隧道施工断面快速测量方法152645.docx

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1、隧道施工断面快速测量方法0前言 隧隧道施工中中各种工序序衔接紧凑凑，平行作作业、交叉叉施工的工工程很多，且且洞内作业业面狭小，如如排风不畅畅，空气质质量差，红红外线测量量仪器反射射信号太弱弱，往往无无法进行测测量工作。测测量工作在在隧道开挖挖施工中非非常重要，它它控制着隧隧道开挖的的平面、高高程和断面面几何尺寸寸，关系到到隧道的贯贯通。为满满足测量工工作需要，需需选择关键键工序工作作面污染小小的时间，停停止一些次次要工序,提前加大大排风来满满足测量工工作条件。若若测量工作作占用时间间过长，将将直接影响响工程进度度和经济效效益。如何何及时、准准确的提供供测量成果果，使用的的仪器和方方法便成了了重

2、要因素素。花几十十万买一台台隧道断面面仪，仅能能用于隧道道断面测量量，投资太太大，为节节省投资可可采用全站站仪配隧道道断面测量量软件来完完成。用全全站仪进行行外业数据据采集后，再再对采集的的数据进行行分析。数数据分析可可用台式、便便携电脑，也也可用可编编程计算器器进行。现现将三数据据分析方法法列于表-1,从表表-1可以以看出，采采用可编程程计算器进进行分析，内内外业用时时最少，测测量工作对工程程作业时间间影响最小小。本文将将对这种方方便、快捷捷的测量和和计算方法法进行分析析与介绍。 隧隧道断面单单点测量耗耗时比较表表 表-1 序号仪器型号配套设备外业平均用用时（miin）内业平均用用时（mii

3、n）1天宝笔记本电脑脑及隧道断断面软件2562徕卡台式电脑及及隧道断面面软件853徕卡台式电脑及及隧道断面面软件6.574徕卡CASIOO FX45000计算器501极坐标断断面测量法法1.1极坐坐标系的建建立隧道断面，垂垂直方向（高高程）为纵纵轴，用HH表示；水水平方向（距距线路中线线的距离）为为横轴，用用B表示。圆心纵坐标标等于路线线设计高程程减设计高高程线至隧隧道中心的的距离乘横横坡比，加加圆心至路路面的高度度。用公式式（1-11）表示。O=S-bbi+hh44.110.022+1.669 （1-11）圆心横坐标标等于m（假定定线路中心心横坐标为为米）。加加线路中心心至隧道中中心的距离离

4、1.2数据据采集：1.2.11待测断面面站点放样样可放出路中中线、隧中中线或距路路中线任意意宽度的点点位，记录录其地面高高程、线路路中线至待待测断面站站点的距离离等。1.2.22断面测量量仪器置于待待测断面，(竖直度盘定天顶方向为0度，顺时针注记)望远镜瞄准另一导线点或中线点定向后，转仪器正镜瞄准线路边线法线方向，也就是保证测量的竖直角读数，线路中线一侧为270-360度，线路边线一侧为0-90度。记录仪器高、观测的竖直角、斜距。根据个人习惯，亦可记录水平距离和高差。如隧道内干扰大，可在仪器定向前，竖直度盘调至度或度，置水准尺于水准点上，读取塔尺读数来校核视线高。1.3测量量数据处理理为了与C

5、AASIO系系列可编程程计算器编编程使用附附号一致，部部分附号按按汉语拼音音首位为代代码，并启启用“轴交交点”一词词。FX45000断面测量量计算程序序如下：程序名：SSDDM(隧道断面面-1)L1 LLb1 00L2 J,DL3 NNorm:T=J/100000L4 II=InttT+Innt(frracT100)/60+fracc(fraacT1100)/36L5 HH=G+YY+Recc(D,II)L6 BB=10+L+NWL7 OO=S-44.110.022+1.669L8 CC=(pooI(B-15.111,H-O)-RR)1000:Fiix1:“PPc=”L9 GGoto 0G-测

6、站站地面高程程Y-仪器器高J-观测测的竖直角角D-斜距距L-线路路中线至测测站的距离离S-线路路中线设计计高程R-半径径H-实测测纵坐标B-实测测横坐标O-圆心心处的设计计纵坐标C-实测测偏差（输输出用 pc=表示）I-T为为计算过程程对J的替替换N-修正正符(当仪仪器不是置置在中线上上，且各种种原因引起起测量的竖竖直角读数数，线路中中线一侧不不是2700-3600度，线路边线一一侧不是00-90度度时，计算算结果偏差差超常，无无需重测，输输“-1” 修正即可可。其它情情况输入“+1”，测测站不能设设在隧道中中线时，测测站至隧道道中线的距距离尽可能能大于一米米为益)角度输入，如如2032311

7、2输入入203223126603318输入6660318800110输入入10即可可。其它输入单单位均为mm，输出单单位为cmm。本程序仅适适用于单心心圆隧道断断面测量，如如遇多心圆圆隧道，可可根据实测测的横坐标标或纵坐标标，用判断断语句确定定采用不同同的半经和和设计坐标标，只需对对程序适作作调整。1.3.11计算轴交交点坐标轴交点纵坐坐标等于测测站地面高高程加仪器器高；轴交交点横坐标标等于加线路中中心至测站站的距离。1.3.22计算所测测断面各点点的实测坐坐标实测纵坐标标等于轴交交点纵坐标标加竖直角角的余弦乘乘斜距。实实测横坐标标等于轴交交点横坐标标加竖直角角的正弦乘斜斜距，用下下式表示：H

