隧道施工斷面快速測量方法

1、隧道施工工斷面快快速測量量方法0前言 隧道施施工中各各種工序序銜接緊緊湊，平平行作業(yè)業(yè)、交叉叉施工的的工程很很多，且且洞內(nèi)作作業(yè)面狹狹小，如如排風(fēng)不不暢，空空氣質(zhì)量量差，紅紅外線測測量儀器器反射信信號(hào)太弱弱，往往往無法進(jìn)進(jìn)行測量量工作。測量工工作在隧隧道開挖挖施工中中非常重重要，它它控制著著隧道開開挖的平平面、高高程和斷斷面幾何何尺寸，關(guān)系到到隧道的的貫通。為滿足足測量工工作需要要，需選選擇關(guān)鍵鍵工序工工作面污污染小的的時(shí)間，停止一一些次要要工序,提前加加大排風(fēng)風(fēng)來滿足足測量工工作條件件。若測測量工作作占用時(shí)時(shí)間過長長，將直直接影響響工程進(jìn)進(jìn)度和經(jīng)經(jīng)濟(jì)效益益。如何何及時(shí)、準(zhǔn)確的的提供測測量成果

2、果，使用用的儀器器和方法法便成了了重要因因素?；ɑ◣资f萬買一臺(tái)臺(tái)隧道斷斷面儀，僅能用用于隧道道斷面測測量，投投資太大大，為節(jié)節(jié)省投資資可采用用全站儀儀配隧道道斷面測測量軟件件來完成成。用全全站儀進(jìn)進(jìn)行外業(yè)業(yè)數(shù)據(jù)采采集后，再對(duì)采采集的數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行行分析。數(shù)據(jù)分分析可用用臺(tái)式、便攜電電腦，也也可用可可編程計(jì)計(jì)算器進(jìn)進(jìn)行?，F(xiàn)現(xiàn)將三數(shù)數(shù)據(jù)分析析方法列列于表-1,從從表-11可以看看出，采采用可編編程計(jì)算算器進(jìn)行行分析，內(nèi)外業(yè)業(yè)用時(shí)最最少，測測量工作對(duì)工工程作業(yè)業(yè)時(shí)間影影響最小小。本文文將對(duì)這這種方便便、快捷捷的測量量和計(jì)算算方法進(jìn)進(jìn)行分析析與介紹紹。隧道斷面面單點(diǎn)測測量耗時(shí)時(shí)比較表表表-1 序號(hào)儀器型

3、號(hào)號(hào)配套設(shè)備備外業(yè)平均均用時(shí)（minn）內(nèi)業(yè)平均均用時(shí)（minn）1天寶筆記本電電腦及隧隧道斷面面軟件2562徠卡臺(tái)式電腦腦及隧道道斷面軟軟件853徠卡臺(tái)式電腦腦及隧道道斷面軟軟件6.574徠卡CASIIO FFX445000計(jì)算器器501極坐標(biāo)標(biāo)斷面測測量法1.1極極坐標(biāo)系系的建立立隧道斷面面，垂直直方向（高程）為縱軸軸，用HH表示；水平方方向（距距線路中中線的距距離）為為橫軸，用B表表示。圓心縱坐坐標(biāo)等于于路線設(shè)設(shè)計(jì)高程程減設(shè)計(jì)計(jì)高程線線至隧道道中心的的距離乘乘橫坡比比，加圓圓心至路路面的高高度。用用公式（1-11）表示示。O=S-bii+h44.1110.02+1.669 （1-1）圓心

