隧道施工断面快速测量方法

隧道工程断面快速测量方法摘要：隧道工程剖面测量工作无专用软件，即使采用立面坐标法，也能立即为施工提供可靠的测量数据，准确指导施工。 三维坐标段落法只需测量任意位置的三维坐标即可计算其偏差。关键字：隧道截面测量立面坐标法三维坐标段落法1、前言隧道施工中各工序紧凑，并行作业、交叉施工多，孔内作业面狭窄，如排气差，空气质量差，红外测量仪反射信号弱，常不能测量。 测量工作在隧道开挖施工中非常重要，它控制了隧道开挖的平面、高程和截面几何尺寸，与隧道穿越有关。 为满足测量工作的需要，必须选择重要工序工作面污染少的时间，停止一些次要工序，预先加大排气，满足测量工作条件。 测量工作时间过长，直接影响工程进度和经济效益。 如何及时准确地提供测量结果，使用的仪器和方法已成为重要因素。 购买数十万台隧道断面仪，只能用于隧道断面测量，投资过大，可以用全站仪和隧道断面测量软件来节省投资。 在全站仪上收集了外业数据之后，对收集到的数据进行分析。 数据分析可以在台式机、便携式计算机和可编程计算机上进行。 本文主要在全站仪进行外业数据采集后，用可编程计算机进行分析。2 .极坐标截面测量法2.1极坐标系的创建图1是某隧道的剖面，垂直方向(标高)为纵轴，设h所示的水平方向(距线路中心线的距离)为横轴，用b表示。图1中心纵轴将从线性设计高程到设计高程线到隧道中心的距离乘以坡度，等于从中心到路面的高度。 用式(1-1)表示。O=S-bi h=S-4.110.02 1.69 (1-1 )中心的横轴等于10m (设线路中心的横轴为10m )。 加上从铁路中心到隧道中心的距离2.2数据收集：2.2.1测量对象截面站的放样可以从线路中心线、隧道中心线或线路中心线发射任何宽度的点，以记录地面高度、从线路中心线到测量截面站的距离等。2.2.2截面测量仪表在测量的断面上，望远镜瞄准另一条导线的点或中心线的点后，旋转仪表的正反射镜瞄准线路的线的法线方向，即保证测量的垂直角度的读取值，线路的中心线一侧为270度到360度，线路的线一侧为0度到90度。 记录仪表的高度、观测的垂直角、间距。 个人习惯也可以记录水平距离和高低差。 在隧道内的干扰较大的情况下，在仪表定向之前，可以将垂直仪表调整到90度或270度，在水准点上放置水准尺，读取塔尺的读取值来检查视线的高度。 将测量数据记录在表-1中表-1隧道断面测量记录表隧道名称序列号直角j间距d偏差PC备注 m广告检查项目初期支保1笔直的墙4.9611.1直壁部分的记录可以减少设计宽度英里桩号K309 060型261-27-075.3796.9设计高程s986.01345-29-525.6796.5站高程g985.416427-09-41战斗机6.0736.8仪器高度y1.488512-12-05战斗机6.3734.4考虑5.9m半径0.05m预约变形量半径r9.596357-49-516.6341.3图标横断位置l6.117343-59-176.870.7允许偏差和要求设计以上8327-18-327.1335.9测量所站在中心线以下9312-37-287.2134.6站平面坐标10300-58-047.2810.6x56433.3751129452307.29914.6y494710.14112笔直的墙6.9833.3截面方位角101-34-332.3测量数据处理为了使CASIO系列可编程计算机的编程与编号一致，一些编号以汉语拼音的首位为代码，使“轴交点”一词有效。 FX4500截面测量的计算步骤如下程序名称： SDDM (隧道截面-1)L1 Lb1 0L2 J，DL3 Norm:T=J/10000l4i=int int (fract 100 )/60 frac (fract 100 )/36L5 H=G Y Rec(D，I )L6 B=10 L NWL7 O=S-4.110.02 1.69L8 C=(poI(B-15.11，h-o )-r ) 1003360 fix 1:“PC=”二卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡L9 Goto 0g :测量工作站的地面高度Y-机器很贵J-观测的垂直角D-间距L-从铁路中心线到站点的距离s :铁路中心线的设计高程R-半径H-实测纵轴B-实测横轴O-中心部的设计纵轴C-实测偏差(输出用“pc=”表示)I-T是计算过程向j的置换N-校正子(由于仪表没有被放置在中心线上，各种原因测量的垂直角度的读取值，线路的中心线侧不是从270度到360度，线路的边界线侧不是从0度到90度的情况下，计算结果异常，不需要重新测量，只要输入“-1”校正即可。 