隧道橫斷面測(cè)量

1、轉(zhuǎn)隧道施工圖片轉(zhuǎn)隧道施工斷面快速測(cè)量方法轉(zhuǎn)載自 周文軍 轉(zhuǎn)載于2010年08月20日18:02閱讀(0)評(píng)論(0)分類：知識(shí)就是力量 態(tài) 限：好友可見舉報(bào)隧道施工中各種工序銜接緊湊，平行作業(yè)、交叉施工的工程很多，且洞內(nèi)作業(yè)面狹小，如排風(fēng)不暢, 空氣質(zhì)量差，紅外線測(cè)量?jī)x器反射信號(hào)太弱， 往往無法進(jìn)行測(cè)量工作。測(cè)量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。為滿足測(cè)量工作 需要，需選擇關(guān)鍵工序工作面污染小的時(shí)間，停止一些次要工序提前加大排風(fēng)來滿足測(cè)量工作條件。若測(cè)量工作占用時(shí)間過長(zhǎng)，將直接影響工程進(jìn)度和經(jīng)濟(jì)效益。 如何及時(shí)、準(zhǔn)確的提供測(cè)量成果，白

2、用的儀器和方法便成了重要因素?；◣资f買一臺(tái)隧道斷面儀，僅能用于隧道斷面測(cè)量，投資太大 為節(jié)省投資可采用全站儀配隧道斷面測(cè)量軟件來完成。用全站儀進(jìn)行外業(yè)數(shù)據(jù)采集后，再對(duì)采集的 數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。數(shù)據(jù)分析可用臺(tái)式、便攜電腦，也可用可編程計(jì)算器進(jìn)行?，F(xiàn)將三數(shù)據(jù)分析方法列 于表從表-1可以看出，采用可編程計(jì)算器進(jìn)行分析，內(nèi)外業(yè)用時(shí)最少，測(cè)量工作對(duì)工程作業(yè)時(shí)間影響最小。本文將對(duì)這種方便、快捷的測(cè)量和計(jì)算方法進(jìn)行分析與介紹。隧道斷面單點(diǎn)測(cè)量耗時(shí)比較表表-1序 號(hào)儀器型號(hào)配套設(shè)備外業(yè)平均用時(shí)(min)內(nèi)業(yè)平均用時(shí)(min)1天寶筆記本電腦及隧道斷面軟件2562彳來卡臺(tái)式電腦及隧道斷面軟件853彳來卡臺(tái)式電腦及

3、隧道斷面軟件16.5：74彳來卡CASIO FA4500 計(jì)算器501極坐標(biāo)斷面測(cè)量法1.1 極坐標(biāo)系的建立 圖一1是一個(gè)隧道斷面，垂直方向（高程）為縱軸，用表示；水平方向（距線路中線的距離）為橫 軸，用B表示。圖-1圓心縱坐標(biāo)等于路線設(shè)計(jì)高程減設(shè)計(jì)高程線至隧道中心的距離乘橫坡比，加圓心至路面的高度。月公式（）表小。O=S-bX i+h = S4.11 X 0.02+1.69（1-1 ）圓心橫坐標(biāo)等于1 0 m （假定線路中心橫坐標(biāo)為1 0米）。加線路中心至隧道中心的距離1.2 數(shù)據(jù)采集：1.2.1 待測(cè)斷面站點(diǎn)放樣可放出路中線、隧中線或距路中線任意寬度的點(diǎn)位，記錄其地面高程、線路中線至待測(cè)斷

4、面站點(diǎn)的距離等。1.2.2 斷面測(cè)量 儀器置于待測(cè)斷面，（豎直度盤定天頂方向?yàn)槎?，順時(shí)針注記）望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)另一導(dǎo)線點(diǎn)或中線點(diǎn)定向 后，轉(zhuǎn)儀器正鏡瞄準(zhǔn)線路邊線法線方向， 也就是保證測(cè)量的豎直角讀數(shù)，線路中線一側(cè)為度，線比 邊線一側(cè)為0-90度。記錄儀器高、觀測(cè)的豎直角、斜距。根據(jù)個(gè)人習(xí)慣，亦可記錄水平距離和高 差。如隧道內(nèi)干擾大，可在儀器定向前，豎直度盤調(diào)至9 0度或2 7 0度，置水準(zhǔn)尺于水準(zhǔn)點(diǎn)上， 讀取塔尺讀數(shù)來校核視線高。測(cè)量數(shù)據(jù)記錄于表暫時(shí)無法查三1.3 測(cè)量數(shù)據(jù)處理 為了與CASIO系列可編程計(jì)算器編程使用附號(hào)一致， 部分附號(hào)按漢語拼音首位為代碼， 并啟用“串 交點(diǎn)” 一詞。一4500斷

