卡西歐P計(jì)算器隧道施工測量程序設(shè)計(jì)

1、卡西歐5800p計(jì)算器隧道施工測量程序設(shè)王慶軍隨著鐵路、公路建設(shè)的快速發(fā)展，我國隧道建設(shè)的施工技術(shù)也大幅度提高，由于工期緊迫促成測量放樣的過程也是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，如果再采用普通的尺距法不僅僅降低了放樣效率還造成了輪廓線的放樣精度，導(dǎo)致開挖掘進(jìn)造成隧道超欠挖，所以現(xiàn)在通過卡西歐編程計(jì)算器結(jié)合帶紅外線的全站儀進(jìn)行配套操作，這樣不僅提高了施測效率還保證了放樣精度，現(xiàn)通過本文分析講解隧道超欠挖的計(jì)算原理和程序設(shè)計(jì)。何為超欠挖？：隧道超欠挖分為（超挖和欠挖），超挖即為隧道開挖輪廓線大于隧道設(shè)計(jì)輪廓線，欠挖即為隧道開挖輪廓線小于隧道設(shè)計(jì)輪廓線。超欠挖的影響：隧道超欠挖不止直接影響到了施工進(jìn)度、安全質(zhì)量，還會(huì)

2、讓開挖費(fèi)用增加，更重要的是由此造成了過量超填混凝土的費(fèi)用。超挖在實(shí)際施工中由于重視不夠或方法不當(dāng)，以至于在施工過程中會(huì)不知不覺地提高工程成本，從而也減少了應(yīng)得的利潤。超欠挖是如何產(chǎn)生的？在目前的隧道施工中，掘進(jìn)技術(shù)有兩種方法，一種是傳統(tǒng)的“鉆爆法（開挖臺(tái)階法）一種是“全斷面掘進(jìn)法（盾構(gòu)掘進(jìn)法）”。受各種條件的制約，“鉆爆法”仍是山區(qū)隧道施工的主要掘進(jìn)方法。所以隧道超欠挖的形成也是不可避免的，下面講述一下形成超欠挖的三種情況。1、巖層變化：由于隧道開挖過程中隨著巖層的變化，地質(zhì)條件和圍巖裂隙的發(fā)生會(huì)出現(xiàn)不可避免的超欠現(xiàn)象，所以巖體是超欠挖的主要因素之一。2、爆破方式：由于工作面（掌子面）是一個(gè)不

3、平整的巖體面，導(dǎo)致鉆孔間距控制不當(dāng)或間距過大、過小，容易影響其他孔位的爆破效果，或者由于裝藥結(jié)構(gòu)控制不當(dāng)和掏槽不合理也會(huì)造成隧道超欠現(xiàn)象。3、測量放線：由于隧道測量放線過程中能見度低，操作有限，測量人員進(jìn)入隧道測量時(shí)導(dǎo)致前后視照準(zhǔn)誤差，同時(shí)因?yàn)檎谱用娴陌纪共黄疆嬢喞€時(shí)也會(huì)產(chǎn)生偏離現(xiàn)象。如何正確實(shí)施隧道測量工作？隧道測量工作應(yīng)由專業(yè)測量人員測量，根據(jù)設(shè)計(jì)院給定的坐標(biāo)控制點(diǎn)和高程控制點(diǎn)進(jìn)行建立導(dǎo)線控制網(wǎng),并按規(guī)定程序檢查驗(yàn)收,對施測人員實(shí)行詳細(xì)的圖紙交底和方案交底,所有施測的工作進(jìn)度根據(jù)項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行安排。在隧道施工過程中,為了保證開挖、初期支護(hù)及二次襯砌后的凈空滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求，必須對已完工

