計算器隧道放樣程序

淺談高速鐵路隧道施工放樣摘要：隧道鉆爆法施工會產(chǎn)生大量煙塵，隨著進尺的增加通風效果減弱，測量工作面的空氣條件較差。為了提高工作效率，本人在貴廣鐵路高青隧道開挖放樣的工作過程中總結(jié)了一些快速建站及放樣的方法：通過邊墻臨時控制點免棱鏡后方交會設(shè)站，再利用全站儀與CASIO5800計算器配合使用進行放樣。此方法快捷簡便，并且在實際施工當中檢驗過精度，滿足施工質(zhì)量要求。關(guān)鍵詞：隧道開挖；施工放樣；后方交會；CASIO5800計算器0引言隨著全站儀在隧道測量中的普及，隧道斷面測量已經(jīng)擺脫了以前經(jīng)緯儀時代的測量方式，不需要吊線垂，拉尺子來完成測量作業(yè)。利用全站儀測得三維坐標后通過一些數(shù)學(xué)計算大大簡化勞動強度，擺脫長距離拉尺子的煩瑣，并降低了測量誤差，提高了測量速度。利用全站儀測得的三維坐標，將其輸入CASIO5800計算器程序，即可算得該測量點相對于設(shè)計斷面的超欠挖值，并將該點在原位標記用于指導(dǎo)施工。這樣就完成了一個點的測量、放樣。以下介紹全站儀的建站方法及CASIO5800計算器配合全站儀放樣的詳細步聚。1全站儀建站1.1建站方法比較隧道放樣中全站儀建站通常采用已知點建站和后方交會建站。已知點建站需在距離開挖作業(yè)面不遠的底板上埋設(shè)臨時點。由于仰拱尚未施工，底板為爆破后外露的巖面，容易受出渣重車碾壓影響而發(fā)生位移。其次，在圍巖滲水量較大的地段，底板面積水致使找點麻煩。在建站過程中，為保證精度要后視仰拱填充面上較遠的控制點，容易受到中間施工作業(yè)的影響。后方交會建站，可以在離開挖面較近處隧道邊墻上布設(shè)臨時控制點，建站時根據(jù)通視情況靈活架設(shè)儀器，利用全站儀免棱鏡測量功能測距后方交會建站。通過引臨時導(dǎo)線測量開挖面點位與后方交會測量點位進行對比，誤差在1cm以內(nèi)，滿足開挖放樣精度要求。1.2臨時點布設(shè)方法在距離開挖斷面10~30米范圍的兩側(cè)邊墻上，距底板1.5米左右的高度布設(shè)2~3組臨時控制點。臨時點可以使用水泥釘或者射釘敲入初噴混凝土制作。做點時釘子應(yīng)與墻面大致垂直。然后從仰拱上的洞內(nèi)控制導(dǎo)線點引臨時導(dǎo)線測量臨時點的三維坐標。在全站儀建站時可以利用其中1~2組臨時點后方交會建站，再測量另外1組點進行檢核。2CASIO5800計算器放樣程序2.1數(shù)學(xué)模型隧道測量中，通常利用點到隧道中線或者線路中線的水平距離（簡稱偏距）、里程及點相對于內(nèi)軌頂面的高程來描述測點的三維位置。點位在隧道前進方向左側(cè)偏距為負數(shù)，右側(cè)為正數(shù)。點位在內(nèi)軌頂面上方高程為正數(shù)，下方為負數(shù)。2.1.1緩和曲線段上點的坐標反算除了利用教科書上的計算方法外，運用計算器可以使用復(fù)化辛普森公式以及一些近似計算方法對緩和曲線上的點位進行坐標反算。2.1.2圓曲線段上點的坐標反算休如圖椒2.1.2拉所示：頌圖濱2.1.2胃黎圓曲線隧道步坐標反算示意姥圖洪利用設(shè)計的曲鈔線要素計算出俗圓心遣O逗點的坐標（落Xo負，嘉Yo剃）、圓曲線起墻點頸A萬的坐標（乖Xa嫌，啞Ya釀）飄，或A并點里程KA冶；故C瑞點為測點，取R罪是圓曲線的半迷徑，煤r酸是臺OC逗的長度，凝c菜是胸OC慰與圓曲線交點抱，匆P寶是衡C由點的偏距，浩L斯是藏Ac愚弧長，晶J香是剝OC撫與戰(zhàn)OA消的夾角。則測居點橫C疑的里程KC最及偏距倡P腐計算如下捏利用坐標分別廊計算努OC岸與飄OA汁的方位角，然驟后計算出夾角艘j讀，L=Kr=P=R-r伙2.1.3紫直線段上點的教坐標反算匙如圖誕2.1.3趣所示：講圖翠2.1.3孔厭直線隧道紐坐標反算示意夏圖貧利用設(shè)計的曲臟線要素計算出途直線段起點拖A澤點的坐標（岡Xa住，較Ya幟）、終點授B俊點的坐標（頂Xb吉，于Yb蛇），畫A扁點里程KA城；淘C飯點為測點，宇c削點是選C格點在直線淡AB懂上的投影點，者P景是旬C會點的偏距（即盈Cc露長），麗L訪是揀Ac暫長度，抽J謝是徑AC煙與納AB邪的夾角。