隧道施工斷面快速測量方法

隧道施工斷面快速測量方法

摘要：

隧道施工斷面測量工作，使用帶有無棱鏡測量的全站儀和可編程的CASIO4850計算器，使用極坐標法就可以檢測任意斷面位的超欠挖情況，準確的指導施工。配合CASS5.1成圖軟件就可以快速的繪制斷面圖，明確超欠挖方量。關(guān)鍵詞：隧道斷面測量

前言

隧道施工和大橋施工一樣，各種工序銜接十分的緊湊，平行作業(yè)、交叉施工的工作面很多，如果一道工序滯后都會影響整體工程進度。而且洞內(nèi)作業(yè)面狹小，隧道開挖造成了很大的灰塵，如果排風量不夠就會使全站儀信號無法返回，無法正常進行測量房樣工作。測量工作在隧道開挖施工中尤為重要，它控制著隧道開挖的平面、高程和斷面幾何尺寸，關(guān)系到整個隧道的貫通。為滿足測量工作需要，需選擇關(guān)鍵工序工作面污染小的時間，停止一些次要工序,提前加大排風來滿足測量工作條件。所以若測量工作占用時間過長，將直接影響工程進度和經(jīng)濟效益。如何及時、準確的提供測量成果，使用的儀器和方法便成了重要因素。如果花幾十萬買一臺隧道斷面儀，雖然可有效的提高測量速度和精度但是僅能用于隧道斷面測量，投資巨大，也會浪費公司資源。為節(jié)省投資可采用全站儀配隧道斷面測量成圖軟件來完成。用全站儀測量斷面極坐標后就可使用可編程的CASIO4850計算器進行現(xiàn)場計算，馬上就可反映超欠挖的情況。節(jié)省了放樣的時間。在隧道收方時使用全站儀采集斷面極坐標數(shù)據(jù)后使用CASS5.1成圖軟件就可以直觀的反映隧道斷

面情況和超欠挖方量。

斷面待測點的放樣

將儀器于隧道洞內(nèi)導線點（隧道內(nèi)的點位已和外部導線連測），對好后視后使用無棱鏡測量并打開可視紅外線（我項目部使用的全站儀為TOPCONGPT-3000L系列，無棱鏡測量距離為600米）。

1.2.2斷面測量

1.3測量數(shù)據(jù)處理為了與CASIO系列可編程計算器編程使用附號一致，部分附號按漢語拼音首位為代碼，并啟用軸交點一詞。FX4500斷面測量計算程序如下：程序名：SDDM(隧道斷面-1)L1Lb10L2{J,D}

L3Norm:T=J/10000

L4I=IntT+Int(fracT×100)/60+frac(fracT×100)/36L5H=G+Y+Rec(D,I)L6B=10+L+N×WL7O=S-4.11×0.02+1.69

L8C=(poI(B-15.11,H-O)-R)×100:Fix1:Pc=L9Goto0G--測站地面高程Y--儀器高J--觀測的豎直角D--斜距

L--線路中線至測站的距離S--線路中線設(shè)計高程R--半徑H--實測縱坐標B--實測橫坐標O--圓心處的設(shè)計縱坐標

C--實測偏差（輸出用‘pc=’表示）I--T為計算過程對J的替換N--修正符(當儀器不是在中線上，且各種原因引起測量的豎直角讀數(shù)，線路中線一側(cè)不是270-360度，

線路邊線一側(cè)不是0-90度時，計算結(jié)果偏差超常，無需重測，輸-1修正即可。其它情況輸入+1，測站不能設(shè)在隧道中線時，測站至隧道中線的距離盡可能大于一米為益)

角度輸入，如203°23′12″輸入203231266°03′18″輸入6603180°0′10″輸入10即可。

其它輸入單位均為m，輸出單位為cm。

本程序僅適用于單心圓隧道斷面測量，如遇多心圓隧道，可根據(jù)實測的橫坐標或縱坐標，用判斷語句確定采用不同的半經(jīng)和設(shè)計坐標，只需對程序適作調(diào)整。

