卡西歐5800P計(jì)算器隧道施工測(cè)量程序設(shè)計(jì)

1、卡西歐5800p計(jì)算器隧道施工測(cè)量程序設(shè)計(jì)王慶軍隨著鐵路、公路建設(shè)的快速發(fā)展，我國(guó)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(cè)量放樣的過(guò)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(guò)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(cè)效率還保證了放樣精度，現(xiàn)通過(guò)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

2、會(huì)讓開挖費(fèi)用增加，更重要的是由此造成了過(guò)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(guò)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(rùn)。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(guò)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

3、（掌子面）是一個(gè)不平整的巖體面，導(dǎo)致鉆孔間距控制不當(dāng)或間距過(guò)大、過(guò)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(cè)量放線：由于隧道測(cè)量放線過(guò)程中能見度低，操作有限，測(cè)量人員進(jìn)入隧道測(cè)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(cè)量工作？隧道測(cè)量工作應(yīng)由專業(yè)測(cè)量人員測(cè)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(duì)施測(cè)人員實(shí)行詳細(xì)的圖紙交底和方案交底,所有施測(cè)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(guò)程中,為了

4、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(duì)已完工的主體工程進(jìn)行全斷面檢查，現(xiàn)場(chǎng)檢查一般采用帶紅外線的全站儀在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)三維坐標(biāo)進(jìn)行檢查。對(duì)于測(cè)量數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)反饋到現(xiàn)場(chǎng)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(guò)以上對(duì)隧道超欠挖的了解及形成和影響，如何正確施測(cè)和控制等，現(xiàn)在就談?wù)勊淼莱吠诘挠?jì)算原理。許多測(cè)量人員會(huì)把超欠挖點(diǎn)位檢測(cè)和掌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(cè)點(diǎn)至該圓弧所對(duì)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(cè)的計(jì)算原理主要是通過(guò)三角函數(shù)所求，即由三角形

5、的邊角關(guān)系求出對(duì)應(yīng)的邊長(zhǎng)和理論邊長(zhǎng)值產(chǎn)生的差值。 超欠挖檢測(cè)數(shù)學(xué)模型  超欠挖實(shí)測(cè)模型 從“超欠挖檢測(cè)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(guò)以下方式及公式進(jìn)行求解得出x差值。1、      先通過(guò)tan-1求出夾角。2、      再通過(guò)cos求出邊長(zhǎng)c。3、      用邊長(zhǎng)c減去r半徑得出x差值。示例：假如a=4.8142、b= 6.026m

6、、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(cè)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(guò)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(shuō)明：放樣點(diǎn)為現(xiàn)場(chǎng)開挖實(shí)測(cè)掌子面實(shí)際點(diǎn)位，x為超挖寬度，通過(guò)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

7、置即可。方  式：1、   通過(guò)全站儀（配合紅外線或反射片）直接測(cè)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d。過(guò)  程：a）用放樣點(diǎn)實(shí)測(cè)高程Z減去O1點(diǎn)圓心設(shè)計(jì)理論高程得出高度a。b）斜長(zhǎng)c等于圓心理論半徑R，求b長(zhǎng)度，公式：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(cè)高程Z=314.8142m、O1圓心高程H=310.0000m、O1圓心理論半徑c=6.96m，通過(guò)以下公式求解！x=&#

8、160;x=1.000m從以上計(jì)算式中得出現(xiàn)場(chǎng)放樣點(diǎn)距設(shè)計(jì)理論輪廓線的水平距離為1m，說(shuō)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(lái)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(guò)以上了解相信各位對(duì)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(duì)隧道輪廓線的放樣程序進(jìn)行設(shè)計(jì)。程序適用：CASIO fx-5800P工程測(cè)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，勾股定理公式。2、工具：CASIO fx-5800P工程測(cè)量編程計(jì)

9、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(cè)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(cè)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(guò)結(jié)合數(shù)學(xué)計(jì)算模型進(jìn)行程序化語(yǔ)言編譯。通過(guò)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(yǔ)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TYQXJS為運(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=0ZD,=1SD1,=2SD2”（1-N=0現(xiàn)場(chǎng)輸入線元數(shù)據(jù)。=1,2,3.等進(jìn)入各線路數(shù)

10、據(jù)庫(kù)提取數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算）2. Deg:Fix4:20DimZ（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(duì)于具體的線路項(xiàng)目，用戶可參照自行決定對(duì)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:If End5. Cls:“1:SZXY,2:XYSZ”?Z6:Z6=2Goto2(1為坐標(biāo)正算，放線計(jì)算。2為里程偏距計(jì)算)6. “CZX=”?M:“CZY=”?N(置儀點(diǎn)坐標(biāo))7. Lbi0:“Kp”K8. Z5&g

