大断面隧道快速测量方法

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1、大断面隧道快速测量方法作者：吴华（中铁十一局集团四公司武广客运专线SDⅣ标二分部）摘要：介绍采用三维坐标法配合CASIO-FX4800P计算器即可快速测设出开挖轮廓线的方法。关键词：客运专线隧道；三维坐标法；快速；测量一、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，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。武广客运专线隧道4标工期紧，业主、监理要求严。若测量工作占用时间过长，将会直接影响工程进度和经济效益。如何及时

2、、准确的提供测量成果，画出开挖轮廓线，使用的仪器和方法便成了重要因素。显然用一般的传统手工画断面轮廓线的方法不仅难度大而且误差也会超限，不能满足规范要求，超欠挖难以得到控制。用带有红外线的TCR402全站仪和CASIOFX-4800P计算器配合使用，便能克服以上困难，画出的轮廓线既快又准。一般在掌子面台车上有适当人数配合的情况下，只需十五分钟便可完成整个断面的测量和画轮廓线工作，准确无误，在作打风枪准备时便可完成，对循环时间毫无影响。本文将对本人在武广客运专线大断面隧道的测量计算方法作以分析和介绍。二、

3、工程概况牛岭隧道为新建铁路武汉至广州客运专线重点隧道工程，设计时速为350km/小时及以上，位于广东省韶关市及清远市境内。隧道全长7588m，设计为单洞双线大断面隧道，最大开挖断面为14.86m×12.74m。整条隧道在两条综合曲线上。我单位承建隧道在其中一条综合曲线上，交点里程为DIK2025+092.5，交点坐标为：X=2703291.1336米，Y=549355.4298米，曲线半径R=9005米，缓和曲线长L0=490米，切线长度T=3292.59米，曲线长度L=6366.6米，其为右偏曲线，转

4、向角为37°23′27″，直缓点里程为：DIK2021+799.91，缓直点里程为：DIK2028+166.51，此段线路纵坡为-4.5‰，变坡点里程为：DK2020+400，变坡点高程为116.667米，竖曲线半径为30000米隧道全断面测量耗时、精度比较表表-1仪器型号及配套设备序号画轮廓线方法平均用时（min）误差（cm）TCR402（带有红外线），CASIOFX-4800计算器1圆心法153-102五寸台阶法205-153三维坐标法150-1普通不带红外线的全站仪，CASIOFX-4800计算器

5、4三维坐标法351-3三、坐标系的建立图-1是武广客运专线二级围岩开挖的隧道断面，垂直方向（高程）为纵轴，用P表示；水平方向（距隧道中线的距离）为横轴，用L表示，圆心高程用O表示，超欠挖值用S表示。图-1四、数据采集把全站仪置于测站点，对中、整平、后视后有针对性的对掌子面的特征点或者任意点进行测量，记录X、Y、Z三坐标。测站点应选在不被钻孔台车挡住视线的适当位置。可用有棱镜模式也可选用免棱镜模式测量。五、数据分析根据测点的桩号计算线路的内轨顶面设计高程，通过线路的内轨顶面设计高程和隧道圆心的关系，计算隧

6、道圆心的设计高程。测出开挖轮廓线上各个待测点坐标和高程并算出其到隧道中线的实测距离，根据所测高程算出理论断面在此高程时距隧道中线的距离，把实测值和理论值加以比较从而算出此点的水平超欠挖值。六、数据处理无论是哪一种线型均可用CASIO系列可编程计算器编一套由X、Y坐标反算出线路里程桩号、距中心线宽度，再由所测高程、距中心线宽度与理论轮廓线上点作比较算出超欠挖值的程序，使看似复杂的方法，变的非常简便。下面介绍一个适用于直线隧道用FX-4800P编制的一套程序：程序名：NLSDLb10{EFP}：Prog“S

7、J”E“CDX”:F“CDY”:P“GAOCHENG”:D=√（(E-A)2+(F-B)2):J=2tan-1((F-B)÷(D+E-A)):J<0＝＞J=J+360:≠＞J=J:△K=J-T:H=G+D*cosK:H“ZXZH=”▲L=D*sink:L“JL=”▲C=116.667-（H-2020400）*4.5/1000：C“GUIMIAN=”▲O=C+2.43▲P

8、QWZ=”▲M=O-3.4：M“SUIDI=”▲Q=O+7.1：Q“GONGDING=”▲Goto0子程序名：SJA=2707480.606：B=549196.059：T=177°51′20″：G=2020900另外，在计算拱顶部位超欠挖时，在水平方向上量超欠挖值，误差较大，可在垂直方向上计算量取，只需在程序末语句Goto0前加一条语句：M=√（R2-L2）-（P-O）▲即可。E—实测X坐标F—实测Y坐标P—实测点高程R—圆半径，如图-1示