4、的主體工程進(jìn)行全斷面檢查，現(xiàn)場檢查一般采用帶紅外線的全站儀在現(xiàn)場實(shí)測三維坐標(biāo)進(jìn)行檢查。對于測量數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)反饋到現(xiàn)場施工管理人員，以便及時(shí)控制開挖及襯砌凈空標(biāo)準(zhǔn)。通過以上對隧道超欠挖的了解及形成和影響，如何正確施測和控制等，現(xiàn)在就談?wù)勊淼莱吠诘挠?jì)算原理。許多測量人員會(huì)把超欠挖點(diǎn)位檢測和學(xué)子面輪廓線放樣程序顛倒不分，其實(shí)隧道超欠挖計(jì)算屬于檢測點(diǎn)至該圓弧所對的圓心的半徑與設(shè)計(jì)圓心半徑的差值，而隧道輪廓線放樣則是放樣點(diǎn)至設(shè)計(jì)輪廓線邊緣的水平距離差值。超欠挖計(jì)算原理：隧道超欠挖檢測的計(jì)算原理主要是通過三角函數(shù)所求，即由三角形的邊角關(guān)系求出對應(yīng)的邊長和理論邊長值產(chǎn)生的差值。超欠挖檢測數(shù)學(xué)模型超欠挖實(shí)測模

5、型從“超欠挖檢測數(shù)學(xué)模型”圖中可以看出x為大于設(shè)計(jì)輪廓線位置，表示該點(diǎn)為超挖，可以通過以下方式及公式進(jìn)行求解得出x差值。1、 先通過tan-1求出/a夾角。2、 再通過cos求出邊長c。3、 用邊長c減去r半徑彳4出x差值。示例：假如a=4.8142、b=6.026m、r=6.96m,求x?計(jì)算公式如下：x=a+cos（tan-1（b+a）-rx=0.753m從計(jì)算式得出該檢測點(diǎn)比隧道設(shè)計(jì)輪廓線大0.753米，屬于隧道超挖。輪廓線放樣原理：隧道開挖輪廓線放樣的計(jì)算原理主要通過直角三角形的兩直角邊的平方和等于斜邊的平方原理進(jìn)行求解。（俗稱勾股弦定理）數(shù)學(xué)公式中常寫作a2+b2=c2（即勾的平方加

6、股的平方等于弦的平方）。勾股定理圖示輪廓線放樣數(shù)學(xué)模型說明：放樣點(diǎn)為現(xiàn)場開挖實(shí)測學(xué)子面實(shí)際點(diǎn)位，x為超挖寬度，通過計(jì)算出x寬度然后將該點(diǎn)水平移動(dòng)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)輪廓線位置即可。方式：1、 通過全站儀（配合紅外線或反射片）直接測出放樣點(diǎn)坐標(biāo)X、Y和高程Z,2、 用卡西歐編程計(jì)算器反算出放樣點(diǎn)的實(shí)際里程和該點(diǎn)距隧道中心線水平距離do過程：a）用放樣點(diǎn)實(shí)測高程Z減去。點(diǎn)圓心設(shè)計(jì)理論高程得出高度a。b）斜長c等于圓心理論半徑R,求b長度，公式:覽=d-Jc1-c）求x寬度，公式：示例：放樣點(diǎn)至隧道中心間距d=6.026m、放樣點(diǎn)實(shí)測高程Z=314.8142mO圓心高程H=310.0000mO圓心理論半徑c=

7、6.96m,通過以下公式求解！J','j6.026-16.96s-（314.8142-310.0000）*x=x=1.000m從以上計(jì)算式中得出現(xiàn)場放樣點(diǎn)距設(shè)計(jì)理論輪廓線的水平距離為1mi說明放樣點(diǎn)需要向設(shè)計(jì)輪廓線內(nèi)移動(dòng)1m才是放樣的標(biāo)準(zhǔn)位置，然后將所有放樣的點(diǎn)位用線形鏈接起來即成了掌子面開挖輪廓線。輪廓線放樣數(shù)學(xué)模型超欠挖程序設(shè)計(jì)：通過以上了解相信各位對隧道超欠挖和隧道輪廓線放樣的方式并不陌生了，現(xiàn)在對隧道輪廓線的放樣程序進(jìn)行設(shè)計(jì)。程序適用：CASIOfx-5800P工程測量編程計(jì)算器程序主題：隧道開挖輪廓線放樣程序準(zhǔn)備工作：1、公式：路線坐標(biāo)正算、反算公式，路線縱坡計(jì)算公式