11、t;0=>Prog“TYQXJS-DATA”:Abs(K-O)W9. Prog“TYQXJS-SUB1”10. Lbi1:90Z:“JJ=0Kp”?Z:Z=0Goto0:“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. If B0:Then Res(AbsB,Z4+Z-180):Else Rec(AbsB,Z4+Z):IfEnd12. X+IZ7:Y+JZ813. Pol(Z7-M,Z8-N):J0J+360J14. 1T:Prog“TYQXJS-XS”15. Lbi3:“S=”?S:I-SS If Abs(S)0.01:Then Goto3:Else Goto1:IfE

12、nd16. Lbi2:“Xm=”?X:“Yn=”?Y:”SXG=”?Z17:“Kp=”?K（輸入實(shí)測(cè)坐標(biāo)及附近樁號(hào)）17. Z50Prog“TYQXJS-DATA”18. Prog“TYQXJS-SUB2”19. 2T:Prog“TYQXJS-XS”20.”Z1=”?Z:Z=0Goto2:Prog”BPEH-DATD”:Prog”BPEH-BPH”(Z=0返回進(jìn)行里程，偏距計(jì)算。Z0進(jìn)入高程計(jì)算)21:Prog”SOIDAO-DATA（隧洞數(shù)據(jù)庫(kù)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）11÷PC：（P-

13、R）÷（2HPR）D：180÷EA:0.3260725774Z1:0.0694318442S:0.3300094782L:1-LZ2:1-SZ33.U+W(ACos(G+QESW(C+SWD)+Z1Cos(G+QELW(C+LWD)+Z1Cos(G+Z2QEW(C+Z2WD)+A Cos(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)+A Sin(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

14、）TYQXJS-SUB2（反算里程和邊距子程序）1 XI：YJ2 Abs(J-V)Cos(G-90)-(I-U)Sin(G-90)W:0B3 Lbi0:Prog”TYQXJS-SUB1”4 (G-90)+QEW(C+WD)L5 (J-Y)CosL-(I-X)SinLB6 If AbsB10(-6):Then Goto1:Else W+BW:Goto0:IfEnd7 Lbi1:0B:Prog“TYQXJS-SUB1”8 (J-Y)÷Sin(Z4+90)B9 O+WK:BB(K為反算樁號(hào)，B為偏距)TYQXJS-DATA（路由器）1.If Z5=1:Then Prog“TYQXJS-DA

15、T1”:Goto1:IfEnd(調(diào)用線路一數(shù)據(jù)庫(kù)據(jù))2.If Z5=2:Then Prog“TYQXJS-DAT2”:Goto1:IfEnd（調(diào)用線路二數(shù)據(jù)庫(kù)據(jù)）3.If Z5=3:Then Prog“TYQXJS-DAT3”:Goto1:IfEnd（調(diào)用線路三數(shù)據(jù)庫(kù)據(jù)）4.If Z5=4:Then Prog“TYQXJS-DAT4”:Goto1:IfEnd（調(diào)用線路四數(shù)據(jù)庫(kù)據(jù)）5.。（根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目情況增減線路）6.Cls:Locate 4,2,“TYQXJS-ERROR”7. Stop(線路不存在，則警告后終止運(yùn)行)8.Lbi1：MatB1,1O:MatB1,2U:MatB1,3V:Mat1

16、,4G:MatB1,5H:MatB1,6P:MatB1,7R:Mat1,8Q(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(zhǎng)度，P線元起點(diǎn)半徑，R線元終點(diǎn)半徑，Q線元左右偏標(biāo)志，左偏取-1，右偏取+1，直線段取0)TYQXJS-XS（顯示子程序）1. Cls:If T=1:Then “X=”:Locate 4,1,Z7:“Y=”:Locate 4,2,Z8:Fix4:“FJ=”:Locate 4,3,J°:“HD”:Locate 4,4,I EfEnd2. If T=2:Then “K=”:Locate 4,1,K:“B=”:Locate

