激光指向儀在隧道施工中的應(yīng)用

1、     1 激光指向儀在隧道施工中的應(yīng)用 引言： 隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，我國(guó)的鐵路事業(yè)也如火如荼的開展。在新建鐵路和公路以及城市軌道交通的施工中,長(zhǎng)大隧道通常是全線的控制性工程,一般工期都較為緊迫。進(jìn)行隧道施工測(cè)量時(shí),必須要快速、準(zhǔn)確、及時(shí),以便有效控制隧道掘進(jìn)方向,盡快掌握隧道的超欠挖情況。由于施工隧道中光線弱、空間小、氣象差等不利的測(cè)量條件向測(cè)量工程師及其使用的測(cè)量?jī)x器和技術(shù)提出了挑戰(zhàn)。用常規(guī)方法進(jìn)行隧道中線測(cè)量時(shí),需要洞內(nèi)停工、通風(fēng)并加強(qiáng)照明,要占用寶貴的洞內(nèi)施工時(shí)間,在洞內(nèi)定樁容易破壞,使用也不方便。

2、60;一、激光指向儀的特點(diǎn) 激光指向儀具有價(jià)格低廉、安裝調(diào)試簡(jiǎn)單、發(fā)射可見光、使用方便等特點(diǎn),能指示隧道掘進(jìn)的方向和坡度,可以快速準(zhǔn)確地標(biāo)定隧道中線位置,從而有效地控制隧道的超欠挖。所以激光指向儀在隧道的使用越來越廣泛。而且在隧道內(nèi)合理使用激光指向儀,能大大提高隧道施工質(zhì)量和速度。 二、測(cè)量在隧道中的重要性 在隧道施工過程中，測(cè)量貫穿整個(gè)施工過程的始末，它指導(dǎo)隧道施工的每一步。每一步施工都需要測(cè)量作為前提條件，測(cè)量必須準(zhǔn)確。只有在測(cè)量準(zhǔn)確的條件下，其后的施工工序才能有效進(jìn)行。否則可能會(huì)浪費(fèi)大量的人力物力，并造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。再者，測(cè)量工作質(zhì)量的好壞直接影響整個(gè)隧

3、道工程的工程質(zhì)量、施工工期和工程造價(jià)。為提高隧道工程的質(zhì)量和外觀，測(cè)量在整個(gè)施工過程中起著不可忽視的先決作用。 3、 激光指向儀的安裝及保護(hù) 1.激光指向儀的安裝位置 激光指向儀的安裝原則為方便復(fù)測(cè)、容易被保護(hù)。 激光指向儀既可以安置在隧道頂部,使激光光束和隧道中線重合,也可以安置在隧道邊墻上,使激光光束和隧道中線平行。X-X區(qū)間隧道A斷面（臺(tái)階法施工單導(dǎo)洞）激光指向儀安裝位置在隧道頂部，E段面（CRD法施工多導(dǎo)洞）激光指向儀安裝在隧道邊墻。 2.激光指向儀的安裝方法 我們以x-x區(qū)間暗挖隧道A斷面激光指向儀安裝為例。安裝如下圖1所示，將直徑為18mm的兩根錨桿埋設(shè)在隧道頂部，錨桿的

4、高度離拱頂50cm左右。用拉桿將兩根錨桿連接，以增加其穩(wěn)定性，最后接通電源。 圖1 3激光指向儀的保護(hù) 激光指向儀安裝到位以后，用直徑為6mm的網(wǎng)片將激光指向儀圍住（如 圖2所示），以免施工時(shí)碰撞激光指向儀。然后將激光指向儀的電線固定，以免因其電線晃動(dòng)而導(dǎo)致激光指向儀發(fā)生變動(dòng)，照成錯(cuò)誤。四、激光指向儀的調(diào)試  根據(jù)隧道線型的不同可分為兩種情況，一是直線隧道，二是曲線隧道。 1.直線隧道 直線隧道內(nèi)安置的激光指向儀應(yīng)滿足:1激光光束和隧道中線平行或重合;2激光光束的坡度和隧道坡度一致。這樣可以利用激光光束方便控制隧道平面及高程。 在直線隧道內(nèi)安置