4、橫坐坐標(biāo)等于于mm（假定定線路中中心橫坐坐標(biāo)為米）。加線線路中心心至隧道道中心的的距離1.2數(shù)數(shù)據(jù)采集集：1.2.1待測測斷面站站點(diǎn)放樣樣可放出路路中線、隧中線線或距路路中線任任意寬度度的點(diǎn)位位，記錄錄其地面面高程、線路中中線至待待測斷面面站點(diǎn)的的距離等等。1.2.2斷面面測量儀器置于于待測斷斷面，(豎直度度盤定天天頂方向向?yàn)?度度，順時(shí)時(shí)針注記記)望遠(yuǎn)遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)準(zhǔn)另一導(dǎo)導(dǎo)線點(diǎn)或或中線點(diǎn)點(diǎn)定向后后，轉(zhuǎn)儀儀器正鏡鏡瞄準(zhǔn)線線路邊線線法線方方向，也也就是保保證測量量的豎直直角讀數(shù)數(shù)，線路路中線一一側(cè)為2270-3600度，線線路邊線線一側(cè)為為0-990度。記錄儀儀器高、觀測的的豎直角角、斜距距。根據(jù)據(jù)

5、個(gè)人習(xí)習(xí)慣，亦亦可記錄錄水平距距離和高高差。如如隧道內(nèi)內(nèi)干擾大大，可在在儀器定定向前，豎直度度盤調(diào)至至度度或度，置水準(zhǔn)準(zhǔn)尺于水水準(zhǔn)點(diǎn)上上，讀取取塔尺讀讀數(shù)來校校核視線線高。1.3測測量數(shù)據(jù)據(jù)處理為了與CCASIIO系列列可編程程計(jì)算器器編程使使用附號(hào)號(hào)一致，部分附附號(hào)按漢漢語拼音音首位為為代碼，并啟用用“軸交交點(diǎn)”一一詞。FFX445000斷面測測量計(jì)算算程序如如下：程序名：SDDDM(隧隧道斷面面-1)L1 Lb11 0L2 J,DL3 Norrm:TT=J/100000L4 I=IIntTT+Innt(ffraccT1100)/600+frrac(fraacT1000)/336L5 H=G

6、G+Y+Recc(D,I)L6 B=110+LL+NWL7 O=SS-4.110.002+11.699L8 C=(poII(B-15.11,H-OO)-RR)1100:Fixx1:“Pc=”L9 Gotto 00G-測測站地面面高程Y-儀儀器高J-觀觀測的豎豎直角D-斜斜距L-線線路中線線至測站站的距離離S-線線路中線線設(shè)計(jì)高高程R-半半徑H-實(shí)實(shí)測縱坐坐標(biāo)B-實(shí)實(shí)測橫坐坐標(biāo)O-圓圓心處的的設(shè)計(jì)縱縱坐標(biāo)C-實(shí)實(shí)測偏差差（輸出出用 pc=表示示）I-TT為計(jì)算算過程對(duì)對(duì)J的替替換N-修修正符(當(dāng)儀器器不是置置在中線線上，且且各種原原因引起起測量的的豎直角角讀數(shù)，線路中中線一側(cè)側(cè)不是2270-36

7、00度，線路邊線線一側(cè)不不是0-90度度時(shí)，計(jì)計(jì)算結(jié)果果偏差超超常，無無需重測測，輸“-1” 修正正即可。其它情情況輸入入“+11”，測測站不能能設(shè)在隧隧道中線線時(shí)，測測站至隧隧道中線線的距離離盡可能能大于一一米為益益)角度輸入入，如22032312輸入220322312266003118輸輸入666031180010輸入110即可可。其它輸入入單位均均為m，輸出單單位為ccm。本程序僅僅適用于于單心圓圓隧道斷斷面測量量，如遇遇多心圓圓隧道，可根據(jù)據(jù)實(shí)測的的橫坐標(biāo)標(biāo)或縱坐坐標(biāo)，用用判斷語語句確定定采用不不同的半半經(jīng)和設(shè)設(shè)計(jì)坐標(biāo)標(biāo)，只需需對(duì)程序序適作調(diào)調(diào)整。1.3.1計(jì)算算軸交點(diǎn)點(diǎn)坐標(biāo)軸交點(diǎn)縱縱

