)據(jù)分析根據(jù)測點的樁號計算線路的設計高程，通過線路的設計高程和隧道圓心的關系，計算隧道圓心的設計高程和線路中線到隧道圓心的距離。經(jīng)計算已知隧道圓心的設計高程；線路中線到隧道圓心的距離；經(jīng)測量已知測點的實測高程；測點至線路中線的距離。專業(yè)資料按 (1-3) 式計算即可。無論是那一種線型，在CASIO系列可編程計算器，如FX 4500 的幫助下，都可以采用漸進法編程解決?？此茝碗s的法，變得非常簡便。程序名： SDDM ( 隧道斷面 -2 )L1Lbl 0 ：L2DE： prog XH：progLJYD ：L3G ：C=(poI(15.11-B-10,G-Z-1.6)- O“ R” ) 100:Fix1:“ Pc= ”L4Goto 0式中XH 子程序循環(huán)LJYD：子程序路徑引導 ( 子程序另文專述 )D E 測點坐標B+10 測點橫坐標G測點高程Z+1.6 圓心高程R隧道半徑C 實測偏差（輸出用 pc= 表示）專業(yè)資料表-2三維坐標段落法隧道斷面測量隧道名稱檢查項目初期支護圓心橫坐標隧道半徑樁號坐標 X坐標 Y實測高程圓心高程實測橫坐標實測偏差4、結(jié)語極坐標斷面測量法在隧道施工斷面測量中，不需要專用的軟件，且更為便、快捷、準確、實用。如有可編程全站儀，測量結(jié)果可直接顯示偏差。是隧道斷面測量工作可選用法