在其他情况下输入“1”，如果工作站不能安装在隧道中心线上，则从工作站到隧道中心线的距离尽可能大于1米是有用的。)角度输入，例如2032312 输入20323126603 18 输入6603180010”输入10即可。其他输入单位均为m，输出单位为cm。本程序仅适用于单心圆隧道的断面测量，在多心圆隧道的情况下，可以根据实测的横轴或纵轴，在判断句中采用不同的半经和设计坐标，只需调整程序即可。2.3.1计算轴交点坐标轴交点纵轴等于站的地面高度和设备高度的轴交点的横轴等于将从线路的中心到站的距离加上10后的值。2.3.2计算测量截面各点的实测坐标实测纵轴是轴交点的纵轴加上垂直角的馀弦乘以倾斜的距离。 实测横轴等于轴交点横轴和垂直角的正弦乘以倾斜的距离，由下式表示H=G Y cosID (1-2 )B=10 L SinID (1-2 )式中h-实测纵轴测量g-站的地面高度y仪器很贵I-观测到的垂直角j，计算中，程序被I对j所取代d间距b-实测横轴L-从线路中心线到测量站的距离2.3.3计算测量截面各点的实测偏差实测偏差等于截面各点的实测坐标和中心点的设计坐标，进行坐标的逆运算，从测量点到中心点的距离即实际半径中减去设计半径。 (设计半径按挖掘、初期支护、台车、衬里等工序计算。 也考虑预约量)C=(B-15.11) (H-O)-R (13)式中c-实测偏差(输出用“pc=”表示)b-实测横轴h-实测纵轴o-中心部的设计纵轴r-设计半径15.11-中心部的设计横轴3 .三维坐标段落测量法隧道施工剖面测量工作无论采用隧道剖面仪还是采用全站仪和隧道剖面测量软件完成，一般测量一个剖面来表示一个段落，一个剖面来表示一个段落，具有一定的一面性，在隧道开挖剖面测量工作中，其缺点极为明显。 采用三维坐标段落测量法进行隧道测量，可以全面反映整个段落任意桩号的底切。3.1数据收集设备置于任何点(自由设置站)或引导点，测量一个段落的特征点或任何点，并记录x、y、z的三维坐标。3.2确定与测量点对应的距离和距路线中心线的距离3.2.1圆曲线为了在圆曲线上选择任意的点b并计算距离，反算坐标，根据到站a、站b、中心o的距离和方位角、两个方位角的差(OAob=)和半径计算曲线长度l，对b点的距离加l等于c点的距离，从站到中心的距离减去半径则从站到中心的距离测量参数如图-2所示。 l通过式2-1求出.L=r/180 (2-1)式中l-弧长r-半径-中心角3.2.2缓和曲线在弛豫曲线上求任意点的法线方向很简单，但站点需要与其测点法线上的点相对应，相当复杂。 采用近似法可以完全满足测量精度的要求。 在站前后的线路中，只要把距离适当的点作为计算点，把2点看作直线，用直线计算即可。 测量点如图3所示。3.2.3直线在直线段上以任意的点b为起点，知道直线段方位角BC，用坐标法逆算BA方位角求出，根据两方位角的差和BA的距离求出直角三角形，可以得到BC距离l和AC的距离b。 b点的桩号加l与桩号对应的桩号相同。 测量参数图-4。b=ABSin (2-2)L=ABCos (2-2)3.3数据分析根据测量点的桩号计算线路的设计高程，根据线路的设计高程和隧道中心的关系计算隧道中心的设计高程和从线路中心到隧道中心的距离。计算的已知隧道中心的设计高程线路中心线到隧道中心的距离测量已知测量点到实测高程线路中心线的距离。用(1-3 )式计算即可。 在CASIO系列可编程计算机(如FX4500 )的帮助下，这两种线型都可以通过渐进编程解决。 看起来很复杂的方法会变得非常简单。程序名称： SDDM (隧道截面-2)L1 Lbl 0:l2de:progljyd:progljyd :L3 G:C=(poI(15.11-B-10，g-z-1.6 ) )-o“r”) 100: fix 1:“PC=”。L4 Goto 0式中XH子程序循环LJYD :子程序路径引导(按子程序区分的语句)D E测量点大地坐标B 10测量点横轴g测量点标高Z 1.6日元中心标高r隧道半径c-实测偏差(输出用“pc=”表示)表-2三维坐标段落法隧道断面测量隧道名称检查项目初期支保中心坐标系隧道半径桩子大地坐标x大地坐标y实测海拔圆心高程实测横轴实测偏差四、结语极坐标剖面测量法在隧道施工剖面测量中无需专用软件，方便、快速、准确、实用。 如果有可编程全站仪，测量结果可直接显示偏差。 是隧道断面测量工作中可选择的方法之一。 适用