8、坐標(biāo)等等于測站站地面高高程加儀儀器高；軸交點(diǎn)點(diǎn)橫坐標(biāo)標(biāo)等于加線線路中心心至測站站的距離離。1.3.2計(jì)算算所測斷斷面各點(diǎn)點(diǎn)的實(shí)測測坐標(biāo)實(shí)測縱坐坐標(biāo)等于于軸交點(diǎn)點(diǎn)縱坐標(biāo)標(biāo)加豎直直角的余余弦乘斜斜距。實(shí)實(shí)測橫坐坐標(biāo)等于于軸交點(diǎn)點(diǎn)橫坐標(biāo)標(biāo)加豎直直角的正弦乘乘斜距，用下式式表示：H=G+Y+ccosIID （1-2）B=L+SinnIDD （1-2）式中H實(shí)測縱縱坐標(biāo)G測站站地面高高程Y-儀儀器高I-觀觀測的豎豎直角JJ，計(jì)算算過程中中，程序序用I對(duì)對(duì)J進(jìn)行行了替換換D斜距距B實(shí)測測橫坐標(biāo)標(biāo)L-線線路中線線至測站站的距離離1.3.3計(jì)算算所測斷斷面各點(diǎn)點(diǎn)的實(shí)測測偏差實(shí)測偏差差等于斷斷面各點(diǎn)點(diǎn)的實(shí)測測坐

9、標(biāo)與與圓心處處的設(shè)計(jì)計(jì)坐標(biāo)，進(jìn)行坐坐標(biāo)反算算，求得得測點(diǎn)至至圓心的的距離-實(shí)際際半徑減減設(shè)計(jì)半半徑。(設(shè)計(jì)半半徑按不不同工序序分別計(jì)計(jì)算,如如開挖、初期支支護(hù)、臺(tái)臺(tái)車、二二襯等。并考慮慮預(yù)留量量) C=(（B-15.11）+ (H-O)-RR (13)式中C實(shí)測偏偏差（輸輸出用 pcc=表表示）B實(shí)測測橫坐標(biāo)標(biāo)H實(shí)測測縱坐標(biāo)標(biāo)O圓心心處的設(shè)設(shè)計(jì)縱坐坐標(biāo)R設(shè)計(jì)計(jì)半徑15.111-圓心心處的設(shè)設(shè)計(jì)橫坐坐標(biāo)2三維坐坐標(biāo)段落落測量法法在隧道施施工斷面面測量工工作中，無論采采用隧道道斷面儀儀，還是是采用全全站儀配配隧道斷斷面測量量軟件來來完成，一般用用測量一一個(gè)斷面面來代表表一個(gè)段段落，用用一個(gè)斷斷面代

10、表表一個(gè)段段落，有有一定的的片面性性，在隧隧道開挖挖斷面測測量工作作中，其其缺點(diǎn)極極為明顯顯。若采采用三維維坐標(biāo)段段落測量量法進(jìn)行行隧道測測量，可可全面反反映整個(gè)個(gè)段落任任意樁號(hào)號(hào)各個(gè)點(diǎn)點(diǎn)的超欠欠挖情況況。2.1數(shù)數(shù)據(jù)采集集儀器置于于任意點(diǎn)點(diǎn)(做自自由設(shè)站站)或?qū)?dǎo)線點(diǎn)上上，有針針對(duì)性的的對(duì)一個(gè)個(gè)段落的的特征點(diǎn)點(diǎn)或任意意點(diǎn)進(jìn)行行測量，記錄xx、y、z三維維坐標(biāo)。2.2確確定測點(diǎn)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的的里程與與距路線線中線的的距離2.2.1圓曲曲線在圓曲線線上選任任意點(diǎn)BB，為起起算里程程，坐標(biāo)標(biāo)反算分分別求得得，測站站A，起起算點(diǎn)BB，到圓圓心O的的距離和和方位角角，兩方方位角之之差（OOAOOB =）和和

