隧道斷面施工放樣測量的快速方法

摘要：隧道施工斷面測量工作，不需要專用軟件，采用立面坐標(biāo)法就能及時為施工提供可靠的測量數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確的指導(dǎo)施工。三維坐標(biāo)法，只需測量隧道斷面內(nèi)任意位置的三維坐標(biāo)即可計算其偏差。

關(guān)健詞：隧道斷面放樣測量：立面坐標(biāo)、三維坐標(biāo)段落法。

中圖分類號：U455文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1、前言

隧道施工中各種工序銜接緊湊，平行作業(yè)，交叉施工的工序很多，且洞內(nèi)作業(yè)面狹小，排風(fēng)不暢，空氣質(zhì)量差，紅外線測量儀器的反射信號太弱，往往無法進(jìn)行測量放樣工作。測量放樣工作在隧道開挖施工中非常重要，它控制著隧道開挖的平面、高程和斷面幾何尺寸，關(guān)系到隧道的貫通精度。為滿足測量放樣工作的需要，需選擇污染小的時間，停止一些次要工序，提前加大排風(fēng)來滿足測量放樣工作條件。若測量工作占用時間過長，將直接影響工程進(jìn)度。在洞內(nèi)測量宜使用免棱鏡全站儀，配合CASIOfx-4800P計算器進(jìn)行施工放樣測量，使用起來非常方便，操作簡單，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。

2、CASIOfx-4800P計算器編程方法：

2.1、? 直線段隧道斷面：

在直線段上選任意點(diǎn)B作為起算點(diǎn)，已知直線段方位角BC，A點(diǎn)就是我們在隧道斷面中所測點(diǎn)的三維坐標(biāo)點(diǎn)，用坐標(biāo)反算求得BA的方位角。通過兩點(diǎn)方位角之差a和BA的距離，解直角三角形可得BC距離L和AC距離b。B點(diǎn)的樁號加L等于測量點(diǎn)對應(yīng)的樁號。b就是我們所求點(diǎn)隧道斷面的寬度，高程為A點(diǎn)實(shí)測高程。如圖1。

程序文件名：SD-ZD（隧道直線斷面）

程序：B“X0”：C“Y0”：A：K“L0”：Lbl 0：{D,E}：D“X1”：E“Y1”：

Pol(D-B,E-C)：F=I：J≥0＝＞J=J≠＝＞J=J+360：

⊿W=J-A：G“B0”=FSinW▲L=FcosW+K▲

⊿H=（L-K）O“I0”÷100+Q“H0”：S“H1”=√(R2-G2)+H▲Goto 0

X0,Y0,A---起點(diǎn)坐標(biāo)及方位角。? L0----起點(diǎn)樁號。? X1，Y1----計算點(diǎn)坐標(biāo)。

B0----計算點(diǎn)到中線的寬度。???? L-----計算點(diǎn)的里程樁。

I0-----路線縱坡﹪。(上坡為正,下坡時為負(fù))? H0----遂道園心處的高程。

I，J---計算器內(nèi)部轉(zhuǎn)換符號。???? H1----計算點(diǎn)的高程計算值。(與實(shí)測高程對比)

計算實(shí)例：X0=679.969?? Y0=179.471?? L0=K1+580??? A=142°27′06″? I0=1.05﹪

H0=45.83????? R=5.8

1）.計算:X1=663.0???? Y1=196.0

計算結(jié)果:B0=-2.764(在線路左側(cè)).? L=K1+603.527. ?H1=51.176

2）.計算:X1=659.0? Y0=190.0

計算結(jié)果:B0=2.764(在線路右側(cè)).? L=K1+603.042.? H1=49.814

2.2、緩和曲線段隧道斷面。

在緩和曲線上求任意點(diǎn)的法線方向十分簡單，但要求測點(diǎn)對應(yīng)那個樁號法線上的點(diǎn)，相對比較復(fù)雜。采用近似法，完全可以滿足測量精度要求，在測站前后的線路上，各選取一距離合適的點(diǎn)作為計算起點(diǎn)，再把兩點(diǎn)當(dāng)作直線看，按直線段程序進(jìn)行計算即可。測點(diǎn)如圖2。

2.3、圓曲線段隧道斷面

在圓曲線上選任意點(diǎn)B為起算里程，坐標(biāo)反算分別求得測點(diǎn)A，起算點(diǎn)B，到圓心O的距離和方位角，兩方位角之差（OA-OB=a）和半徑計算曲線L，B點(diǎn)里程加L等于C點(diǎn)里程，測點(diǎn)A至圓心的距離減圓曲線半徑等于測點(diǎn)至中線距離b。見.圖3。

程序文件名：SD-YD（隧道圓曲線斷面）

程序： B“X0”：C“Y0”：P”R0”：D“X1”：E“Y1”： K“L1”：

Lbl 0：{F,G}：F“X2”：G“Y2”：Pol(D-B,E-C)：T=J：

Pol(F-B,G-C)：W=J：A=Abs（W-T）：

L“L2”=πPA÷180+K▲

M=√（（G-C）2+(F-B)2）:N“B2”=P-M▲

H=（L-K）O“I0”÷100+Q“H1”：

S“H2”=√(R2-N2)+H▲Goto 0

X0,Y0---園曲線園心坐標(biāo)。? R0----園曲線半徑。

X1，Y1，L1----園曲線計算起坐標(biāo)與相應(yīng)里程樁號。

H1-----計算起點(diǎn)樁號隧道斷面園心處的半徑。

X2，Y2------計算點(diǎn)的實(shí)測坐標(biāo)。

L2-----計算點(diǎn)實(shí)測坐標(biāo)換算后的里程。

R-----隧道斷面半徑 。

B2----實(shí)測坐標(biāo)換算后相應(yīng)里程到中線的寬度。

I0-----路線縱坡﹪。(上坡為正,下坡時為負(fù))。

I，J---計算器內(nèi)部轉(zhuǎn)換符號。

H2----計算點(diǎn)的高程計算值。(與實(shí)測高程對比)。

計算實(shí)例：X0=5933.769,????? Y0=8501.474,???? R0=410 ,

X1=6028.308 ,????? Y1=8102.522 ,?? L1=K1+210.927 ,??? H1=45.00

R=5.8(隧道斷面半徑),?? I0=1.05﹪,

計算1.X2=5822.913,?? Y2=8111.941,

結(jié)果:L2=K1+419.9998,?? B2=4.999,? H2=50.135

計算2.X2=5820.1765,? Y2=8102.323,

結(jié)果:L2=K1+419.9996,?? B2=-4.9999,? H2=50.135

3、結(jié)語

三維坐標(biāo)段落法適合于施工中隧道開挖斷面放樣測量，可做到測后馬上出結(jié)果，一次置鏡能有效地測量全段落的特征點(diǎn)和任意點(diǎn)，可根據(jù)斷面的大小與點(diǎn)數(shù)的頻率進(jìn)行測量放樣。該方法也適用于初期支護(hù)、二襯施工的斷面放樣測量。

冀光華男工程師 中國水電建設(shè)集團(tuán)遼寧局有限公司