简谈截面等间距隧道截面测量策略学士

论文导读：4腰线点超挖测量示意图3、结语本文主要介绍了等间距测定隧道断面的方法，解决了当隧道断面超欠挖时断面顶点的测量问题。上述方法可通过全站仪无棱镜技术和可编程计算器来实现，但是需要大量的数据计算，给测量工作带来很多不便。编制一款等间距测量隧道断面的软件将能更好的满足施工要求，提高工作质量，从而保证隧道施
摘要：在隧道施工过的程中，对隧道断面进行适时和定期的检测，是保证施工安全和事故发生重要手段，也是衡量工程质量的重要指标。全站仪无棱镜测距技术通过辐射测量极坐标的方法，配合隧道断面测量软件，能够准确，快速地，完成断面测量工作。等间距隧道截面测量可以为隧道断面的监测和分析提供基础数据。
关键词：隧道断面测量 摘自：毕业论文www.7ctime.com
全站仪无棱镜测距技术 隧道断面超欠挖
0、引言
随着全站仪免棱镜技术的出现和隧道断面测量软件的发展，全站仪被广泛应用与隧道施工测量中。配备有断面测量软件的全站仪能够快速的完成隧道掘进放样、断面测量及围岩净空等测量工作。在隧道的施工过程中，要求定期对隧道断面进行超欠挖的检测，以保证施工的质量和安全，避免事故的发生。用全站仪无棱镜模式对隧道每隔单位距离进行测量，获得断面上左右腰线及中线上的底点和顶点的三维坐标，有利于及时了解隧道断面超欠挖的情况，从而保证施工的质量和安全。

1、断面顶点三维坐标的测定

1.1 测定隧道中线起点和终点并计算测量辅助数据

根据隧道外控制点测定隧道中线的起点与终点的三维坐标。由隧道中线的起点与终点计算出与隧道的走向（方位角及其竖直角）和长度。将隧道中线投影于水平面，得到起点与终点的水平距离截面水平间距。根据已知数据（一起高度、隧道高度、腰线高度和截面间里程间距）计算截面里程、腰线点的方位角、腰线点竖直角、顶点竖直角、底点竖直角。

1.2 断面顶点的测定与里程检核

根据上面的计算数据测定左右腰线点、顶点和底点的三维坐标。在测定和顶点坐标时需要对所测数据进行检核，通过测得的三维坐标反算截面里程，并与设计里程进行对比，若在限差范围内，则继续下一点的测量，若超出限差，则利用该差值计算仪器需要转动的角度。重复上述步骤，逐渐靠近直到在限差以内。

2、超欠挖时断面顶点的测量设计

2.1 隧道顶部欠挖测量设计

图1为一隧道欠挖处，仪器架于KA点，KA、A所在线为隧道底面中线，B1、B2、B为欠挖曲面上的点，C点为A里程所对应的隧道截面理论顶点，我们需要测出里程点A所对应的实际顶点。由于此处欠挖，因此实际需要测量的应该是B点。
按照初始设计的竖直角进行观测，只能观测到B1点，但此时B1所对应的里程点为A1并非A，因此仪器竖直角需要继续旋转。此问题处理步骤如下：
首先根据仪器测到的B1点，换算出里程A1，计算出A1到A的距离。设计D点，使B1_D平行于A1_A，并且B1_D距离与A1_A相等。这样可以根据B1点坐标确定D点坐标。
MA1为A1的里程，MKA为KA点里程，SO-B1为观测点O到B1点距离，αA1-A为A1与A连线的方位角，VA0-B1为O点与B1点连线竖直角。HD为D点高程，hA1-A为A1与A的高差，H1为仪器高（垂距）。
根据D点坐标，利用三角函数计算出从仪器观测点到D点连线的竖直角。
利用仪器观测点与B1点连线的竖直角减去D点对应的竖直角。所得角度即为仪器下一步所要旋转的角度Vθ（顺时针旋转）。Vθ=VAO-D-VAO-B1
仪器再次旋转后观测到B2点，此时的B2点作法与B1点相同。
重复上述步骤，直到测出欠挖面上的一点Bn，其所对应的里程为An，要使An到A点的距离非常小，在限差以内。则Bn点也将无限接近所要测的B点。
底面中线上的点，出现欠挖时，设计方法与顶部方法基本相同，只需获取竖直旋转角，步步逼近，直到符合所设定限差为止。

2.2 腰线处欠挖测量设计

腰线点欠挖时既需要水平旋转又要竖直旋转。如图2所示，（a）为水平方向旋转图，（b）为竖直方向旋转图。
图2 腰线点欠挖示意图
HY为腰线高，HI为仪器高，VAO-D为O与设计点D连线的竖（a）（b）
直角，Vθ即为竖直方向旋转角。αKA-A为中线的方位角，αO-B1为O与B1点连线的方位角。Hθ即为水平旋转角。
图（a）的原理与顶点欠挖测量原理相同，仍然是测取一点再计算里程，与截面里程进行对比，若不合格，则继续设计一点，然后计算水平角度进行旋转。水平角计算时利用的是所测点到中线点的水平距离，和此点所对应的里程。
图（b）测量时，首先测取的是B1点，利用B1点的高程与腰线高进行比对，若不合要求，则应根据B1与腰线的高差，在B1上方设计一点D，再利用D点方向的竖直角，减去B1点方向的竖直角。获取竖直方向的旋转角度，步步迭代直到所获取的点位高程极其接近腰线高为止。

2.3隧道顶部超挖测量设计

图3为一超挖测量设计图，仪器位于KA点，A点为所要测的点B对应的里程，B2、B、B1位于超挖面上。按照正常计算的竖直角旋转仪器，由于此处超挖，因此仪器所测到的点将会是B1。
与欠挖类似，设计一点D，使DB1平行且长度等于AA1。利用D点坐标计算出与仪器连线方向的竖直角。
利用B1点对应竖直角减去D点对应竖直角。若结果为负角，则逆时针旋转。旋转后到达B2点，若B2点对应的里程A2与A点距离大于限差则继续设计一点，计算旋转角，若为正则顺时针旋转，继续测点反算里程，若在限差内则此点测量完毕。底面中线上的点，出现超挖时，设计方法与顶部方法基本相同，只需获取竖直旋转角。进行旋转靠近。

2.4腰线点超挖测量设计

腰线点超挖时原理与顶部超挖基本相同，不过既要获取竖直旋转角也要获取水平旋转角。图（a）利用里程差设计一点，计算水平旋转角；图（b）利用所测点与腰线高的高差设计一点，从而计算竖直旋转角，旋转逼近。
图4 腰线点超挖测量示意图
3、结语
本文主要介绍了等间距测定隧道断面的方法，解决了当隧道断面超欠挖时断面顶点的测量问题。上述方法可通过全站仪无棱镜技术和可编程计算器来实现，但是需要大量的数据计算，给测量工作带来很多不便。编制一款等间距测量隧道断面的软件将能更好的满足施工要求，提高工作质量，从而保证隧道施工的安全和质量。
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