5、面測(cè)量計(jì)算程序如下： 程序名：SDDMf道斷面L1 Lb1 0L2 J,DL3 Norm:T=J/10000L4 I=IntT+Int(fracT x 100)/60+frac(fracT x 100)/36L5 H=G+Y+Rec(D,I)L6 B=10+L+NXWL7 O=S-4.11 X 0.02+1.69L8 C=(poI(B-15.11,H-O)-R) X 100:Fix1: "Pc=" ,L9 Goto 0G-測(cè)站地面高程Y- 儀器高J- 觀測(cè)的豎直角D-斜距L- 線路中線至測(cè)站的距離S- 線路中線設(shè)計(jì)高程R- 半徑H-實(shí)測(cè)縱坐標(biāo)B- 實(shí)測(cè)橫坐標(biāo)O-圓心處的設(shè)計(jì)

6、縱坐標(biāo)C-實(shí)測(cè)偏差(輸出用pc='表示)I-T 為計(jì)算過程對(duì)J 的替換N-修正符(當(dāng)儀器不是置在中線上，且各種原因引起測(cè)量的豎直角讀數(shù)，線路中線一側(cè)不是度，線路邊線一側(cè)不是0-90 度時(shí)，計(jì)算結(jié)果偏差超常，無需重測(cè)，輸“”修正即可。其它情況輸入“ +1”，測(cè)站不能設(shè)在隧道中線時(shí)，測(cè)站至隧道中線的距離盡可能大于一米為益角度輸入，如203°12輸入203231266° 03 18輸入0° 0 10輸入即可。其它輸入單位均為m輸出單位為。本程序僅適用于單心圓隧道斷面測(cè)量，如遇多心圓隧道，可根據(jù)實(shí)測(cè)的橫坐標(biāo)或縱坐標(biāo)，用判斷語句確定采用不同的半經(jīng)和設(shè)計(jì)坐標(biāo)，只需對(duì)程

7、序適作調(diào)整。1.3.1 計(jì)算軸交點(diǎn)坐標(biāo)軸交點(diǎn)縱坐標(biāo)等于測(cè)站地面高程加儀器高；軸交點(diǎn)橫坐標(biāo)等于1 0加線路中心至測(cè)站的距離。1.3.2 計(jì)算所測(cè)斷面各點(diǎn)的實(shí)測(cè)坐標(biāo)實(shí)測(cè)縱坐標(biāo)等于軸交點(diǎn)縱坐標(biāo)加豎直角的余弦乘斜距。實(shí)測(cè)橫坐標(biāo)等于軸交點(diǎn)橫坐標(biāo)加豎直角的正弦乘斜距，用下式表示：H=G+Y+cosKD(1-2 )B=1 0 + L+SinI XD(1-2 )式中H實(shí)測(cè)縱坐標(biāo)G測(cè)站地面高程Y - 儀器高I- 觀測(cè)的豎直角J ，計(jì)算過程中，程序用對(duì)J 進(jìn)行了替換D-斜距B實(shí)測(cè)橫坐標(biāo)L- 線路中線至測(cè)站的距離1.3.3 計(jì)算所測(cè)斷面各點(diǎn)的實(shí)測(cè)偏差實(shí)測(cè)偏差等于斷面各點(diǎn)的實(shí)測(cè)坐標(biāo)與圓心處的設(shè)計(jì)坐標(biāo)，進(jìn)行坐標(biāo)反算，求

8、得測(cè)點(diǎn)至圓心的距離實(shí)際半徑減設(shè)計(jì)半徑。( 設(shè)計(jì)半徑按不同工序分別計(jì)算如開挖、初期支護(hù)、臺(tái)車、二襯等。并考慮預(yù)留量 ) 3)C=V( (B-15.11 ) 22)-R(1式中C實(shí)測(cè)偏差(輸出用pc='表示)B實(shí)測(cè)橫坐標(biāo)Hl實(shí)測(cè)縱坐標(biāo)O圓心處的設(shè)計(jì)縱坐標(biāo)R設(shè)計(jì)半徑15.11- 圓心處的設(shè)計(jì)橫坐標(biāo)2 三維坐標(biāo)段落測(cè)量法在隧道施工斷面測(cè)量工作中，無論采用隧道斷面儀，還是采用全站儀配隧道斷面測(cè)量軟件來完成，一般用測(cè)量一個(gè)斷面來代表一個(gè)段落，用一個(gè)斷面代表一個(gè)段落，有一定的片面性，在隧道開挖斷面測(cè)量工作中，其缺點(diǎn)極為明顯。若采用三維坐標(biāo)段落測(cè)量法進(jìn)行隧道測(cè)量，可全面反映整個(gè)段落任意樁號(hào)各個(gè)點(diǎn)的超欠

