全站儀免棱鏡技術(shù)在鐵路施工測量中的應(yīng)用

■胡細(xì)華

（婁底職業(yè)技術(shù)學(xué)院湖南婁底417000）

全站儀免棱鏡技術(shù)在鐵路施工測量中的應(yīng)用

■胡細(xì)華

（婁底職業(yè)技術(shù)學(xué)院湖南婁底417000）

在道路隧道控制測量中，全站儀業(yè)已普及。是新建隧道施工中的最主要工序，如掘進(jìn)掌子面放樣、斷面測量等，都廣泛使用全站儀，因為測量場地的局限性，在隧道測量中廣泛應(yīng)用到免菱鏡技術(shù)。

全站儀 免菱鏡技術(shù) 鐵路施工 測量

1　全站儀免菱鏡技術(shù)概述

隨著測繪科技的不斷進(jìn)步以及道路測繪中出現(xiàn)的各種新狀況，測繪儀器新功能不斷的出現(xiàn)。例如對于人們無法攀登的懸崖陡壁的地形測量、地下大型工程的斷面測量、建筑物的變形測量等，需要使用全站儀的免菱鏡功能才能實現(xiàn)快速、準(zhǔn)確測繪的目的?，F(xiàn)在全站儀的免棱鏡視距由初期幾十米發(fā)展到當(dāng)前的一千米以上。目前長距離免棱鏡全站儀主要有徠卡（Leica）1200系列、拓普康GPT～3000LN系列和天寶5600系列，具有代表的長距離免棱鏡全站儀是2004年瑞士徠卡公司在市場上推出的徠卡TPS1202全站儀，它采用激光免棱鏡測距，在視線良好的條件下，免棱鏡距可達(dá)400～500米。免棱鏡全站儀對于控制、地形和工程測量都具有重要作用，采用免棱鏡全站儀測量可以大大節(jié)約時間，提高勞動效率。尤其是用邊角后方交會的方法在地下工程中布設(shè)臨時控制點，可以將控制點布設(shè)洞壁上，避免了掌子頭放樣控制點的破壞。用邊角后方布設(shè)控制點放樣可大大提高掌子面的放樣速度，明顯提高生產(chǎn)效率。2012年在洛湛鐵路婁邵線張家灣隧道的測量中主要使用了使用了徠卡TCRA1101型全站儀進(jìn)行免菱鏡測量。

2　工程概況

婁邵鐵路擴(kuò)能改造工程重點控制工點、廣鐵集團(tuán)管內(nèi)高風(fēng)險隧道之一的張家灣隧道全長3064米，地處湖南省婁底市雙峰縣境內(nèi)，洞身段穿越5條斷層破碎帶、煤層區(qū)，地質(zhì)條件復(fù)雜。洞身段大部分處于石灰?guī)r地帶，巖溶較發(fā)育，常遇突水突泥等特殊情況。該隧道分進(jìn)出口兩個工作面掘進(jìn)，其中出口段有240米處于淺埋段，埋深不足17米，施工風(fēng)險高。隧道施工中掘進(jìn)放樣、開挖后斷面測量及圍巖監(jiān)測等測量任務(wù)重，尤其是超欠挖所帶來的經(jīng)濟(jì)損失更是不容忽視。對此，選擇徠卡TCRA1101型免棱鏡測距全站儀來進(jìn)行開挖放樣、斷面測量等主要日常測量工作。徠卡TCRA1101型全站儀，測角精度為1.5″,測距精度為2+2ppm，免棱鏡測量標(biāo)稱距離為250m。

3　免棱鏡測距技術(shù)的應(yīng)用

3.1掘進(jìn)掌子面斷面放樣

放樣前，先將隧道設(shè)計參數(shù)通過有關(guān)程序輸入儀器內(nèi)存。放樣時儀器可置于導(dǎo)線點或利用自由測站、后方交會程序完成設(shè)站工作，包括設(shè)置測站點三維坐標(biāo)、儀器高、方位角。為使儀器與掌子面距離不至于太遠(yuǎn)，儀器一般不直接安置于導(dǎo)線點上，而通常采用后方交會方式來完成儀器的設(shè)站工作。臨時后視點可埋設(shè)在邊墻上.儀器建站后，首先瞄準(zhǔn)掌子面測出掌子面至儀器站的距離，儀器計算出掌子面的里程，根據(jù)里程及有關(guān)輸入的參數(shù)定位掌子面開挖斷面，而后開始進(jìn)行開挖輪廓線上點的測設(shè)。放樣點可按設(shè)置間距從左到右、從中間向兩側(cè)等不同順序測設(shè)。當(dāng)紅色激光指向第一個點位確定后，點上紅油漆就完成一個點位的放樣工作，按操作鍵儀器在馬達(dá)的驅(qū)動下轉(zhuǎn)向下一個點，依此類推放樣完所有的點。