則測騾點驗C甚的里程KC森及偏距督P德計粱利用坐標分別競計算伐AB飛與斯AC盾的方位角，然厭后計算出夾角北j郊，LK=P=酬2.1.4內(nèi)高程模型另根據(jù)設(shè)計圖紙想，可以得到線稻路起始點的高陜程、變坡點位勇置等要素。變汽坡點附近段通染常要添加豎曲耽線改正。鋪H愚起始修為段落起始點蔑高程，右L拔為點到起始點叮的距離，糖PD君為坡度，寨R群為豎曲線半徑日。則處于正常櫻段的內(nèi)軌頂面眨高程計算公式江為：H=漫處于豎曲線改秧正段的內(nèi)軌頂陰面高程計算公輝式為：H=固2.1.5既開挖頂輪廓放樣搜數(shù)學(xué)模型騰以上導(dǎo)修開挖為例，如疼圖沙2.1.5均所示：料圖夫2.1.5眨再隧道上導(dǎo)開挖蒼輪廓示意閱圖皆在開挖斷面上習(xí)，以設(shè)計圓心玩為原點，以水奉平方向為橫軸炕、鉛垂方向為央縱軸建立平面?zhèn)ブ苯亲鴺讼?。忍放樣時用全站旗儀測得慕C佩點的三維坐標蓬為（胸Xc攜，靠Yc測，悔Gc總），士由之前牢的數(shù)學(xué)模型可溉以計算得出優(yōu)C脹點的里程及偏拉距LCC1殿，造根據(jù)里程運用態(tài)模型算出相同昆里程下圓心般O挎點三維坐標（燕Xo腦，衰Yo華，垃Go扒）墾L舞點鋸C1喂是點勁C凝在縱軸上的投水影；很點旬C2廊是點難C歇在橫軸上的投才影；贏點重C3削是割CC1備與開挖輪廓線賤的交點；利點聯(lián)C4洗是削CC2必與開挖輪廓線己的交點；弄點傭C6如是點揀C4劍在縱軸上的投戶影；檢點玩C5蜓是點萄C3牧在橫軸上的投及影套；散假設(shè)高程不變象，則L踏假設(shè)偏距不變?nèi)?，則LLCC3秘、LCC4攏為測點蔑按革水平泳方向和鉛垂方觀向移動場到開挖輪廓題線嚼2.2摧直線段隧道放君樣攔簡易墻模型余對處于直線段譯的隧道，可以烘隧道中線方向矮和偏距方向作炎為坐標軸，以戶起始里程作為兼原點，建立獨六立平面直角坐濤標系。計算出荷臨時控制點的矩里程年K油、偏距擾P趁，用全站儀建聯(lián)站時，輸入測送點坐標為（逐K,P,G暑）形式，達G份為高程。則建貞站完畢后，全點站儀測量出的秧點位數(shù)據(jù)直接鑄顯示出里程、錢偏距和高程。的這樣可以省略混掉放樣時鳳坐標反算的歡步驟，大大提待高工作效率。查2.3甜計算器程序尼2.3.1訴緩和曲線段梅坐標反算程序物緩和曲線段坐肉標反算，有前工人總結(jié)的復(fù)化育辛普森公式，擦所以在本文中畜不加討論。片2.3.2鞠圓曲線段罰坐標反算程序淺以高青隧道出策口段圓曲線為棵例，厭圓曲線圓心坐學(xué)標為（社285880鳥2.510,捧287382革.140跳），半徑為肌5500m摩，線間距為蜻4.8觀米，緩圓點里拐程為犯DK302+灌932.59娃2鍬，圓心與緩圓盆點連線的坐標隱方位角為腿206加°尖26慨′輝17.56拆″，則浸反算程序條如下：用Lbl老0于??X:?Y?tan?1Y?487382.140÷X?2858802.510忙→盛F:F釋?朱DMS:206°26°17.56°?F+180°×2×π×5500÷360((X?2858802.510)2+Y?487382.140)2?5502.4炊桿→喝P:旦質(zhì)其中方位角的支反算需盈根據(jù)象限具體轎計算。也可以套使用訊pol環(huán)（）程序。遲2.3.3呼直線段晚坐標反算程序揪以高青隧道為峰例，直線段起痕始里程煌DK296+鋼800勤，起始里程隧賺道中線點坐標境為（糕285683頌2.214,銜479559已.469偉），直線段的焰坐標方位角為吉118需°悉53螺′像10.69普″，貧則坐標蛋反算程序鈔如下：勇Lbl棒0售??X:?Y?