1、浅谈隧道工程施工中测量放样摘要：测量工作伴随隧道开挖的整个过程,因洞内条件的限制,洞内开挖断面的测量放样工作占用的时间不少,直接影响着隧道的施工安全、进度。在隧道施工中如何对超欠挖进行有效控制,一直是值得探讨的问题。本文通过施工坐标法将地面曲线的计算方法、隧道施工有机地结合在一起, 利用此方法施工, 可以减少技术人员的工作强度。流程。 关键词：隧道开挖；施工坐标；施工测量；放样 Abstract: The measurement of working with tunnel excavation of the whole process, because of the limited cond
2、itions, tunnel excavation section surveying setting-out work take time, directly affects the construction safety of tunnel, progress. In construction of tunnel over break how to control effectively, has been a problem that is worth to discuss. The construction method of coordinate ground curve calcu
3、lation method, tunnel construction are organically combined together, using the method of construction, can reduce the work intensity of staff of technology. Key words: tunnel excavation; construction coordinate; construction measure; lofting 中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号： 引言 随着社会经济的发展以及工程设计水平的提高，隧道的建筑结构形式
4、已经被越来越广泛的采用。针对隧道不同的断面尺寸和不同的开挖施工方法，如何快速、及时、准确地提供测量成果，以有效提高开挖面轮廓线放样的精度和效率，采用何种放样的方法显得尤为重要。伴随着全站仪及可编程计算器的普及与应用，如今的隧道施工放样，提出隧道施工的坐标法, 此方法将地面曲线的计算方法、隧道施工有机地结合在一起, 利用此方法施工, 可以减少技术人员的工作强度。这样的测定方法，具有测量精度高、速度快、适用性强、操作简便和所需人员少等优点。 一、常用的开挖轮廓线放样方法 在隧道开挖放样中，使用最多的是中线法、五寸台法以及先确定断面圆心再画出圆弧的方法等等。这些方法均受到隧道掌子面不平整，掌子面左右
5、不垂直于线路，上下不垂直于水平面的影响。随着隧道施工工艺的不断发展，隧道的设计过程中由于考虑到空间利用率、 开挖工程量和力学因素等原因，现如今大断面隧道一般都采用圆弧形断面形式。圆弧形断面又存在单圆断面和多圆断面两种断面形式。单圆断面开挖轮廓线放样比较简单，但是多圆断面由于弧段较多，给开挖放样带来一定的困难。多圆断面的开挖放样如按照以往的放样方法，就很难准确标定出开挖轮廓线的位置并使之达到设计的精度要求。坐标法所要达到的目的, 就是简化地下曲线计算的不规范化, 从而提高工作效率。此方法的优点是, 对于圆曲线、缓和曲线或者带有不完整缓和段的回旋线而言, 都可以利用此方法进行。 二、方法的提出 在
6、公路、铁路习惯上利用点位的里程来表示一个点在线路上所处的位置关系, 坐标法就是从这一点出发, 进行计算的。首先要以选取基本桩距为基础, 在地下曲线的计算中, 同样需要确定桩距。桩距的选取, 实际上选择地下曲线弦线长度或者衬砌台车长度时, 就是两点间桩距的确立。当弦线长度与桩距相等时, 即可借鉴地面曲线计算时的桩距, 引用到地下曲线的测量中。对于桩距, 在地面测量时, 是根据路线的等级或地形条件要求预先规定好的, 而在地下曲线测量时, 需要根据地下曲线的线形来具体计算得到。 2.1 桩距的选取 下面介绍地下曲线弦线长度的计算, 在此仅介绍圆曲线弦线长度的计算, 缓和曲线的计算可以参照与缓和曲线连