5、的激光指向儀經(jīng)過調(diào)試,滿足了激光光束和隧道中線重合、激光光束的坡度和隧道坡度一致的條件。則任一激光點(diǎn)和隧道中線的距離e為0、激光點(diǎn)和隧道拱頂間的高差h均為定值。根據(jù)激光指向儀調(diào)試結(jié)束時(shí)測(cè)定激光點(diǎn)的高程并參照設(shè)計(jì)圖紙,可以確定h的值，如下圖3。隧道掘進(jìn)時(shí),平面中線控制在與激光點(diǎn)重合，由激光點(diǎn)沿鉛垂線方向量取h,得到隧道施工的拱頂高程,從而可以對(duì)隧道的開挖斷面進(jìn)行控制。 2.曲線隧道 在曲線隧道中,不能滿足激光光束和隧道中線平行的條件。在平面控制時(shí)一般采用弦線支距法和切線支距法。 （1）弦線支距法 弦線支距法是以曲線兩個(gè)端點(diǎn)連接而成的一個(gè)弦線為基準(zhǔn)線。曲線上任意一 5 點(diǎn)p點(diǎn)的支距y0將逐漸變大，

6、大到一個(gè)極大值E為止再變小，最終為0，則支距 y0值始終在一個(gè)有上限值范圍內(nèi)變化。 弦線支距法具有支距短、誤差不累計(jì)、簡(jiǎn)單、弦線和激光指向儀變動(dòng)次數(shù)少等優(yōu)點(diǎn)，故曲線隧道一般選用弦線支距法。 （2）切線支距法 切線支距法是以曲線的起點(diǎn)或終點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，原點(diǎn)至交點(diǎn)的切線方向?yàn)閄軸，坐標(biāo)原點(diǎn)至的半徑為Y軸。曲線上任一點(diǎn)P即可用坐標(biāo)值X和Y來設(shè)置。 切線支距法簡(jiǎn)單，各曲線點(diǎn)相互獨(dú)立，無測(cè)量誤差累積。但由于安置儀器次數(shù)多，速度較慢，支距長(zhǎng)，同時(shí)檢核條件較少，故一般適用于半徑較大、Y值較小的平坦地區(qū)曲線測(cè)設(shè)。 弦線支距法和切線支距法支距的獲取方法一樣。 我們X-X區(qū)間，采用弦線支距法。弦線支距法一般取40

7、m弦長(zhǎng)為宜，激光可以控制50m左右。高程控制與直線隧道相同，也是將激光光束的坡度調(diào)整到和隧道坡度一致即可。 在曲線隧道內(nèi),激光光束和隧道中線之間的距離隨里程不同而變化,為此需要編制激光支距表來指導(dǎo)隧道掘進(jìn)。如圖4所示,在對(duì)應(yīng)激光光束某點(diǎn)K0處作為量算支距的起點(diǎn),每間隔距離d量取激光支距e1,e2等,再減去線路中線與隧道中線的偏移值E,從而得到隧道中線上的各點(diǎn)激光支距的獲取方法有2種:1采用線路中線坐標(biāo)與弦線（激光線）上對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)進(jìn)行反算得出支距;2在計(jì)算機(jī)上利用CAD軟件繪制出線路中線和激光光束直線,按規(guī)定的間隔距離d繪制出支距線,然后直接查詢各支距的值。由于激光指向儀光束的坡度已經(jīng)調(diào)整到和隧

8、道坡度一致,對(duì)高程的控制方法與直線隧道相同。 X-X區(qū)間隧道激光指向儀調(diào)試方法： 首先要確定激光指向儀安裝的里程，算出該里程的中心線坐標(biāo)。然后算出該里程40m出的中心線坐標(biāo)，并算出方位角。然后將全站儀架設(shè)在激光指向已與掌子面中間，如圖4所示，再用用全站儀測(cè)量出激光指向儀坐標(biāo)與高程，測(cè)出掌子面激光點(diǎn)坐標(biāo)與高程。用這兩點(diǎn)坐標(biāo)算出激光走向，是否與理論方位角相同，若 不相同，調(diào)試激光指向儀使其相同。用激光指向儀高程與掌子面激光高程算出激光走向坡度，是否與設(shè)計(jì)坡度相同，如不相同，調(diào)試激光指向儀使其相同。最后可用已知點(diǎn)BM1求出掌子面激光標(biāo)高與拱頂標(biāo)高關(guān)系。從而下發(fā)技術(shù)交底。（具體事項(xiàng)見監(jiān)測(cè)部技術(shù)交底）   圖4  五、激光指向儀使用注意事項(xiàng) 1.儀器調(diào)試完畢后,應(yīng)將激光光束與隧道中線、隧道坡度的關(guān)系向施工人員下發(fā)書面交底; 2.每次使用前應(yīng)檢查光束是否偏離正確位置,發(fā)