轉(zhuǎn)貼于中國論文下載中心1.3.1計算軸交點坐標

軸交點縱坐標等于測站地面高程加儀器高；軸交點橫坐標等于１０加線路中心至測站的距離。

1.3.2計算所測斷面各點的實測坐標

實測縱坐標等于軸交點縱坐標加豎直角的余弦乘斜距。實測橫坐標等于軸交點橫坐標加豎直角

的正弦乘斜距，用下式表示：

H=G+Y+cosI×D（1--2）B=１０＋L+SinI×D（1--2）式中H實測縱坐標G測站地面高程Y-儀器高

I--觀測的豎直角J，計算過程中，程序用I對J進行了替換D斜距B實測橫坐標

L--線路中線至測站的距離

1.3.3計算所測斷面各點的實測偏差

實測偏差等于斷面各點的實測坐標與圓心處的設(shè)計坐標，進行坐標反算，求得測點至圓心的距離--實際半徑減設(shè)計半徑。(設(shè)計半徑按不同工序分別計算,如開挖、初期支護、臺車、二襯等。并考慮預留量)C=√(（B-15.11）+(H-O))-R(13)式中C實測偏差（輸出用‘pc=’表示）B實測橫坐標H實測縱坐標O圓心處的設(shè)計縱坐標R設(shè)計半徑

15.11---圓心處的設(shè)計橫坐標2三維坐標段落測量法

在隧道施工斷面測量工作中，無論采用隧道斷面儀，還是采用全站儀配隧道斷面測量軟件來完成，一般用測量一個斷面來代表一個段落，用一個斷面代表一個段落，有一定的片面性，在隧道開挖斷面測量工作中，其缺點極為明顯。若采用三維坐標段落測量法進行隧道測量，可全面反映整個段落任意樁號各個點的超欠挖情況。2.1數(shù)據(jù)采集

儀器于任意點(做自由設(shè)站)或?qū)Ь�點上，有針對性的對一個段落的特征點或任意點進行測量，記錄x、y、z三維坐標。2.2確定測點對應(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B，為起算里程，坐標反算分別求得，測站A，起算點B，到圓心O的距離和方位角，兩方位角之差（OAOB=α）和半徑計算曲線長L，B點里程加L等于C點里程，測站至圓心的距離減半徑等于測站至中線距離。測量參數(shù)見圖2所示。L由公式21求得。L=πrα/180(2-1)式中L弧長r半徑α圓心夾角2.2.2緩和曲線

在緩和曲線上求任意點的法線方向十分簡單，但要求測站要對應(yīng)那個樁號法線上的點，相當復雜。采用近似法，完全能滿足測量精度要求。在測站前后的線路上,各選一距離合適的點做為計算點，把兩點當作直線看，按直線計算即可。測點見圖3所示。2.2.3直線

在直線段上選任意點B作為起算點，已知直線段方位角BC，用坐標法反算求得BA方位角，通過兩方位角之差α，和BA的距離解直角三角形可得BC距離L和AC的距離b。B點的樁號加L等于測站點對應(yīng)的樁號。測量參數(shù)圖---4。b=AB×Sinα（2-2）L=AB×Cosα（2-2）2.3數(shù)據(jù)分析

根據(jù)測點的樁號計算線路的設(shè)計高程，通過線路的設(shè)計高程和隧道圓心的關(guān)系，計算隧道圓心的設(shè)計高程和線路中線到隧道圓心的距離。經(jīng)計算已知隧道圓心的設(shè)計高程；線路中線到隧道圓心的距離；經(jīng)測量已知測點的實測高程；測點至線路中線的距離。

按(1--3)式計算即可。無論是那一種線型，在CASIO系列可編程計算器，如FX4500的幫助下，都可以采用漸進法編程(另文專述)解決�？此茝碗s的方法，變得非常簡便。

