隧道施工斷面快捷測量計算方法研究（一）
發(fā)布時間：2010-01-14 共1頁
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、高程和斷面幾何尺寸，關(guān)系到隧道的貫通。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,提前加排風來滿足測量工作條件。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?；◣资f買一臺隧道斷面儀，僅能用于隧道斷面測量，投資太，為節(jié)省投資可采用全站儀配隧道斷面測量軟件來完成。用全站儀進行外業(yè)數(shù)據(jù)采集后，再對采集的數(shù)據(jù)進行分析。數(shù)據(jù)分析可用臺式、便攜電腦，也可用可編程計算器進行。采用可編程計算器進行分析，內(nèi)外業(yè)用時最少，測量工作對工程作業(yè)時間影響最小。本文將對這種方便、快捷的測量和計算方法進行分析與介紹。
隧道斷面單點測量耗時比較
序號儀器型號配套設(shè)備外業(yè)平均用時（min）內(nèi)業(yè)平均用時（min）
1天寶筆記本電腦及隧道斷面軟件256
2徠卡臺式電腦及隧道斷面軟件85
3徠卡臺式電腦及隧道斷面軟件6.57
4徠卡CASIO FX—4500計算器50
1、極坐標斷面測量法
1.1極坐標系的建立
隧道斷面，垂直方向（高程）為縱軸，用H表示；水平方向（距線路中線的距離）為橫軸，用B表示。
圓心縱坐標等于路線設(shè)計高程減設(shè)計高程線至隧道中心的距離乘橫坡比，加圓心至路面的高度。用公式（1-1）表示。
O=S-b×i+h＝Ｓ－4.11×0.02+1.69 （1--1）
圓心橫坐標等于１０m（假定線路中心橫坐標為１０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待測斷面站點放樣
可放出路中線、隧中線或距路中線任意寬度的點位，記錄其地面高程、線路中線至待測斷面站點的距離等。
1.2.2斷面測量
儀器置于待測斷面，(豎直度盤定天頂方向為0度，順時針注記)望遠鏡瞄準另一導(dǎo)線點或中線點定向后，轉(zhuǎn)儀器正鏡瞄準線路邊線法線方向，也就是保證測量的豎直角讀數(shù)，線路中線一側(cè)為270-360度，線路邊線一側(cè)為0-90度。記錄儀器高、觀測的豎直角、斜距。根據(jù)個人習(xí)慣，亦可記錄水平距離和高差。如隧道內(nèi)干擾，可在儀器定向前，豎直度盤調(diào)至９０度或２７０度，置水準尺于水準點上，讀取塔尺讀數(shù)來校核視線高。
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。FX—4500斷面測量計算程序如下：
程序名：SDDM(隧道斷面-1)
L1 Lb1 0
L2 {J,D}
L3 Norm:T=J/10000
L4 I=IntT+Int(fracT×100)/60+frac(fracT×100)/36
L5 H=G+Y+Rec(D,I)
L6 B=10+L+N×W
L7 O=S-4.11×0.02+1.69
L8 C=(poI(B-15.11,H-O)-R)×100:Fix1:“Pc=”
L9 Goto 0
G--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(當儀器不是置在中線上，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于一米為益)
角度輸入，如203°23′12″輸入2032312
66°03′18″輸入660318
0°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。
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(yù)留量)
C=√(（B-15.11）2+ (H-O)2)-R 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
