浅谈隧洞放样及断面测量

蒋彦平、刘磊

摘要：隧洞施工离不开放样与断面测量，近年的科技高速发展，也带动了测量行业的发展，测量仪器更新换代非常快，附属计算器和测量软件也层出不穷，传统断面测量在慢慢淡出人们的视线。全站仪，计算器，测量软件，AutoCAD等测量组合大显身手。

关键词：隧洞；全站仪；断面测量

1、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，如排风不畅，空气质量差，红外线测量仪器反射信号太弱，往往无法进行测量工作。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。如何及时、准确的提供测量成果，使用的仪器和方法便成了重要因素。外业可采用全站仪配fx-5800计算器或是隧道断面测量软件来完成开挖线放样工作；用全站仪进行外业数据采集后，再对采集的数据进行分析。数据分析可用软件配合AutoCAD来完成内业超欠挖的计算；快捷、便利、效率高。

2、测量主要原理

现在全站仪自带计算功能，测量出距离和角度（极坐标），它本身自动就会计算出三维坐标（X,Y,H），将三维坐标输入相应的计算器（如fx-5800）或是通过蓝牙传输到手机软件中（如测量员软件），随时随地计算出所测点的里程，偏距，高程及超欠挖情况，如图1。全站仪具有储存功能，他可以把外业测量数据储存在仪器里，外业测量完成后进行统一内业处理。

3、放样、测量前的其他工作

（1）控制测量

在隧洞内不管是放样还是测量，都得有准确地点位坐标，这就是所说的控制测量所解决的问题。通过精密控制测量，从洞外的已知点把坐标准确地引测到洞内用于放样和测量工作。

（2）程序的编写

首先介绍fx-5800计算器的程序编写。此计数器有强大的编辑功能，几乎所有的线路都可以通过它来实现。现就简单直线圆形隧洞超欠挖程序编写如下：

？X:？Y:？H:X-5000.000→A：Y-40000.000→B：POL(A,B)：ifJ>0 Thrn J+0→F：Else J+360→F：if End◢（计算出方位角）；

F-α→K：→E：E×ABS（）→I：“LC”：I◢(α为隧洞方位角，LC为里程)；

E×→G：“PJ”：G（计算出偏距）；

h-I×+△H→Q：“ZXGC”：Q◢（特征点高程）；

“CQW=”：◢(超欠挖)；

常用的计算器还有fx-9860道路之星，这是一款比fx-5800更高级更智能的计算器。它自身带有基本的程序，在测量前编入断面图，输入线路要素即可使用。常用的手机软件有“测量员”和“道路测量员”，它们是通过手机蓝牙和全站仪蓝牙连接起来的，实时测量，实时计算。

4、放样

隧洞开挖前必须进行测量放样，在掌子面上标出开挖线和炮孔位置。为满足测量工作需要，需选择关键工序工作面污染小的时间，停止一些次要工序 , 提前加大排风来满足测量工作条件。若测量工作占用时间过长，将直接影响工程进度和经济效益。放样前首先是架设仪器，建站，建站完成后打开激光进行放样，在掌子面上测量三维坐标，通过计算器或是软件计算出所测点到设计开挖线的距离，即超欠情况，调节制动螺旋，继续测量、计算，直至所测点在设计开挖线上，即超欠挖为0，标记，测量下一个点。放样开挖线后要放样炮孔位置。根据技术要求放样即可。当放样完成后要对所放样点进行抽查测量，看是否放样正确。抽查完后对上一个班所开挖断面进行测量，检查是否有欠挖点。

5、断面测量

传统的测量方法和工具，每架设一次仪器只能测设一个断面，现在的全站仪三维坐标测量可以在一个测站上能测多个断面，大大节约了时间，提高了效率。首先在需要断面测量的隧洞段架设仪器并设站，打开激光和免棱镜模式，一个人用手电照射指引所测断面上的点，全站仪根据手电筒指引照射，一一采集断面点，测量点间距≦1m，间距越小越好。如图1所示。

6、内业处理

外业完成后，即进行数据的内业处理。内业处理一般包括以下几个方面的工作：实测断面图的绘制；实测断面面积计算；实测断面与设计断面的线性比较值，即实测断面各点与设计断面相应点的位置比较；超欠挖面积计算；超欠挖方量的计算等。这些工作通过Excel表格和AutoCAD软件组合基本都能实现。

（1）先把全站仪中储存的数据通过专用内存卡或数据线下载到电脑上，下载的时候注意选择自己所需要的数据格式（如txt格式）,

（2）把所下载的txt格式数据转换成三维坐标（X、Y、H）,再把三维坐标通过Excel表格公式或是其他软件成批次转化成小坐标：里程、偏距、高程（S、P、H）的形式。再在Excel表格中用连接符号把P和H联系起来，形成AutoCAD能识别的格式。

（3）在AutoCAD中按照实际尺寸画好隧洞设计断面（可另存一份以备重复利用），并通过新建坐标系的方法把隧道断面圆心或是特征点处的偏距定为0，H坐标定为通过理论计算的该里程断面圆心或是特征点处的高程。这一步是为了把设计断面跟转换的实测数据联系起来。

（4）选择同一断面的数据并复制，此时再回到AutoCAD中点击多段线命令，然后把光标移动到输入栏中，单击右键再选中粘贴或直接按下Ctrl+v敲回车键，此时该断面轮廓便展绘在AutoCAD图形中（如图1），同理，绘制其余断面图，并标清桩号。

（5）接下来，可以用AutoAutoCAD中的标注命令对隧洞的超欠挖情况进行查看。并计算或查询超欠挖面积和超欠挖方量。

7、结束语

在隧洞施工中，我们应用如上方法测量隧洞断面及放样，可做到那里需要测测那里，一次置镜能有效的测量全段落的特征点和任意点的超欠挖情况及放样点位，人和仪器都不需要到开挖面下去，安全上也得到了保障。该方法也适用于初期支护、二衬施工的断面测量。不仅取得了很好的经济效益，而且减轻了技术人员繁重的内业计算，提高了工作效率，

参考文献：

[1]GB50026-2007，工程测量规范[S]

[2]SL52-2015，水利水电工程施工测量规范[S]

[3]李青岳，等.工程测量学[M].测绘出版社

[4]武汉测绘学院编写组 测量学[M].测绘出版社.1989