隧道施工断面快速测量方法38431.docx

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1、隧道施工断面快速测量方法0前言 隧道施工中各种工序衔接紧凑，平行作业、交叉施工的工程很多，且洞内作业面狭小，如排风不畅，空气质量差，红外线测量仪器反射信号太弱，往往无法进行测量工作。测量工作在隧道开挖施工中非常重要，它控制着隧道开挖的平面、高程和断面几何尺寸，关系到隧道的贯通。为满足测量工作需要，需选择关键工序工作面污染小的时间，停止一些次要工序,提前加大排风来满足测量工作条件。若测量工作占用时间过长，将直接影响工程进度和经济效益。如何及时、准确的提供测量成果，使用的仪器和方法便成了重要因素。花几十万买一台隧道断面仪，仅能用于隧道断面测量，投资太大，为节省投资可采用全站仪配隧道断面测量软件来完

2、成。用全站仪进行外业数据采集后，再对采集的数据进行分析。数据分析可用台式、便携电脑，也可用可编程计算器进行。现将三数据分析方法列于表-1,从表-1可以看出，采用可编程计算器进行分析，内外业用时最少，测量工作对工程程作业时时间影响响最小。本本文将对对这种方方便、快快捷的测测量和计计算方法法进行分分析与介介绍。 隧隧道断面面单点测测量耗时时比较表表 表-1 序号仪器型号配套设备外业平均用用时（mmin）内业平均用用时（mmin）1天宝笔记本电脑脑及隧道道断面软软件2562徕卡台式电脑及及隧道断断面软件件853徕卡台式电脑及及隧道断断面软件件6.574徕卡CASIOO FXX45500计计算器501

3、极坐标断断面测量量法1.1极坐坐标系的的建立隧道断面，垂垂直方向向（高程程）为纵纵轴，用用H表示示；水平平方向（距距线路中中线的距距离）为为横轴，用用B表示示。圆心纵坐标标等于路路线设计计高程减减设计高高程线至至隧道中中心的距距离乘横横坡比，加加圆心至至路面的的高度。用用公式（11-1）表表示。O=S-bbi+h4.110.002+11.699 （1-1）圆心横坐标标等于m（假假定线路路中心横横坐标为为米米）。加加线路中中心至隧隧道中心心的距离离1.2数据据采集：1.2.11待测断断面站点点放样可放出路中中线、隧隧中线或或距路中中线任意意宽度的的点位，记记录其地地面高程程、线路路中线至至待测断

4、断面站点点的距离离等。1.2.22断面测测量仪器置于待待测断面面，(竖竖直度盘盘定天顶顶方向为为0度，顺顺时针注注记)望望远镜瞄瞄准另一一导线点点或中线线点定向向后，转转仪器正正镜瞄准准线路边边线法线线方向，也也就是保保证测量量的竖直直角读数数，线路路中线一一侧为2270-3600度，线线路边线线一侧为为0-990度。记记录仪器器高、观观测的竖竖直角、斜斜距。根根据个人人习惯，亦亦可记录录水平距距离和高高差。如如隧道内内干扰大大，可在在仪器定定向前，竖竖直度盘盘调至度或或度，置置水准尺尺于水准准点上，读读取塔尺尺读数来来校核视视线高。1.3测量量数据处处理为了与CAASIOO系列可可编程计计算

5、器编编程使用用附号一一致，部部分附号号按汉语语拼音首首位为代代码，并并启用“轴轴交点”一一词。FFX445000断面测测量计算算程序如如下：程序名：SSDDMM(隧道道断面-1)L1 LLb1 0L2 J,DDL3 NNormm:T=J/1100000L4 II=InntT+Intt(frracTT1000)/60+fraac(ffraccT1100)/366L5 HH=G+Y+RRec(D,II)L6 BB=100+L+NWWL7 OO=S-4.11100.022+1.69L8 CC=(ppoI(B-115.111,HH-O)-R)1000:FFix11:“PPc=”L9 GGotoo 0G

6、-测站站地面高高程Y-仪器器高J-观测测的竖直直角D-斜距距L-线路路中线至至测站的的距离S-线路路中线设设计高程程R-半径径H-实测测纵坐标标B-实测测横坐标标O-圆心心处的设设计纵坐坐标C-实测测偏差（输输出用 pcc=表表示）I-T为为计算过过程对JJ的替换换N-修正正符(当当仪器不不是置在在中线上上，且各各种原因因引起测测量的竖竖直角读读数，线线路中线线一侧不不是2770-3360度度，线路边线一一侧不是是0-990度时时，计算算结果偏偏差超常常，无需需重测，输输“-11” 修修正即可可。其它它情况输输入“+1”，测测站不能能设在隧隧道中线线时，测测站至隧隧道中线线的距离离尽可能能大于

7、一一米为益益)角度输入，如如2033233122输入入20332311266033188输入入6600318800110输输入100即可。其它输入单单位均为为m，输输出单位位为cmm。本程序仅适适用于单单心圆隧隧道断面面测量，如如遇多心心圆隧道道，可根根据实测测的横坐坐标或纵纵坐标，用用判断语语句确定定采用不不同的半半经和设设计坐标标，只需需对程序序适作调调整。1.3.11计算轴轴交点坐坐标轴交点纵坐坐标等于于测站地地面高程程加仪器器高；轴轴交点横横坐标等等于加线路路中心至至测站的的距离。1.3.22计算所所测断面面各点的的实测坐坐标实测纵坐标标等于轴轴交点纵纵坐标加加竖直角角的余弦弦乘斜距距