3.2斷面測量

徠卡TCRA1101 PLUS型全站儀機(jī)內(nèi)配置有兩個程序可以進(jìn)行斷面測量。一個是在所測斷面內(nèi)的任一位置安設(shè)儀器，可用后方交會、自由測站或已知站點設(shè)站，確定儀器的三維坐標(biāo)及設(shè)置方位角，然后啟動斷面測量程序，設(shè)置好有關(guān)參數(shù)后，儀器在伺服馬達(dá)的驅(qū)動下照準(zhǔn)布于隧道軸線法線的豎直平面旋轉(zhuǎn)一周，同時按設(shè)置間隔距離測取儀器到各測點的距離及角度，并存儲于儀器內(nèi)存或PC卡上，即完成一個斷面的外業(yè)測量工作；另一斷面測量程序是儀器不一定安置在所測斷面垂直面內(nèi)，建站工作同前，可測取儀器免棱鏡測程內(nèi)的所有需測的斷面。將不同斷面的外業(yè)測量記錄輸入裝有相應(yīng)斷面測量后處理軟件的計算機(jī)，計算機(jī)經(jīng)過分析、計算與理論斷面比較等處理過程，最后輸出實測及理論斷面比較圖形、斷面面積、超、欠挖面積等有關(guān)參數(shù)。

4　免棱鏡測距技術(shù)應(yīng)用于隧道測量有如下優(yōu)點

4.1測量速度快

掘進(jìn)放樣、斷面測量、圍巖凈空位移量測等每一斷面均可在幾分鐘內(nèi)完成。

4.2準(zhǔn)確

一是測設(shè)定點精度準(zhǔn)確。其精度可依工程所需而定，可達(dá)幾毫米的精度。二是固定性。程序編制時要求儀器自動尋找斷面上相同的點（即雖掌子面里程不同，但所放樣各點在隧道縱向上相對于隧道中線、軌面的位置固定），且各點在開挖輪廓線上間距一致，這為鉆眼爆破帶來極大便利——測點即是炮眼，炮眼間距固定。

4.3設(shè)站靈活

因為儀器可用距離后方交會設(shè)站，這就給測量帶來很大靈活性，可以在不同的現(xiàn)場條件下選擇最佳位置設(shè)站，減少其它工序?qū)y量的干擾。

4.4與其它工序平行作業(yè)

采用全站儀放樣，尤其是通風(fēng)效果好時，可將儀器安置在邊墻附近，裝碴的同時便可完成碴堆以上開挖輪廓線放樣與坑道斷面掃描，裝碴完成后搶用其它工序準(zhǔn)備工作的幾分鐘完成剩余測量工作?；蜓b碴快完成時，邊裝碴邊測量，實現(xiàn)零分鐘測量。

4.5適應(yīng)性強

因全站儀是以極坐標(biāo)方式來測量坑道上的點的坐標(biāo)，而設(shè)計坑道上任何點都有自身的解析坐標(biāo)，從測量的觀點與隧道解析觀點來看，也就不再存在曲線隧道、曲墻斷面放樣、工作面不規(guī)則等種種不便，使各式各樣的線路走向、斷面形狀問題統(tǒng)一化為極坐標(biāo)與隧道解析的問題。

總之，免棱鏡測距的出現(xiàn)，使傳統(tǒng)隧道工程測量不易解決的問題得到很好的解決。準(zhǔn)確、快速、靈活的測量，這一技術(shù)將在隧道施工放樣中得到普及，取代傳統(tǒng)的斷面放樣、斷面測量等，是隧道測量的首選工具。

[1]湯敏捷、胡細(xì)華 《建筑施工測量》北京理工大學(xué)出版社2015年6月

[2]高俊強、陶建岳利用免菱鏡全站儀進(jìn)行地鐵斷面測量與計算測繪通報 2005.10 [3]徠卡TCRA1101 PLUS型全站儀說明書

P2[文獻(xiàn)碼]B

1000～405X（2016）～4～232～1