小半徑螺旋式隧道測(cè)量技術(shù)

賈世斌，吳迪，劉丹（中建八局第三建設(shè)有限公司，重慶 400020）

小半徑螺旋式隧道測(cè)量技術(shù)

賈世斌，吳迪，劉丹
（中建八局第三建設(shè)有限公司，重慶 400020）

為了保證隧道運(yùn)行的安全和穩(wěn)定，做好隧道測(cè)量非常重要。隨著科技的發(fā)展，人們逐漸將導(dǎo)線加密技術(shù)配合萊卡全站儀進(jìn)行應(yīng)用，采用卡西歐計(jì)算機(jī)編程來對(duì)小半徑螺旋隧道復(fù)雜曲線進(jìn)行處理，從而保證隧道測(cè)量工作能夠更加科學(xué)和高效，并為后期測(cè)量放樣提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

小半徑螺旋式隧道；導(dǎo)線加密；編程處理

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.11.043

1　引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和城市化進(jìn)程的加速，各大城市公共交通壓力逐漸增大，為有效地利用有限的土地資源，緩解城市交通壓力，小半徑螺旋式隧道得到大力發(fā)展。小半徑螺旋式隧道施工過程中隧道測(cè)量是保證隧道質(zhì)量安全的先決條件，如何在施工過程中確保隧道的線路準(zhǔn)確變得尤為重要。

2　工程概況及地理位置

渝中區(qū)大化路道路工程位于重慶市渝中區(qū)，是連接大坪與化龍橋的一條城市次干道，由明挖路基、超小凈距+分離式+連拱組合型式隧道、高切坡組成。道路為雙向4車道，標(biāo)準(zhǔn)路幅寬為最窄16m,最寬20.5m，道路最大縱坡7.39%。其中隧道左線長417.8m，右線長474.5m。隧道左線半徑為100m，右線半徑為110m。

3　隧道測(cè)量過程中的重難點(diǎn)

隧道整體呈螺旋狀下穿人防中心山體，其半徑小、縱坡大，是空間螺旋隧道，而且隧道從兩端向中間開挖，對(duì)施工測(cè)量精度要求非常高。

4　隧道測(cè)量技術(shù)

4.1控制測(cè)量及加密導(dǎo)線布設(shè)

4.1.1控制測(cè)量

控制點(diǎn)交接后，選擇合適的測(cè)量方法和測(cè)量?jī)x器精確測(cè)量各控制點(diǎn)的平面坐標(biāo)以及高程，按照要求布設(shè)一系列控制點(diǎn)組成測(cè)量控制網(wǎng)?？刂茰y(cè)量應(yīng)由高等級(jí)到底等級(jí)加密進(jìn)行，直到最低等級(jí)的圖根控制測(cè)量，見表1。

表1　大化路施工控制網(wǎng)控制測(cè)量成果（重慶市獨(dú)立坐標(biāo)系56黃埔高程系）

經(jīng)由已移交控制點(diǎn)，完成控制點(diǎn)復(fù)測(cè)工作，測(cè)量控制點(diǎn)附和導(dǎo)線，復(fù)核結(jié)果如下。

4.1.2加密導(dǎo)線布設(shè)

小半徑螺旋隧道因特殊的地理?xiàng)l件，半徑小、落差大，大化路隧道進(jìn)出口高程相差16.913m,對(duì)施工測(cè)量造成很大的影響。此外，移交控制點(diǎn)位距離長，高差大，隧道進(jìn)出口前后不通視，視距小不能滿足工程施工要求。綜合研究分析后運(yùn)用支導(dǎo)線法分別在隧道進(jìn)出口布置支導(dǎo)線，以一條強(qiáng)邊做基準(zhǔn)導(dǎo)線邊，運(yùn)用IV1788、IV1790對(duì)隧道進(jìn)出口分別做支導(dǎo)線[1]。

4.2應(yīng)用程序編輯

完成導(dǎo)線測(cè)量后，運(yùn)用徠卡隧道后處理軟件根據(jù)圖紙對(duì)整個(gè)線路進(jìn)行編輯。

4.2.1平曲線設(shè)計(jì)編輯

平曲線要素?cái)?shù)據(jù)主要有里程、坐標(biāo)。里程為曲線主點(diǎn)里程，坐標(biāo)對(duì)應(yīng)主點(diǎn)里程X坐標(biāo)、Y坐標(biāo)。線型以該里程起點(diǎn)的線型為準(zhǔn)，包括直線、圓曲線、緩和曲線、終點(diǎn)。半徑按照?qǐng)A曲線或緩和曲線的半徑值。平曲線設(shè)計(jì)編輯見圖1。

圖1　平曲線設(shè)計(jì)

4.2.2豎曲線設(shè)計(jì)編輯

豎曲線設(shè)計(jì)是用來確定道路縱斷面的高程，一般情況是按照設(shè)計(jì)高程控制。豎曲線要素?cái)?shù)據(jù)主要有里程、高程、半徑、切線。里程為豎曲線變坡點(diǎn)處里程，高程當(dāng)前里程處高程值，半徑為豎曲線半徑值，凸曲線為“+”，凹曲線為“-”，切線為該豎曲線的切線長[2]。

4.2.3橫斷面設(shè)計(jì)編輯

橫斷面設(shè)計(jì)是用來描述隧道斷面輪廓線的形狀。橫斷面曲線要素的輸入要建立一個(gè)坐標(biāo)系，坐標(biāo)系以線路在斷面里程處設(shè)計(jì)標(biāo)高為原點(diǎn)，以線路中線前進(jìn)方向右側(cè)法線為X軸，以原點(diǎn)天頂方向?yàn)閅軸。