冠Pol賠（熊X杯－塌285683噴2.214汁，梨Y訂－強479559朝.469詳）?鍵J<0撈?厘360孝＋姿J汁→瓶J:J>36秘0膛?股J譯－足360育→捧J:J件→份J悅懇?章“普K=江”彼:29680議0牛＋究I雹×坑cos六(118母°打53滅′撒10.69蠶″－茂J)月→襪K繁◢踢“榮P=汪”范:I簽×訪sin(11醉8婦°似53柄′眾10.69咬″－顯J)委→籮P損◢段2.3.4夾高程計算程序秘以高青隧道為叫例，軌面高程折計算程序“斥L畫”：瘡Lbl占0尋忘?鍛IfK≥2召96800跨落AndK≤司29價7122:T素hen26論7.155+值（蹤K顫－脫296800魚）莖×0.015鴿→H洲：熱IfEnd陵?賊IfK≥2復(fù)97122蒸AndK≤芳297322讀:Then翅271.98棍5+澇（河K應(yīng)－失297122紋）鑰×0.015瘡－（竟K絮－籌297122薪）田÷50000寒→H株：愈IfEnd合?……Goto0述2.3.5順開挖輪廓放樣宋程序信以高青隧道三壇級圍巖開挖為掛例，隧道斷面繳如圖齊2.3.5饅，開挖程序如播下：竄圖素2.3.5科渴高青隧道精III興級圍巖斷面尺木寸典圖盆Lbl遠0浴鈔?延?K摔:?P:?G炮瓶?毀Prog撫”安L招”獨?扮“釘YXG=猛”筐:G狀－甲H謀－冤2.27瞎◢云漁雨災(zāi)悶計算測點到上娛導(dǎo)底板的距離示；填”棚R-O=底”遍:((H＋2.27－G)2+P2)偵克If朽G溪≥儲H舅＋宮1.3悼：選Then部Goto群1虎：評Else笑三困漲利用高程劃分冤區(qū)域，內(nèi)軌頂揪面少1.3剩米以歉Goto矩2胖：傻IfEnd濕?菌順遼令的量上翠的為半徑為悅6.92蛙米的同一圓弧渴；Lbl1?((6.92)2－(G－H－2.27)2)春→孫A:凍冷“歇P-A羨=佩”久:Abs(P刃)姻－含A譜◢架俊柔轟柿計算測點到輪布廓線的水平距玩離慎；女IfG瘋≥罷H絲＋愈2.27:T朱hen(解＋匠H蹲＋姻2.27情→釀B:假“脂G-B=彈”嶺:G?。mB補◢賭儲堂計算測點到輪眉廓線的鉛垂距筒離虧；存共ElseH昆＋笑2.27算－((6.92)2－(P社“乳G-B=港”帥:B服－堵G傍◢喘IfEnd口洗Goto查0賽?Lbl2?妻IfG熔﹥愈H剃－次0.78:T刻hen頌Goto臨3掃：林Else泄巖年計算高程在好H倡－兼0.78命至蚊H器＋夾1.3旋之間的弧廢Goto設(shè)4:誦IfEnd走?咸棋直版洞結(jié)線運用珠表笑3霜，本例中為直菊邊墻部分；Lbl3?為6.89島－枯0.00蹄－（竹H耀＋庫1.3代－賢G瓶）×謀0.29固÷朱2.08從→南A:術(shù)瓶貌續(xù)煤屠因為是直邊墻羅，所以只計算題測點到輪廓禍“暗P-A=丙”豪:Abs(P廈)許－粱A使◢零噸發(fā)禽見的水平距離；Lbl4?償IfAbs許（察P犧）﹥挎4.85:T痛hen(2.962－(H＋1.07－G)2)王＋幫3.07值→汽H晃＋虎1.07著－(2.962－(Abs（P）－天→坐B:由“姻P-A=哨”泛:Abs(P惕)自－谷A規(guī)◢協(xié)“中G-B=鑰”竭:B塵－鋸G宋◢駁Else臭“刮TCM=些”織:H胳－趣0.52赤◢類女艦披計算填充面標伴高體“鏡B-G=矛”群:H安＋擠12.87危－(15.32－P2)獨戰(zhàn)－G◢良IfEnd鹿罪Goto桐0縣?3結(jié)語戀以上程序可編閑輯在一起進行頸使用，除了測煙量開挖輪廓線壇和超欠挖之外固，稍加改動后蜜也可以定位襯翅砌臺車、仰拱現(xiàn)模板以及放樣刷下錨段、專用娘洞室等。在高鈴青隧道施工放捏樣中，本人使尊用了上述的建囑站以及放樣方歪法并取得了滿汗意的效果。通吹常測量上導(dǎo)（搖圓心吉O1均以上長約烏22輩米的輪廓）的鄰開挖輪廓線只籃需云15畏分鐘左右的時壟間，而且放樣染的精度也較高從，大大的提高四了工作效率。參考文獻吉[1]停劉楚彥