9、挖情況。2.1 數(shù)據(jù)采集儀器置于任意點(diǎn)(做自由設(shè)站或?qū)Ь€點(diǎn)上，有針對(duì)性的對(duì)一個(gè)段落的特征點(diǎn)或任意點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，記錄 x、z 三維坐標(biāo)。2.2 確定測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的里程與距路線中線的距離2.2.1 圓曲線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(cè)站，起算點(diǎn)B,到圓心O的距離和方位角，兩方位角之差(a)和半徑計(jì)算曲線長(zhǎng)L, B點(diǎn)里程加等于C點(diǎn)里程，測(cè)站至圓心的距離減 半徑等于測(cè)站至中線距離。測(cè)量參數(shù)見圖所示。L 由公式 2 1 求得。L=Ttra/180 (2-1)式中L一弧長(zhǎng)r 半徑a 一圓心夾角2.2.2 緩和曲線在緩和曲線上求任意點(diǎn)的法線方向十分簡(jiǎn)單，但要求測(cè)站要對(duì)應(yīng)那個(gè)樁號(hào)法線上的點(diǎn)，

10、相當(dāng)復(fù)雜。采用近似法，完全能滿足測(cè)量精度要求。在測(cè)站前后的線路上各選一距離合適的點(diǎn)做為計(jì)算點(diǎn)，力兩點(diǎn)當(dāng)作直線看，按直線計(jì)算即可。測(cè)點(diǎn)見圖一 3所示。2.2.3 直線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，用坐標(biāo)法反算求得BA方位角，通過兩方位角之差a,和的距離解直角三角形可得 BC距離L和的距離bo B點(diǎn)的樁號(hào)加等于測(cè)站點(diǎn)對(duì)應(yīng)的 樁號(hào)。測(cè)量參數(shù)圖-4。b=ABX Sin a(2-2)L= ABXCosa(2-2)2.3 數(shù)據(jù)分析根據(jù)測(cè)點(diǎn)的樁號(hào)計(jì)算線路的設(shè)計(jì)高程，通過線路的設(shè)計(jì)高程和隧道圓心的關(guān)系，計(jì)算隧道圓心的設(shè)計(jì)高程和線路中線到隧道圓心的距離。經(jīng)計(jì)算已知隧道圓心的設(shè)計(jì)高程；線路中線

11、到隧道圓心的距離；經(jīng)測(cè)量已知測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)高程；測(cè)點(diǎn)至線路中線的距離。按(1-3)式計(jì)算即可。無論是那一種線型，在系列可編程計(jì)算器，如FXH4500的幫助下，都可以采用漸進(jìn)法編程另文專述)解決?？此茝?fù)雜的方法，變得非常簡(jiǎn)便。程序名：SDDM隧道斷面L1 Lbl 0L2 DE : progXH : progLJYD:L3 G : C=(poI(15.11-B-10,G-Z-1.6)-O “R' ) X 100:Fix1: “3L4 Goto 0式中XH子程序循環(huán)LJYD:子程序路徑引導(dǎo)（子程序另文專述D E測(cè)點(diǎn)大地坐標(biāo)B+10測(cè)點(diǎn)橫坐標(biāo)G測(cè)點(diǎn)高程Z+1.6圓心高程R隧道半徑一實(shí)測(cè)偏差（輸出用pc='表示）隧道名稱檢查項(xiàng)目初期支護(hù)圓心橫坐標(biāo)隧道半徑樁 號(hào)大地坐標(biāo)X;大地坐標(biāo)Y實(shí)測(cè)高程圓心高程實(shí)測(cè)橫坐標(biāo)實(shí)測(cè)偏差三維坐標(biāo)段落法隧道斷面測(cè)量表-33結(jié)語極坐標(biāo)斷面測(cè)量法在隧道施工斷面測(cè)量中，不需要專用的軟件，且更為方便、快捷、準(zhǔn)確、實(shí)用。如有可編程全站儀，測(cè)量結(jié)果可直接顯示偏差。是隧道斷面測(cè)量工作可選用方法之一。比較適用于 隧道的初期支護(hù)、二襯的斷面測(cè)量，尤其適用于臺(tái)車就位調(diào)試工作，能邊測(cè)量邊出成果，及時(shí)正確 的指導(dǎo)施工。更適用于政府、監(jiān)理部門的檢查工作，徹