11、半徑計(jì)計(jì)算曲線線長L，B點(diǎn)里里程加LL等于CC點(diǎn)里程程，測站站至圓心心的距離離減半徑徑等于測測站至中中線距離離。L由由公式221求求得。L=rr/1180 (22-1)式中L弧長r半徑徑圓心心夾角2.2.2緩和和曲線在緩和曲曲線上求求任意點(diǎn)點(diǎn)的法線線方向十十分簡單單，但要要求測站站要對(duì)應(yīng)應(yīng)那個(gè)樁樁號(hào)法線線上的點(diǎn)點(diǎn)，相當(dāng)當(dāng)復(fù)雜。采用近近似法，完全能能滿足測測量精度度要求。在測站站前后的的線路上上,各選選一距離離合適的的點(diǎn)做為為計(jì)算點(diǎn)點(diǎn)，把兩兩點(diǎn)當(dāng)作作直線看看，按直直線計(jì)算算即可。2.2.3直線線在直線段段上選任任意點(diǎn)BB作為起起算點(diǎn)，已知直直線段方方位角BBC，用用坐標(biāo)法法反算求求得BAA方位角

12、角，通過過兩方位位角之差差，和和BA的的距離解解直角三三角形可可得BCC距離LL和ACC的距離離b。BB點(diǎn)的樁樁號(hào)加LL等于測測站點(diǎn)對(duì)對(duì)應(yīng)的樁樁號(hào)。 b=AABSSin （22-2） L= AABCCos （2-22）2.3數(shù)數(shù)據(jù)分析析根據(jù)測點(diǎn)點(diǎn)的樁號(hào)號(hào)計(jì)算線線路的設(shè)設(shè)計(jì)高程程，通過過線路的的設(shè)計(jì)高高程和隧隧道圓心心的關(guān)系系，計(jì)算算隧道圓圓心的設(shè)設(shè)計(jì)高程程和線路路中線到到隧道圓圓心的距距離。經(jīng)計(jì)算已已知隧道道圓心的的設(shè)計(jì)高高程；線線路中線線到隧道道圓心的的距離；經(jīng)測量已已知測點(diǎn)點(diǎn)的實(shí)測測高程；測點(diǎn)至至線路中中線的距距離。按(1-3)式計(jì)算算即可。無論是是那一種種線型，在CAASIOO系列可可編

13、程計(jì)計(jì)算器，如FXX45500的的幫助下下，都可可以采用用漸進(jìn)法法編程(另文專專述)解解決?？纯此茝?fù)雜雜的方法法，變得得非常簡簡便。程序名：SDDDM (隧道斷斷面-22 )L1 Lbll 0：L2 DEE： proog XXH ：proogLJJYD： L3 G：C=(ppoI(15.11-B-110,GG-Z-1.66)-O“RR”)1000:Fiix1:“Pcc=”L4 Gotto 00 式中XH子程程序循環(huán)環(huán) LJYYD：子子程序路路徑引導(dǎo)導(dǎo)(子程程序另文文專述)D E測測點(diǎn)大地地坐標(biāo) BB+100測點(diǎn)橫橫坐標(biāo)G 測測點(diǎn)高程程 Z+1.66圓心高高程R 隧隧道半徑徑 C實(shí)測偏偏差（輸輸

14、出用 pc=表示示）三維坐標(biāo)標(biāo)段落法法隧道斷斷面測量量表-33隧道名稱稱檢查項(xiàng)目目初期支護(hù)護(hù)圓心橫坐坐標(biāo)隧道半徑徑樁 號(hào)大地坐標(biāo)標(biāo)X大地坐標(biāo)標(biāo)Y實(shí)測高程程圓心高程程實(shí)測橫坐坐標(biāo)實(shí)測偏差差3結(jié)語極坐標(biāo)斷斷面測量量法在隧隧道施工工斷面測測量中，不需要要專用的的軟件，且更為為方便、快捷、準(zhǔn)確、實(shí)用。如有可可編程全全站儀，測量結(jié)結(jié)果可直直接顯示示偏差。是隧道道斷面測測量工作作可選用用方法之之一。比比較適用用于隧道道的初期期支護(hù)、二襯的的斷面測測量，尤尤其適用用于臺(tái)車車就位調(diào)調(diào)試工作作，能邊邊測量邊邊出成果果，及時(shí)時(shí)正確的的指導(dǎo)施施工。更更適用于于政府、監(jiān)理部部門的檢檢查工作作，徹底底的杜絕絕了施工工單位弄