隧道施工斷面快捷測量計算方法研究（一）
發布時間：2010-01-14 共1頁
隧道施工中各種工序銜接緊湊，平行作業、交叉施工的工程很多，且洞內作業面狹小，如排風不暢，空氣質量差，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，關系到隧道的貫通。為滿足測量工作需要，需選擇關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。用全站儀進行外業數據采集后，再對采集的數據進行分析。數據分析可用臺式、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，內外業用時最少，測量工作對工程作業時間影響最小。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備外業平均用時（min）內業平均用時（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計高程減設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數據采集：
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)望遠鏡瞄準另一導線點或中線點定向后，轉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，線路中線一側為270-360度，線路邊線一側為0-90度。記錄儀器高、觀測的豎直角、斜距。根據個人習慣，亦可記錄水平距離和高差。如隧道內干擾，可在儀器定向前，豎直度盤調至９０度或２７０度，置水準尺于水準點上，讀取塔尺讀數來校核視線高。
1.3測量數據處理
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--線路中線設計高程
R--半徑
H--實測縱坐標
B--實測橫坐標
O--圓心處的設計縱坐標
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，線路中線一側不是270-360度，
線路邊線一側不是0-90度時，計算結果偏差超常，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，可根據實測的橫坐標或縱坐標，用判斷語句確定采用不同的半經和設計坐標，只需對程序適作調整。
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--實際半徑減設計半徑。(設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）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—圓心處的設計縱坐標
R—設計半徑
15.11---圓心處的設計橫坐標
