计算器隧道放样程序

浅谈高速铁路隧道施工放样摘要：隧道钻爆法施工会产生大量烟尘，随着进尺的增加通风效果减弱，测量工作面的空气条件较差。为了提高工作效率，本人在贵广铁路高青隧道开挖放样的工作过程中总结了一些快速建站及放样的方法：通过边墙临时控制点免棱镜后方交会设站，再利用全站仪与CASIO5800计算器配合使用进行放样。此方法快捷简便，并且在实际施工当中检验过精度，满足施工质量要求。关键词：隧道开挖；施工放样；后方交会；CASIO5800计算器0引言随着全站仪在隧道测量中的普及，隧道断面测量已经摆脱了以前经纬仪时代的测量方式，不需要吊线垂，拉尺子来完成测量作业。利用全站仪测得三维坐标后通过一些数学计算大大简化劳动强度，摆脱长距离拉尺子的烦琐，并降低了测量误差，提高了测量速度。利用全站仪测得的三维坐标，将其输入CASIO5800计算器程序，即可算得该测量点相对于设计断面的超欠挖值，并将该点在原位标记用于指导施工。这样就完成了一个点的测量、放样。以下介绍全站仪的建站方法及CASIO5800计算器配合全站仪放样的详细步聚。1全站仪建站1.1建站方法比较隧道放样中全站仪建站通常采用已知点建站和后方交会建站。已知点建站需在距离开挖作业面不远的底板上埋设临时点。由于仰拱尚未施工，底板为爆破后外露的岩面，容易受出渣重车碾压影响而发生位移。其次，在围岩渗水量较大的地段，底板面积水致使找点麻烦。在建站过程中，为保证精度要后视仰拱填充面上较远的控制点，容易受到中间施工作业的影响。后方交会建站，可以在离开挖面较近处隧道边墙上布设临时控制点，建站时根据通视情况灵活架设仪器，利用全站仪免棱镜测量功能测距后方交会建站。通过引临时导线测量开挖面点位与后方交会测量点位进行对比，误差在1cm以内，满足开挖放样精度要求。1.2临时点布设方法在距离开挖断面10~30米范围的两侧边墙上，距底板1.5米左右的高度布设2~3组临时控制点。临时点可以使用水泥钉或者射钉敲入初喷混凝土制作。做点时钉子应与墙面大致垂直。然后从仰拱上的洞内控制导线点引临时导线测量临时点的三维坐标。在全站仪建站时可以利用其中1~2组临时点后方交会建站，再测量另外1组点进行检核。2CASIO5800计算器放样程序2.1数学模型隧道测量中，通常利用点到隧道中线或者线路中线的水平距离（简称偏距）、里程及点相对于内轨顶面的高程来描述测点的三维位置。点位在隧道前进方向左侧偏距为负数，右侧为正数。点位在内轨顶面上方高程为正数，下方为负数。2.1.1缓和曲线段上点的坐标反算除了利用教科书上的计算方法外，运用计算器可以使用复化辛普森公式以及一些近似计算方法对缓和曲线上的点位进行坐标反算。2.1.2圆曲线段上点的坐标反算休如图椒2.1.2拉所示：颂图滨2.1.2胃黎圆曲线隧道步坐标反算示意姥图洪利用设计的曲钞线要素计算出俗圆心遣O逗点的坐标（落Xo负，嘉Yo剃）、圆曲线起墙点颈A万的坐标（乖Xa嫌，哑Ya酿）飘，或A并点里程KA冶；故C瑞点为测点，取R罪是圆曲线的半迷径，煤r酸是台OC逗的长度，凝c菜是胸OC慰与圆曲线交点抱，匆P宝是衡C由点的偏距，浩L斯是藏Ac愚弧长，晶J香是剥OC抚与战OA消的夹角。则测居点横C疑的里程KC最及偏距倡P腐计算如下捏利用坐标分别廊计算努OC岸与飘OA汁的方位角，然骤后计算出夹角艘j读，L=Kr=P=R-r伙2.1.3紫直线段上点的教坐标反算匙如图诞2.1.3趣所示：讲图翠2.1.3孔厌直线隧道纽坐标反算示意夏图贫利用设计的曲脏线要素计算出途直线段起点拖A泽点的坐标（冈Xa住，较Ya帜）、终点授B俊点的坐标（顶Xb吉，于Yb蛇），画A扁点里程KA城；淘C饭点为测点，宇c削点是选C格点在直线淡AB懂上的投影点，者P景是旬C会点的偏距（即盈Cc露长），丽L访是拣Ac暂长度，抽J谢是径AC烟与纳AB邪的夹角。