8、，勾股定理公式。2、工具：CASIOfx-5800P工程測量編程計(jì)算器。3、數(shù)據(jù)：隧道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖、放樣點(diǎn)實(shí)測三維坐標(biāo)X、Y、Z數(shù)據(jù)。雙線隧道橫斷面設(shè)計(jì)圖關(guān)于坐標(biāo)正算公式，坐標(biāo)反算公式，縱坡計(jì)算公式見相關(guān)測量書籍。程序建立：程序設(shè)計(jì)需要有一個(gè)明確的思路和合理的方法，然后通過結(jié)合數(shù)學(xué)計(jì)算模型進(jìn)行程序化語言編譯。通過本文了解到超欠挖的計(jì)算原理分析后，現(xiàn)在運(yùn)用程序語言采用線元法進(jìn)行設(shè)計(jì)和編譯，超欠挖程序主要分為（主程序和子程序）共11個(gè)，其中TYQXJ國運(yùn)算主程序，其他均為調(diào)用子程序。主程序TYQXJS入口程序）1. "1-N=AZD,=1-SD1,=2-SD2（1-N=0現(xiàn)場輸入線元數(shù)據(jù)。

9、=1,2,3.等進(jìn)入各線路數(shù)據(jù)庫提取數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算）2. Deg:Fix4:20-DimZ/（擴(kuò)充變量）3. “TYQXJS:1-N"？-Z5/（輸入線路代碼，比如數(shù)字1,2,3,4分別表示a,b,c,d線路，并儲(chǔ)存在變量Z5中，對于具體的線路項(xiàng)目，用戶可參照自行決定對應(yīng)關(guān)系）4. IfZ5=0:Then“X0”?U:“Y0”?V:“S0”?O:“F0”?G:“Ls”?H:“Rs”?P:“Rn”?R:“Q'？Q:IfEnd/5. Cls:"1:SZ-XY,2:XY-SZ'?-Z6:Z6=2=>Goto2（1為坐標(biāo)正算，放線計(jì)算。2為里程偏距計(jì)算）6. &

10、quot;CZX=?M:"CZY=?N/（置儀點(diǎn)坐標(biāo)）7. Lbi0:“Kp”K/8. Z5>0=>Prog“TYQXJS-DATA:Abs（K-O）一W9. Prog“TYQXJS-SUE?1/10. Lbi1:90Z:"JJ=0-Kp"？Z:Z=0=>Goto0:"JB="？B/（輸入夾角和偏距，夾角為0時(shí)輸入下一個(gè)樁號(hào)）11. IfB<0:ThenRes（AbsB,Z4+Z-180）:ElseRec（AbsB,Z4+Z）:IfEnd/12. X+I-Z7:Y+J-Z8/13. Pol（Z7-M,Z8-N）:J<

11、;0=>J+360-J/14. T:Prog“TYQXJS-XS/15. Lbi3:"S="?S:I-SSAIfAbs（S）>0.01:ThenGoto3:ElseGoto1:IfEnd/16. Lbi2:"Xm=?X:"Yn="？Y:"SXG=?Z17:"Kp="?K/(輸入實(shí)測坐標(biāo)及附近樁號(hào))17. Z5>0=>Prog“TYQXJS-DATA/18. Prog“TYQXJS-SU改/19.2-T:Prog“TYQXJS-XS/20 .“Z1="？Z:Z=0=>Goto2

12、:Prog”BPEH-DATD:Prog”BPEH-BPH(Z=0返回進(jìn)行里程,偏距計(jì)算。Zw0進(jìn)入高程計(jì)算)21 :Prog”SOIDAO-DATA隧洞數(shù)據(jù)庫路由引導(dǎo))22 .Prog”SOIDAO”(進(jìn)行隧洞超，欠挖計(jì)算)23.Goto2TYQXJS-SUB1坐標(biāo)正算子程序）1. 1+P-C:(P-R)+(2HPRfD:180+E/2.0.1739274226fA:0.3260725774fZ1:0.0694318442fS:0.3300094782-L:1-LZ2:1-SfZ3/3.U+W(ACos(G+QESW(C+SWD)+Z1Cos(G+QELW(C+LWD)+Z1Cos(G+Z2

13、QEW(C+Z2WD)+ACos(G+Z3QEW(C+Z3WD)-X(計(jì)算點(diǎn)X坐標(biāo))/4.V+W(ASin(G+QESW(C+SWD)+Z1Sin(G+QELW(C+LWD)+Z1Sin(G+Z2QEW(C+Z2WD)+ASin(G+Z3QEW(C+Z3WD)-Y(計(jì)算點(diǎn)Y坐標(biāo))/5.G+QEW(C+WD)Z4(計(jì)算點(diǎn)切線方位角)/TYQXJS-SUB2反算里程和邊距子程序)2. Abs(J-V)Cos(G-90)-(I-U)Sin(G-90)-W:AB/3. Lbi0:Prog"TYQXJS-SUE?1/4. (G-90)+QEW(C+WD)L/5. (J-Y)CosL-(I-X)