7、接的圆曲线的弦线长度计算结果。在计算时可将圆曲线分成 n 等份, 当每等份的弦线长度与弧长相等时, 即可达到要求。可采用循环方法得到弦线长度的计算公式。设圆曲线的半径是 R (以圆曲线的内侧半径为准) , 曲线的转角是, 当曲线分解成 n 等份时, 弦线与弧线长度相等, 公式表示如下: (1) 答解上式可通过循环计算得到, 循环计算可以利用计算机或可编程计算器来实现。现给出基于 CASIO 可编程计算器的程序如下: N= 0:Lbl1 N= N + 1 RA/180N- 2Rsin(A/2N )0.001=B =N L= AR /180B Goto1(2) 通过上述循环程序可得到弦线长度和圆曲
8、线的等分份数。弦线长度 L 为圆曲线最大的以直代曲的长度,可根据隧道的具体情况来确定曲线计算时的桩距 l0,桩距 l0 要小于等于 L 值。当桩距 l0 确立后,即可按照地面计算曲线的方法, 进行计算。为了达到与地面计算的统一, 可取 l0 的值为 10、20 等整数,并尽量与地面路线的桩距相同,使得地上、地下的桩距一致。也可视具体的地下施工情况,选取特定的桩距数值。 2.2 计算方法 下面介绍一下如何计算中线逐桩坐标, 将平面线形分解为直线段、圆曲线段、第一缓和曲线段(含缓中圆)和第二缓和曲线段。应用此方法时, 如果线路中没有直线段, 需另行计算切线的坐标方位角。 2.2.1 直线段道路中线
9、逐桩坐标计算 图 1 如图 1 所示, 对于图中点 HZi- 1 至点 ZHi 为直线, 坐标计算公式如下: Xi= XHZi-1 + DicosAi-1,i Yi= YHZi-1 + DisinAi-1,i (3) 式中: Ai- 1, i 为线路上 JDi-1 至 JDi 的坐标方位角;Di 为所求桩点至 HZi-1 的距离; Xi- 1、Yi-1 为 HZi- 1 点的坐标, 通过给定或计算获取。 其中从道路起点开始计算逐桩坐标时, 将 HZi-1 点的坐标用起点的坐标值进行替换即可。 2.2.2 圆曲线段道路中线逐桩坐标计算 如图 1 所示,JDi+1 为圆曲线, 先根据直线坐标求解方
10、法计算, 假如缓和曲线的坐标已经计算完毕, 可以根据 HZi-1 得到 ZYi+ 1 的横纵坐标Xi+1、Yi+1。有了直圆点的坐标, 就可以利用坐标的平移旋转公式计算圆曲线上的逐桩坐标。在计算时, 仍然利用圆曲线测设时的计算结果。利用公式计算圆曲线切线支距法的坐标 x、y, 坐标值都为正, 为了达到坐标的统一, 将圆曲线的切线支距计算结果作以调整。x 的值不变,当曲线左转时在 y 值前加负号,右转时,y 值不变。此规定适合于下面的计算。坐标的计算公式为: Xi+1=Xzyi+1+cosA,i i+ 1- sinA,i i+ 1xi+ 1 Yi+1=Yzyi+1+sosA,i i+ 1 +si
11、nA,i i+ 1yi+ 1(4) 式中: xi+1、yi+1 为利用切线支距法计算出来的圆曲线坐标; XZYi- 1、Yi+ 1 为 ZYi+ 1 点的坐标; A,i i+ 1 为 JDi 至 JDi+ 1 的坐标方位角; Xi+ 1、Yi+ 1 为 JDi+ 1 处圆曲线的最后计算坐标。 2.2.3 第一缓和曲线(含缓中圆)段道路中线逐桩坐标计算该公式可以计算第一缓和曲线和整条圆曲线。首先利用公式计算出缓和曲线的切线支距法的坐标值。坐标平移旋转公式为: Xi =XZY+ cosAi- 1,i- sinAi- 1,ixi Yi =YZY i+ sinAi- 1,i+ sinAi- 1, iY
12、i 2.2.4 第二缓和曲线段道路中线逐桩坐标计算 首先按照公式计算出缓和曲线的切线支距法坐标值, 坐标平移旋转公式为: Xi=XHZi +cosAi+ 1,i- sinA i+ 1,ixi Yi=YHZi +sinAi+ 1,i+ sinAi+ 1, iYi 式中: XHZi、YHZi 可根据缓和曲线的切线的长度和 JDi 到 JDi+ 1 的坐标方位角进行计算得到。 三、结束语 本文提出的坐标法, 是对传统计算方法的革新,可对现场的技术工作起到事半功倍的作用。也希望现场的技术人员提出宝贵意见。参考文献 1刘兰利.坐标法隧道开挖轮廓放样在厦门云顶隧道施工中的应用J.铁道建筑技术，2004,(1):95-98. 2刘云.一种用于隧道开挖精确放样的算法J.石家庄铁路职业技术学院学报,2009，8(1):1-6. 3张项铎,等. 隧道工程测量M .北京:测绘出版社, 2003. 4刘宝全.工程测量M.哈尔滨: 哈尔滨地图出版社, 2004.