橫斷面要素輸入如下：

起點(diǎn)：曲線要素線段/弧段起點(diǎn)在坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值。

終點(diǎn)：曲線要素線段/弧段終點(diǎn)在坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值。

線型：線型為曲線要素類型，根據(jù)斷面形狀取對(duì)應(yīng)現(xiàn)行。

半徑：弧段半徑值。

圓心角：弧段對(duì)應(yīng)的圓心角度值，如12毅25憶36義的輸入方法為12.2 536(ddd.mmss)，在橫斷面數(shù)據(jù)文件中角度以弧度形式顯示。橫斷面設(shè)計(jì)編輯顯示見圖2。

圖2　橫斷面編輯

4.3應(yīng)用工具程序編輯

施工過程中，運(yùn)用徠卡全站儀對(duì)隧道進(jìn)行施工放線工作，控制中線、邊線、拱頂放線過程中，對(duì)全站儀測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)核，應(yīng)用卡西歐fx-5800p計(jì)算機(jī)對(duì)整個(gè)線路進(jìn)行編輯，編輯根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，設(shè)計(jì)圖紙已經(jīng)給出了緩和曲線、圓曲線與直線3種線元的完整數(shù)據(jù)，如起終點(diǎn)樁號(hào)、坐標(biāo)、走向方位角、曲線長、緩和曲線參數(shù)及圓曲半徑，根據(jù)已有的數(shù)據(jù)編輯計(jì)算器應(yīng)用程序，按照線圓法編輯，程序編輯完成后可計(jì)算任意坐標(biāo)在施工線路之中的邊距偏移位置及里程樁號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)全站儀程序可以直接測(cè)出樁號(hào)里程、邊距，兩者之間可以相互復(fù)核。

4.4計(jì)算線路法線互差值

根據(jù)圖紙及地形原因，大化路隧道分8種襯砌斷面，分別為小凈距V級(jí)圍巖洞口加強(qiáng)段復(fù)核式襯砌（Vaj-d型襯砌）、小凈距V級(jí)圍巖洞口復(fù)合式襯砌（V jb-d型襯砌）、小凈距Ⅳ級(jí)圍巖洞身淺埋段復(fù)合式襯砌（Ⅳayj-d型襯砌）、分離隧道下穿建筑預(yù)留加強(qiáng)復(fù)合式襯砌(Va-dj型襯砌)等8種斷面形式。以下簡(jiǎn)單介紹右線隧道Vaj-d型襯砌每延米左右兩側(cè)進(jìn)尺情況。

Vaj-d型襯砌適應(yīng)于右線隧道里程k0+328.5～k0+352段，計(jì)算施工現(xiàn)場(chǎng)放線每延米左右兩側(cè)進(jìn)尺情況，右線隧道半徑110m，按每延米進(jìn)尺1m來算，弧長公式：

式中，L為弧長，n為弧長所對(duì)應(yīng)的圓心角；π為圓周率;R為圓半徑。

左右兩側(cè)半徑各為：

左110-1.42=108.58m

右110+10.53=120.53m

代入弧長公式：n=0毅31憶16.09義，左側(cè)進(jìn)尺：L左=0.987m,右側(cè)進(jìn)尺：L右=1.096m。

進(jìn)入隧道初支施工過程中應(yīng)嚴(yán)格按照法線徑向施工，初支支護(hù)每延米進(jìn)尺左側(cè)進(jìn)0.987m,右側(cè)進(jìn)1.096m,方能解決左右兩側(cè)進(jìn)尺不平衡，因不平衡引起的錯(cuò)臺(tái)、由弧線隧道而做成直線隧道。

5　結(jié)論

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地形及設(shè)計(jì)圖紙情況，精心加密復(fù)測(cè)導(dǎo)線控制網(wǎng)，結(jié)合非完整緩和曲線特性和理論進(jìn)行解析計(jì)算。再利用LEICA TCR802全站儀后處理軟件系統(tǒng)對(duì)小半徑螺旋隧道進(jìn)行解析并采用CASIO fx-5800P計(jì)算器進(jìn)行編程設(shè)計(jì)，為后期工程施工放樣提供了充分的準(zhǔn)備。運(yùn)用徠卡后處理軟件使施工放線簡(jiǎn)單、高效快捷，運(yùn)用卡西歐計(jì)算器對(duì)后處理軟件的復(fù)核，結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙對(duì)本施工方法在渝中區(qū)大化路隧道工程的成功，對(duì)類似小半徑隧道測(cè)量提供經(jīng)驗(yàn)。

【1】楊志藻，李建中.特大型互通式立交橋施工測(cè)量[J].工程勘察，2013（3）:135.

【2】魏二虎，黃勁松.GPS測(cè)量操作與數(shù)據(jù)處理[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2004.

The Measurement Technology of Small Radius Spiral Tunnel

JIA Shi-bin，WUDi，LIU Dan
(ZhongjianEightinningsin theThirdConstructionCo.Ltd.，Chongqing 400020,China）

In order to guarantee the security and stability of the tunnel operation,do a good job tunnel measurement is particularly important.W ith the development of science and technology,people gradually w ire encryption technology cooperate with leica total station inapplication,casio computerprogramm ing isused to todealwithsmallradiusof thespiraltunnelcomplex curve,thusensuring tunnelmeasurementcanbemorescientificandefficient,andprovidesolid foundation forlatermeasuring lofting.

smallradiusspiraltunnel；wireencryption；program

U452.1

B

1007-9467（2016）11-0144-02

賈世斌（1985～），男，重慶人，工程師，從事路橋隧道測(cè)量與研究。

2016-08-17