14、SinLfB/6. IfAbsB<10A(-6):ThenGoto1:ElseW+B-W:Goto0:IfEnd/7. Lbi1:0fB:Prog“TYQXJS-SUE?1/8. (J-Y)+Sin(Z4+90)-B/9. O+W>K:B-B/(K為反算樁號(hào)，B為偏距)TYQXJS-DATAg§由器)1.If Z5=1:Then Prog2.If Z5=2:Then Prog3.If Z5=3:Then Prog4.If Z5=4:Then ProgTYQXJS-DAT” 1 :Goto1:IfEndTYQXJS-DAT” 2 :Goto1:IfEndTYQXJS-DAT

15、” 3 :Goto1:IfEndTYQXJS-DAT” 4 :Goto1:IfEnd/（調(diào)用線路一數(shù)據(jù)庫據(jù)） / （調(diào)用線路二數(shù)據(jù)庫據(jù)） / （調(diào)用線路三數(shù)據(jù)庫據(jù)） / （調(diào)用線路四數(shù)據(jù)庫據(jù)）5 .。（根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目情況增減線路）6 .Cls:Locate4,2,“TYQXJS-ERRO弘7 .Stop/（線路不存在，則警告后終止運(yùn)行）8 .Lbi1:MatB1,1-O:MatB1,2-U:MatB1,3-V:Mat1,4-G:MatB1,5-H:MatB1,6-P:MatB1,7-R:Mat1,8-Q；將線元數(shù)據(jù)賦值給相關(guān)變量。O線元起點(diǎn)程,U,V線元起點(diǎn)坐標(biāo)，G線元起點(diǎn)切線方位角，H線元長度

16、，P線元起點(diǎn)半徑，R線元終點(diǎn)半徑，Q線兀左右偏標(biāo)志，左偏取-1,右偏取+1,直線段取0）/TYQXJS-XS顯示子程序）1. Cls:IfT=1:Then“X=”:Locate4,1,Z7:“Y=”:Locate4,2,Z8:Fix4:“FJ=”:Locate4,3,J:“HtJ:Locate4,4,IEfEnd/2. IfT=2:Then“K="：Locate4,1,K:“B="：Locate4,2,BIfEnd/線元法數(shù)據(jù)庫子程序（TYQXJS-DAT1,2,3）的格式1 IfK0線元計(jì)算終點(diǎn)樁號(hào)：Then線元起點(diǎn)樁號(hào)。，線元起點(diǎn)U（X）坐標(biāo)，線元起點(diǎn)V（Y）坐標(biāo)，線元

17、起點(diǎn)切線方位角G,線元長度H,線元起點(diǎn)半徑P,線元終點(diǎn)半徑R,線元左右偏標(biāo)志Q-MatB:Return:IfEnd2 根據(jù)以上格式，編寫1-N各線元數(shù)據(jù)庫3 Cls:Locate6,2,”KPOUT”（若輸入的樁號(hào)不在匝道范圍內(nèi)，則提示警告）BPEH-DATA縱斷面數(shù)據(jù)庫路由引導(dǎo)子程序）.5.If Z5=1:Then ProgIf Z5=2:Then ProgIf Z5=3:Then ProgIf Z5=4:Then ProgBPEH-BPH” 1 :Goto1:IfEndBPEH-BPH” 2 :Goto1:IfEndBPEH-BPH” 3 :Goto1:IfEndBPEH-B

18、PH” 4 :Goto1:IfEnd（根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目情況增減線路數(shù)目）./ （調(diào)用線路一數(shù)據(jù)庫據(jù)）/ （調(diào)用線路二數(shù)據(jù)庫據(jù)）/ （調(diào)用線路三數(shù)據(jù)庫據(jù)）/ （調(diào)用線路四數(shù)據(jù)庫據(jù)）Lbi1:MatC1,1-H:MatC1,2-M:MatC1,3-I:MatC1,4-J:MatC1,5R（將豎曲線數(shù)據(jù)賦值給相關(guān)變量）BPEH-BPH縱斷面高程計(jì)算子程序）1. RXAbs（J-I）+2-T:M-K-C:1-F/2. IfI>J:Then-1-F:IfEnd/3. IfK<M-T:Then0-Z:I-P:Goto1:IfEnd/4. IfK>M-TAndK<M:Then1-Z:I-

