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隧道測量方法，隧道斷面測量方法

更新時間：2021-04-10 17:51

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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(fēng)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(jìn)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 , 提前加大排風(fēng)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(jìn)度和經(jīng)濟(jì)效益。如何及時、準(zhǔn)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，投資太大，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(jìn)行外業(yè)數(shù)據(jù)采集后，再對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)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(jìn)行。現(xiàn)將三數(shù)據(jù)分析方法列于表 1, 從表 1 可以看出，采用可編程計算器進(jìn)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(jìn)行分析與介紹。

1.極坐標(biāo)斷面測量法

1.1 極坐標(biāo)系的建立

圖1是一個隧道斷面，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。

隧道斷面的測量方法（實用教程）

圖 1

圓心縱坐標(biāo)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(biāo)等于１０ m （假定線路中心橫坐標(biāo)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(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)另一導(dǎo)線點或中線點定向后，轉(zhuǎn)儀器正鏡瞄準(zhǔn)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)干擾大，可在儀器定向前，豎直度盤調(diào)至９０度或２７０度，置水準(zhǔn)尺于水準(zhǔn)點上，讀取塔尺讀數(shù)來校核視線高。測量數(shù)據(jù)記錄于表1

隧道斷面測量記錄表1

隧道測量表1

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(biāo)

B-- 實測橫坐標(biāo)

O-- 圓心處的設(shè)計縱坐標(biāo)

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(dāng)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大于一米)

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(biāo)或縱坐標(biāo)，用判斷語句確定采用不同的半經(jīng)和設(shè)計坐標(biāo)，只需對程序適作調(diào)整。

1.3.1 計算軸交點坐標(biāo)

軸交點縱坐標(biāo) 等于測站地面高程加儀器高；軸交點橫坐標(biāo) 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(biāo)

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

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(jìn)行了替換

D— 斜距

B— 實測橫坐標(biāo)

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(biāo)與圓心處的設(shè)計坐標(biāo)，進(jìn)行坐標(biāo)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(hù)、臺車、二襯等。并考慮預(yù)留量 )

C= √ ( （ B-15.11 ） ² + (H-O) ² )-R (1 — 3)

式中 C— 實測偏差（輸出用 ‘ pc= ’表示）

B— 實測橫坐標(biāo)

H— 實測縱坐標(biāo)

O — 圓心處的設(shè)計縱坐標(biāo)

R— 設(shè)計半徑

15.11--- 圓心處的設(shè)計橫坐標(biāo)

2. 三維坐標(biāo)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(biāo)段落測量法進(jìn)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

儀器置于任意點 ( 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(jìn)行測量，記錄 x 、 y 、 z 三維坐標(biāo)。

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(biāo)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（ OA–OB = 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 2—1 求得。

L= π r α /180 (2-1)

式中 L— 弧長

R— 半徑

Α — 圓心夾角

隧道斷面的測量方法（實用教程）