8、=G+YY+cossID （1-22）B=L+SiinIDD （1-22）式中H实实测纵坐标标G测站地地面高程Y-仪器器高I-观测测的竖直角角J，计算算过程中，程程序用I对对J进行了了替换D斜距B实测横横坐标L-线路路中线至测测站的距离离1.3.33计算所测测断面各点点的实测偏偏差实测偏差等等于断面各各点的实测测坐标与圆圆心处的设设计坐标，进进行坐标反反算，求得得测点至圆圆心的距离离-实际际半径减设设计半径。(设计半径径按不同工工序分别计计算,如开开挖、初期期支护、台台车、二衬衬等。并考考虑预留量量) C=(（BB-15.11）+ (HH-O)-R (113)式中C实实测偏差（输输出用 pc=

9、表示）B实测横横坐标H实测纵纵坐标O圆心处处的设计纵纵坐标R设计半半径15.111-圆圆心处的设设计横坐标标2三维坐标标段落测量量法在隧道施工工断面测量量工作中，无无论采用隧隧道断面仪仪，还是采采用全站仪仪配隧道断断面测量软软件来完成成，一般用用测量一个个断面来代代表一个段段落，用一一个断面代代表一个段段落，有一一定的片面面性，在隧隧道开挖断断面测量工工作中，其其缺点极为为明显。若若采用三维维坐标段落落测量法进进行隧道测测量，可全全面反映整整个段落任任意桩号各各个点的超超欠挖情况况。2.1数据据采集仪器置于任任意点(做做自由设站站)或导线线点上，有有针对性的的对一个段段落的特征征点或任意意点进

10、行测测量，记录录x、y、zz三维坐标标。2.2确定定测点对应应的里程与与距路线中中线的距离离 2.2.11圆曲线在圆曲线上上选任意点点B，为起起算里程，坐坐标反算分分别求得，测测站A，起起算点B，到到圆心O的的距离和方方位角，两两方位角之之差（OAAOB =）和和半径计算算曲线长LL，B点里里程加L等等于C点里里程，测站站至圆心的的距离减半半径等于测测站至中线线距离。LL由公式221求得得。L=r/1800 (2-1)式中L弧弧长r半径圆心夹夹角2.2.22缓和曲线线在缓和曲线线上求任意意点的法线线方向十分分简单，但但要求测站站要对应那那个桩号法法线上的点点，相当复复杂。采用用近似法，完完全能

11、满足足测量精度度要求。在在测站前后后的线路上上,各选一一距离合适适的点做为为计算点，把把两点当作作直线看，按按直线计算算即可。2.2.33直线在直线段上上选任意点点B作为起起算点，已已知直线段段方位角BBC，用坐坐标法反算算求得BAA方位角，通通过两方位位角之差，和BAA的距离解解直角三角角形可得BBC距离LL和AC的的距离b。BB点的桩号号加L等于于测站点对对应的桩号号。 b=AABSiin （2-22） L= ABBCoss （2-2）2.3数据据分析根据测点的的桩号计算算线路的设设计高程，通通过线路的的设计高程程和隧道圆圆心的关系系，计算隧隧道圆心的的设计高程程和线路中中线到隧道道圆心的

12、距距离。经计算已知知隧道圆心心的设计高高程；线路路中线到隧隧道圆心的的距离；经测量已知知测点的实实测高程；测点至线线路中线的的距离。按(1-3)式计计算即可。无无论是那一一种线型，在在CASIIO系列可可编程计算算器，如FFX45500的帮帮助下，都都可以采用用渐进法编编程(另文文专述)解解决。看似似复杂的方方法，变得得非常简便便。程序名：SSDDM (隧道断断面-2 )L1 LLbl 00：L2 DE： proog XHH ：prrogLJJYD： L3 G：CC=(ppoI(115.111-B-110,G-Z-1.6)-O“R”)1000:Fixx1:“PPc=”L4 GGoto 0 式中

13、XH子程序序循环 LJJYD：子子程序路径径引导(子子程序另文文专述)D E测点点大地坐标标 B+110测点横横坐标G 测点点高程 ZZ+1.66圆心高程程R 隧道道半径 CC实测偏偏差（输出出用 pc=表示） 三维坐标标段落法隧隧道断面测测量 表-3隧道名称检查项目初期支护圆心横坐标标隧道半径桩 号大地坐标XX大地坐标YY实测高程 圆心高程 实测横坐标标实测偏差3结语极坐标断面面测量法在在隧道施工工断面测量量中，不需需要专用的的软件，且且更为方便便、快捷、准准确、实用用。如有可可编程全站站仪，测量量结果可直直接显示偏偏差。是隧隧道断面测测量工作可可选用方法法之一。比比较适用于于隧道的初初期支护、二二衬的断面面测量，尤尤其适用于于台车就位位调试工作作，能边测测量边出成成果，及时时正确的指指导施工。更更适用于政政府、监理理部门的检检查工作，彻彻底的杜绝绝了施工单单位弄虚作作假的可能能。同时测测量人员也也从繁忙的的工作中得得到了解放放。三维坐标段段落法适合合于施工中中隧道开挖挖断面测量量，可做到到那里需要要测后马上上出结果，一一次置镜能能有效的测测量全段落落的特征点点和任意点点，可根据据面积与点点数的频率率进行测量量。人和仪仪器都不需需要到开挖挖面下去，安安全上也得得到了保障障。该方法法也适用于于初期支护护、二衬施施工的断面面测量。还还可用于对对大型球体体、球面进进行精确的的测量。！