19、P:Goto1:IfEnd/5. IfK>MAndK<M+T:Then1-Z:J-P:Goto1:IfEnd/6. IfK>M+T:Then0-Z:J-P:Goto1:IfEnd/7. Lbi1:H-CP+ZF（T-AbsC）A2+（2R）-V/（設(shè)計(jì)高程）縱斷面豎曲線數(shù)據(jù)庫子程序格式（BPEH-BPH1,2,3,4）1. IfK0豎曲線計(jì)算終點(diǎn)樁號(hào)：Then豎曲線頂點(diǎn)高程H,豎曲線頂點(diǎn)樁號(hào)M豎曲線前縱坡I,豎曲線后縱坡J,豎曲線半徑RfMatC:Return:IfEnd2. IfK0豎曲線計(jì)算終點(diǎn)樁號(hào)：Then根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目情況編寫豎曲線數(shù)據(jù)庫MatC:Return:IfEn

20、d3. Cls:Locater4,2,”BPH-OU”T隧道數(shù)據(jù)庫路由引導(dǎo)子程序（SOIDAO-DAT）AIfZ5=1:ThenProg”SD-LX1”:Return:IfEnd（調(diào)用隧道一數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)）IfZ5=2:ThenProg”SD-LX2”:Return:IfEnd（調(diào)用隧道二數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)）隧道超欠挖數(shù)據(jù)庫子程序名：（SD-LX）?-Z9（設(shè)計(jì)線路中心與隧道中心偏距，左偏為負(fù)，右偏為正數(shù)，相等為0）?-Z10（O1i圓心半徑）?-Z11（O22圓心半徑）?-Z12（Oli圓心點(diǎn)高程與設(shè)計(jì)點(diǎn)之高程差）?-Z13（022圓心點(diǎn)高程與設(shè)計(jì)點(diǎn)之高程差）?-Z14（01i圓弧最小高程與設(shè)計(jì)點(diǎn)之高程

21、差，低于設(shè)計(jì)高取負(fù)值。）?-Z15（022圓弧最小高程與設(shè)計(jì)點(diǎn)之高程差，低于設(shè)計(jì)高取負(fù)值。）?-Z16（OI2圓心距隧道中心間距）隧道輪廓線放樣子程序：（SOIDAO）Z12+"Z12Z13+V-Z13Z14+"Z14Z15+V-Z15（中間值加上計(jì)算高差進(jìn)行賦值）IfZ17>Z12+Z10：ThenCls：Locate2,2,"H>CFW"/Goto4：IfEnd（判斷語句，當(dāng)放樣點(diǎn)高程大于0圓心高程加。圓心半徑時(shí)則提示該語旬H>CFW,然后結(jié)束運(yùn)行）IfZ17<Z15：ThenCls：Locate2,2,"H<

22、CFW"/Goto4:IfEnd（判斷語句，當(dāng)放樣點(diǎn)高程小于Q圓弧最小高程時(shí)則提示該語句H<CFW,然后結(jié)束運(yùn)行）IfZ17>Z14:ThenGoto1:IfEnd（判斷語句，當(dāng)L>Z6時(shí)則跳轉(zhuǎn)至Lbl1語句）IfZ17>Z15:ThenGoto2:IfEnd（判斷語句，當(dāng)L>Z7時(shí)則跳轉(zhuǎn)至Lbl2語句）Lbll:Abs（Z17-Z12）-L:IfL>Z10:ThenV（L2-Z102）-I:ElseV（Z102-L2）-I:IfEnd:0-J:Goto3Lbl2:Abs（Z17-Z13）-L:IfL>Z11:ThenV（L2-Z112）-I:ElseV（Z112-L2）-I:IfEnd:Z16J:Goto3Lbl3:IfB>0:ThenAbs（B）-Z9-I-J-V:ElseAbs（B）+Z9-I-J-V:IfEndCls："CQW=:Locate5,1,VJ（顯示超欠計(jì)算結(jié)果,正