8、。实测测横坐标标等于轴轴交点横横坐标加加竖直角角的正弦乘斜斜距，用用下式表表示：H=G+YY+coosID （1-2）B=L+SSinIID （1-2）式中H实实测纵坐坐标G测站地地面高程程Y-仪器器高I-观测测的竖直直角J，计计算过程程中，程程序用II对J进进行了替替换D斜距B实测横横坐标L-线路路中线至至测站的的距离1.3.33计算所所测断面面各点的的实测偏偏差实测偏差等等于断面面各点的的实测坐坐标与圆圆心处的的设计坐坐标，进进行坐标标反算，求求得测点点至圆心心的距离离-实实际半径径减设计计半径。(设计半半径按不不同工序序分别计计算,如如开挖、初初期支护护、台车车、二衬衬等。并并考虑预预留

9、量) C=(（BB-155.111）+ (HH-O)-R (113)式中C实实测偏差差（输出出用 pc=表示示）B实测横横坐标H实测纵纵坐标O圆心处处的设计计纵坐标标R设计半半径15.111-圆心处处的设计计横坐标标2三维坐标标段落测测量法在隧道施工工断面测测量工作作中，无无论采用用隧道断断面仪，还还是采用用全站仪仪配隧道道断面测测量软件件来完成成，一般般用测量量一个断断面来代代表一个个段落，用用一个断断面代表表一个段段落，有有一定的的片面性性，在隧隧道开挖挖断面测测量工作作中，其其缺点极极为明显显。若采采用三维维坐标段段落测量量法进行行隧道测测量，可可全面反反映整个个段落任任意桩号号各个点点

10、的超欠欠挖情况况。2.1数据据采集仪器置于任任意点(做自由由设站)或导线线点上，有有针对性性的对一一个段落落的特征征点或任任意点进进行测量量，记录录x、yy、z三三维坐标标。2.2确定定测点对对应的里里程与距距路线中中线的距距离 2.2.11圆曲线线在圆曲线上上选任意意点B，为为起算里里程，坐坐标反算算分别求求得，测测站A，起起算点BB，到圆圆心O的的距离和和方位角角，两方方位角之之差（OOAOOB =）和和半径计计算曲线线长L，BB点里程程加L等等于C点点里程，测测站至圆圆心的距距离减半半径等于于测站至至中线距距离。LL由公式式211求得。L=r/1880 (2-1)式中L弧弧长r半径圆心夹

11、夹角2.2.22缓和曲曲线在缓和曲线线上求任任意点的的法线方方向十分分简单，但但要求测测站要对对应那个个桩号法法线上的的点，相相当复杂杂。采用用近似法法，完全全能满足足测量精精度要求求。在测测站前后后的线路路上,各各选一距距离合适适的点做做为计算算点，把把两点当当作直线线看，按按直线计计算即可可。2.2.33直线在直线段上上选任意意点B作作为起算算点，已已知直线线段方位位角BCC，用坐坐标法反反算求得得BA方方位角，通通过两方方位角之之差，和和BA的的距离解解直角三三角形可可得BCC距离LL和ACC的距离离b。BB点的桩桩号加LL等于测测站点对对应的桩桩号。 b=AABSSin （22-2）

12、L= ABBCoos （2-22）2.3数据据分析根据测点的的桩号计计算线路路的设计计高程，通通过线路路的设计计高程和和隧道圆圆心的关关系，计计算隧道道圆心的的设计高高程和线线路中线线到隧道道圆心的的距离。经计算已知知隧道圆圆心的设设计高程程；线路路中线到到隧道圆圆心的距距离；经测量已知知测点的的实测高高程；测测点至线线路中线线的距离离。按(1-3)式式计算即即可。无无论是那那一种线线型，在在CASSIO系系列可编编程计算算器，如如FX45000的帮帮助下，都都可以采采用渐进进法编程程(另文文专述)解决。看看似复杂杂的方法法，变得得非常简简便。程序名：SSDDMM (隧隧道断面面-2 )L1

13、LLbl 0：L2 DE： pprogg XHH ：pproggLJYYD： L3 G：C=(pooI(115.111-BB-100,G-Z-11.6)-OO“R”)1000:FFix11:“PPc=”L4 GGotoo 0 式中XH子程序序循环 LLJYDD：子程程序路径径引导(子程序序另文专专述)D E测点点大地坐坐标 B+10测测点横坐坐标G 测点点高程 Z+11.6圆圆心高程程R 隧道道半径 C实实测偏差差（输出出用 pc=表示示） 三维维坐标段段落法隧隧道断面面测量 表-33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

14、偏差3结语极坐标断面面测量法法在隧道道施工断断面测量量中，不不需要专专用的软软件，且且更为方方便、快快捷、准准确、实实用。如如有可编编程全站站仪，测测量结果果可直接接显示偏偏差。是是隧道断断面测量量工作可可选用方方法之一一。比较较适用于于隧道的的初期支支护、二二衬的断断面测量量，尤其其适用于于台车就就位调试试工作，能能边测量量边出成成果，及及时正确确的指导导施工。更更适用于于政府、监监理部门门的检查查工作，彻彻底的杜杜绝了施施工单位位弄虚作作假的可可能。同同时测量量人员也也从繁忙忙的工作作中得到到了解放放。三维坐标段段落法适适合于施施工中隧隧道开挖挖断面测测量，可可做到那那里需要要测后马马上出结结果，一一次置镜镜能有效效的测量量全段落落的特征征点和任任意点，可可根据面面积与点点数的频频率进行行测量。人人和仪器器都不需需要到开开挖面下下去，安安全上也也得到了了保障。该该方法也也适用于于初期支支护、二二衬施工工的断面面测量。还还可用于于对大型型球体、球球面进行行精确的的测量。！