程序名：SDDM(隧道斷面-2)L1Lbl0：L2{DE}：progXH：progLJYD：

L3{G}：C=((poI(15.11-B-10,G-Z-1.6))-OR)×100:Fix1:Pc=L4Goto0式中

XH子程序循環(huán)LJYD：子程序路徑引導(子程序另文專述)DE測點大地坐標B+10測點橫坐標G測點高程Z+1.6圓心高程

R隧道半徑C實測偏差（輸出用‘pc=’表示）

三維坐標段落法隧道斷面測量表--3

隧道名稱檢查項目初期支護圓心橫坐標隧道半徑樁號大地坐標X大地坐標Y實測高程圓心高程實測橫坐標實測偏差3結(jié)語

極坐標斷面測量法在隧道施工斷面測量中，不需要專用的軟件，且更為方便、快捷、準確、實用。如有可編程全站儀，測量結(jié)果可直接顯示偏差。是隧道斷面測量工作可選用方法之一。比較適用于隧道的初期支護、二襯的斷面測量，尤其適用于臺車就位調(diào)試工作，能邊測量邊出成果，及時正確的指導施工。更適用于政府、監(jiān)理部門的檢查工作，徹底的杜絕了施工單位弄虛作假的可能。同時測量人員也從繁忙的工作中得到了解放。

三維坐標段落法適合于施工中隧道開挖斷面測量，可做到那里需要測后馬上出結(jié)果，一次鏡能有效的測量全段落的特征點和任意點，可根據(jù)面積與點數(shù)的頻率進行測量。人和儀器都不需要到開挖面下去，安全上也得到了保障。該方法也適用于初期支護、二襯施工的斷面測量。還可用于對大型球體、球面進行精確的測量。！

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隧道施工斷面快速測量方法

摘要：隧道施工斷面測量工作，不需要專用軟件，采用里面坐標法也能及時為施工提供可靠測量數(shù)據(jù)，準確的知道施工。三維坐標斷面法，只需要測量任意位置的三維坐標即可及時計算其偏差。關(guān)鍵詞：隧道、斷面、快速測量。

中圖分類號：u45文獻標識碼：a文章編號：前言

隧道施工中各種工序銜接緊湊，平行作業(yè)、交叉作業(yè)施工的工程很多，且洞內(nèi)作業(yè)面狹小，如排風不暢，空氣質(zhì)量差，紅外線測量儀器反射信號太弱，往往無法進行測量工作。測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，高程和斷面集合尺寸，關(guān)系到隧道的貫通。為滿足測量工作需要，必須選擇在工作面無干擾，空氣污染小的時候進行測量工作。若測量時間較長就直接影響工程進度和經(jīng)濟效益。如何及時、準確的提供測量成果，使用的儀器和方法便成了重要因素。目前國內(nèi)隧道測量工作主要以全站儀為主，也有少數(shù)的項目配備有斷面儀，從技術(shù)經(jīng)濟角度考慮斷面儀的投資過大而僅能用于斷面的測量，得不償失。然而用帶面棱鏡功能的全站儀配合編程計算器完成隧道的測量工作既能滿足經(jīng)濟投入少、現(xiàn)場測量速度快、內(nèi)業(yè)用時少、對工程作業(yè)時間影響也最小。本文將對這種方便、快捷的測量和計算方法進行分析和介紹。三維坐標斷面測量方法原理

在隧道施工斷面測量工作中，無論采用隧道斷面儀，還是采用全站儀配隧道測量軟件來完成，一般用測量一個斷面來代表一個段落，有一定的片面性。在隧道開挖斷面測量工作中，其缺點極為明顯。若采用三維坐標斷面測量法進行隧道測量，可全面反映整個段落任意樁號上各個點的超欠挖情況極坐標系的建立

我們先以直線段為例，以線路零樁號為坐標系原點建立施工坐標系（施工坐標系建立詳見工程測量學）。如圖一所示，是一個單圓心圓形隧道斷面，以圓心o為坐標系的原點，線路中心線前進方向為x軸，水平方向（距線路中線的距離）為橫軸用y表示，垂直方向（高程）為縱軸用h表示。首先計算圓心坐標g=h+l×i（公式1）；

g為圓心點高程；l為斷面樁號；i隧道線路縱坡,h為線路起點設(shè)計高程。

則圓心點坐標為（l,0，g）。斷面測量圖一

目前全站儀都帶有后方交會功能，將儀器架在適當位置設(shè)站、后視，檢查無誤后在隧道斷面上測任意一點p的三維坐標,p點坐標為（x,y,z）,其中x為測點樁號，y為測點距離，z為測點高程。那么我們可以以求測點p至圓心o距離r=√(y2+(z-g)2)(公式2)；

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