则测骡点验C甚的里程KC森及偏距督P德计粱利用坐标分别竞计算伐AB飞与斯AC盾的方位角，然厌后计算出夹角北j郊，LK=P=酬2.1.4内高程模型另根据设计图纸想，可以得到线稻路起始点的高陕程、变坡点位勇置等要素。变汽坡点附近段通染常要添加竖曲耽线改正。铺H愚起始修为段落起始点蔑高程，右L拔为点到起始点叮的距离，糖PD君为坡度，寨R群为竖曲线半径日。则处于正常樱段的内轨顶面眨高程计算公式江为：H=漫处于竖曲线改秧正段的内轨顶阴面高程计算公辉式为：H=固2.1.5既开挖顶轮廓放样搜数学模型腾以上导修开挖为例，如疼图沙2.1.5均所示：料图夫2.1.5眨再隧道上导开挖苍轮廓示意阅图皆在开挖断面上习，以设计圆心玩为原点，以水奉平方向为横轴炕、铅垂方向为央纵轴建立平面伟直角坐标系。忍放样时用全站旗仪测得慕C佩点的三维坐标蓬为（胸Xc携，靠Yc测，悔Gc总），士由之前牢的数学模型可溉以计算得出优C胀点的里程及偏拉距LCC1殿，造根据里程运用态模型算出相同昆里程下圆心般O挎点三维坐标（燕Xo脑，衰Yo华，垃Go扒）垦L舞点锯C1喂是点劲C凝在纵轴上的投水影；很点旬C2廊是点难C歇在横轴上的投才影；赢点重C3削是割CC1备与开挖轮廓线贱的交点；利点联C4洗是削CC2必与开挖轮廓线己的交点；弄点佣C6如是点拣C4剑在纵轴上的投户影；检点玩C5蜓是点萄C3牧在横轴上的投及影套；散假设高程不变象，则L踏假设偏距不变缺，则LLCC3秘、LCC4拢为测点蔑按革水平泳方向和铅垂方观向移动场到开挖轮廓题线嚼2.2摧直线段隧道放君样拦简易墙模型余对处于直线段译的隧道，可以烘隧道中线方向矮和偏距方向作炎为坐标轴，以户起始里程作为兼原点，建立独六立平面直角坐涛标系。计算出荷临时控制点的矩里程年K油、偏距扰P趁，用全站仪建联站时，输入测送点坐标为（逐K,P,G暑）形式，达G份为高程。则建贞站完毕后，全点站仪测量出的秧点位数据直接铸显示出里程、钱偏距和高程。的这样可以省略混掉放样时凤坐标反算的欢步骤，大大提待高工作效率。查2.3甜计算器程序尼2.3.1诉缓和曲线段梅坐标反算程序物缓和曲线段坐肉标反算，有前工人总结的复化育辛普森公式，擦所以在本文中畜不加讨论。片2.3.2鞠圆曲线段罚坐标反算程序浅以高青隧道出策口段圆曲线为棵例，厌圆曲线圆心坐学标为（社285880鸟2.510,捧287382革.140跳），半径为肌5500m摩，线间距为蜻4.8观米，缓圆点里拐程为犯DK302+灌932.59娃2锹，圆心与缓圆盆点连线的坐标隐方位角为腿206加°尖26慨′辉17.56拆″，则浸反算程序条如下：用Lbl老0于↲?X:?Y↲tan−1Y−487382.140÷X−2858802.510忙→盛F:F释▶朱DMS:206°26°17.56°−F+180°×2×π×5500÷360((X−2858802.510)2+Y−487382.140)2−5502.4炊杆→喝P:旦质其中方位角的支反算需盈根据象限具体轿计算。也可以套使用讯pol环（）程序。