17、4,2,B IfEnd線元法數(shù)據(jù)庫(kù)子程序（TYQXJS-DAT1,2,3）的格式1 If K線元計(jì)算終點(diǎn)樁號(hào)：Then線元起點(diǎn)樁號(hào)O,線元起點(diǎn)U(X)坐標(biāo)，線元起點(diǎn)V(Y)坐標(biāo)，線元起點(diǎn)切線方位角G,線元長(zhǎng)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QMatB:Return:IfEnd2 根據(jù)以上格式，編寫1-N各線元數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)路由引導(dǎo)子程序）1. If Z5=1:Then Prog“BPEH-BPH1”:Goto1:IfEnd（調(diào)用線路一數(shù)據(jù)庫(kù)據(jù)）2. If Z5=2:

18、Then Prog“BPEH-BPH2”:Goto1:IfEnd（調(diào)用線路二數(shù)據(jù)庫(kù)據(jù)）3. If Z5=3:Then Prog“BPEH-BPH3”:Goto1:IfEnd（調(diào)用線路三數(shù)據(jù)庫(kù)據(jù)）4. If Z5=4:Then Prog“BPEH-BPH4”:Goto1:IfEnd（調(diào)用線路四數(shù)據(jù)庫(kù)據(jù)）5. (根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目情況增減線路數(shù)目).Lbi1:MatC1,1H:MatC1,2M:MatC1,3I:MatC1,4J: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. R×Abs(J-I)÷2T:M-KC:1F2. If IJ:Th

19、en -1F:IfEnd3. If KM-T:Then 0Z:IP:Goto1:IfEnd4. If KM-T And KM:Then 1Z:IP:Goto1:IfEnd5. If KM And KM+T:Then 1Z:JP:Goto1:IfEnd6. If KM+T:Then 0Z :JP:Goto1:IfEnd7. Lbi1:H-CP+ZF(T-AbsC)2÷(2R)V （設(shè)計(jì)高程）縱斷面豎曲線數(shù)據(jù)庫(kù)子程序格式（BPEH-BPH1,2,3,4）1. If K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RMatC:Re

20、turn:IfEnd2. IfK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(kù)MatC:Return:IfEnd3. Cls:Locater4,2,”BPH-OUT”隧道數(shù)據(jù)庫(kù)路由引導(dǎo)子程序（SOIDAO-DATA）IfZ5=1:ThenProg” SD-LX1”:Return:IfEnd（調(diào)用隧道一數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)）IfZ5=2:ThenProg” SD-LX2”:Return:IfEnd（調(diào)用隧道二數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)）隧道超欠挖數(shù)據(jù)庫(kù)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 

21、60;   (O11圓心半徑)？Z11     (O22圓心半徑)？Z12  (O11圓心點(diǎn)高程與設(shè)計(jì)點(diǎn)之高程差)？Z13  (O22圓心點(diǎn)高程與設(shè)計(jì)點(diǎn)之高程差)？Z14  (O11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。)？Z15  (O22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  (O12圓心距隧道中心間距)  隧道輪廓線放樣子程序：（SOIDAO）Z12+VZ12Z13+VZ13Z14+VZ14Z15+

22、VZ15（中間值加上計(jì)算高差進(jìn)行賦值）IfZ17>Z12+Z10：ThenCls：Locate 2,2,H>CFW？Goto 4：IfEnd（判斷語(yǔ)句，當(dāng)放樣點(diǎn)高程大于O1圓心高程加O1圓心半徑時(shí)則提示該語(yǔ)句H>CFW？，然后結(jié)束運(yùn)行）IfZ17<Z15：ThenCls：Locate 2,2,H<CFW？Goto 4：IfEnd（判斷語(yǔ)句，當(dāng)放樣點(diǎn)高程小于O2圓弧最小高程時(shí)則提示該語(yǔ)句H<CFW？，然后結(jié)束運(yùn)行）IfZ17Z14：Then Goto 1：IfEnd（判斷語(yǔ)句，當(dāng)LZ6時(shí)則跳轉(zhuǎn)至Lbl 1語(yǔ)句）IfZ17Z15：Then Goto 2：IfEnd（判斷語(yǔ)句，當(dāng)LZ7時(shí)則跳轉(zhuǎn)至Lbl 2語(yǔ)句）Lbl1：Abs(Z17-Z12)L：If LZ10：Then （L2-Z102）I：Else （Z102-L2）I：IfEnd：0J：Goto 3Lbl2：Abs(Z17-Z13)L：If LZ11：Then （L2-Z112）I：Else （Z112-L2）I：IfEnd：Z16J：Goto 3Lbl3：If B>0：Then Abs(B)-Z9-I-JV：Else Abs(B)+Z9-I-JV：IfEndCls：CQW=：Locate 5,1,V（顯示超欠計(jì)算結(jié)果，正數(shù)為大于設(shè)計(jì)輪廓