迟2.3.3呼直线段晚坐标反算程序揪以高青隧道为峰例，直线段起痕始里程煌DK296+钢800勤，起始里程隧赚道中线点坐标境为（糕285683颂2.214,衔479559已.469伟），直线段的焰坐标方位角为吉118需°悉53螺′像10.69普″，贫则坐标蛋反算程序钞如下：勇Lbl棒0售↲?X:?Y↲冠Pol赔（熊X杯－塌285683喷2.214汁，梨Y订－强479559朝.469详）↲键J<0捞⇒厘360孝＋姿J汁→瓶J:J>36秘0膛⇒股J译－足360育→捧J:J件→份J悦恳↲章“普K=江”彼:29680议0牛＋究I雹×坑cos六(118母°打53灭′撒10.69蚕″－茂J)月→袜K繁◢踢“荣P=汪”范:I签×访sin(11醉8妇°似53柄′众10.69咬″－显J)委→箩P损◢段2.3.4夹高程计算程序秘以高青隧道为叫例，轨面高程折计算程序“斥L画”：疮Lbl占0寻忘↲锻IfK≥2召96800跨落AndK≤司29价7122:T素hen26论7.155+值（踪K颤－脱296800鱼）茎×0.015鸽→H洲：热IfEnd陵↲贼IfK≥2复97122蒸AndK≤芳297322读:Then翅271.98棍5+涝（河K应－失297122纹）钥×0.015疮－（竟K絮－筹297122薪）田÷50000寒→H株：愈IfEnd合↲……Goto0述2.3.5顺开挖轮廓放样宋程序信以高青隧道三坛级围岩开挖为挂例，隧道断面缴如图齐2.3.5馒，开挖程序如播下：窜图素2.3.5科渴高青隧道精III兴级围岩断面尺木寸典图盆Lbl远0浴钞↲延?K摔:?P:?G炮瓶↲毁Prog抚”安L招”独↲扮“钉YXG=猛”筐:G状－甲H谋－冤2.27瞎◢云渔雨灾闷计算测点到上娱导底板的距离示；填”棚R-O=底”遍:((H＋2.27－G)2+P2)侦克If朽G溪≥储H舅＋宫1.3悼：选Then部Goto群1虎：评Else笑三困涨利用高程划分冤区域，内轨顶揪面少1.3剩米以歉Goto矩2胖：傻IfEnd湿↲菌顺辽令的量上翠的为半径为悦6.92蛙米的同一圆弧渴；Lbl1↲((6.92)2－(G－H－2.27)2)春→孙A:冻冷“歇P-A羡=佩”久:Abs(P刃)姻－含A谱◢架俊柔轰柿计算测点到轮布廓线的水平距玩离慎；女IfG疯≥罢H丝＋愈2.27:T朱hen(解＋匠H蹲＋姻2.27情→酿B:假“脂G-B=弹”岭:G病－瞒B补◢赌储堂计算测点到轮眉廓线的铅垂距筒离亏；存共ElseH昆＋笑2.27算－((6.92)2－(P社“乳G-B=港”帅:B服－堵G傍◢喘IfEnd口洗Goto查0赛↲Lbl2↲妻IfG熔﹥愈H剃－次0.78:T刻hen颂Goto临3扫：林Else泄岩年计算高程在好H倡－兼0.78命至蚊H器＋夹1.3旋之间的弧废Goto设4:诵IfEnd走↲咸棋直版洞结线运用珠表笑3霜，本例中为直菊边墙部分；Lbl3↲为6.89岛－枯0.00蹄－（竹H耀＋库1.3代－贤G瓶）×谋0.29固÷朱2.08从→南A:术瓶貌续煤屠因为是直边墙罗，所以只计算题测点到轮廓祸“暗P-A=丙”豪:Abs(P厦)许－粱A使◢零吨发禽见的水平距离；Lbl4↲偿IfAbs许（察P牺）﹥挎4.85:T痛hen(2.962－(H＋1.07－G)2)王＋帮3.07值→汽H晃＋虎1.07着－(2.962－(Abs（P）－天→坐B:由“姻P-A=哨”泛:Abs(P惕)自－谷A规◢协“中G-B=钥”竭:B尘－锯G宋◢驳Else臭“刮TCM=些”织:H胳－趣0.52赤◢类女舰披计算填充面标伴高体“镜B-G=矛”群:H安＋挤12.87危－(15.32－P2)独战－G◢良IfEnd鹿罪Goto桐0县↲3结语恋以上程序可编闲辑在一起进行颈使用，除了测烟量开挖轮廓线坛和超欠挖之外固，稍加改动后蜜也可以定位衬翅砌台车、仰拱现模板以及放样刷下锚段、专用娘洞室等。在高铃青隧道施工放捏样中，本人使尊用了上述的建嘱站以及放样方歪法并取得了满汗意的效果。通吹常测量上导（摇圆心吉O1均以上长约乌22辈米的轮廓）的邻开挖轮廓线只篮需云15畏分钟左右的时垄间，而且放样染的精度也较高从，大大的提高四了工作效率。参考文献吉[1]停刘楚彦