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1、圆曲线隧道超欠挖控制测量1、前言目前在隧道施工中,普遍都存在着严重的超欠挖现象。即使隧道施工技术水平较高的国家,也仍有不少隧道的平均超挖达到25-30cm。超欠挖现象已经成为一个普遍存在而且影响隧道成本和隧道结构安全的重要问题。影响隧道超欠挖的因素较多,但主要归纳为四点:①爆破技术;②测量技术;③施工组织管理;④地质条件。本文主要从测量方面阐述隧道超欠挖控制的方法。从隧道施工和隧道结构物本身的立体形状出发,隧道测量的核心任务,其实是在不停的找圆心,因为隧道横断面图就是由不同圆心的圆组合而成的。隧道超欠挖控制测量主
2、要在两个方面:①掘进掌子面断面放样;②断面测量。掘进掌子面断面测量,直接影响到断面的超欠挖。当出现欠挖时,会影响到初期支护拱架的架设,钢拱架不能架立到设计位置,必须进行补炮,这样一来既浪费了炸药,人工工费,还可能使欠挖变超挖。超挖后工程量无形中增大,喷射混凝土量,出渣量,也会随之增大,严重时可影响隧道结构稳定性,以及运营期安全等问题。所以基于以上几点原因,我们应该深刻认识到隧道超欠挖测量的重要性。2、掘进掌子面断面放样首先在靠近掌子面的地方，架设好全站仪，用后方交会定出测站点的三维坐标。在进行炮眼测量。启动仪器，
3、用全站仪激光点打在尽量靠近炮眼理论轮廓线的位置，全站仪返回掌子面上任意一点三维坐标（X，Y，Z）。2.1解算任意点至中桩平距S①求圆曲线圆心坐标X1=Xzy+Rcos（A+90°）Y1=Yzy+Rsin（A+90°）（1）②反算任意点至圆心距离LL=(X-X1)2+(Y-Y1)2③求任意点至中桩距离SS=L-R（注：当S为正则左偏，S为负则右偏）在计算时应注意当隧道设计线与隧道中线不重合时应将R换算为隧道中线半径。2.2求ZY点到该未知点所在断面的中桩弧长F①求F所对应的圆心角θC2=R2+L2-2RLcosθθ
4、=arccos[（R2+L2-C2）÷（2RL）]②求θ对应的弧长FF=Rxθx（π÷180°）2.3计算该任意点对应的中桩坐标X2=X-Sxcos[A±（F÷R）+90°]Y2=Y-Sxsin[A±（F÷R）+90°]（2）2.4计算中桩桩号中桩桩号=ZY桩号+F注：（A为方位角，以上计算过程如图1所示）2.5计算圆心高程已知中桩桩号可以直接计算中桩高程,也可将其编成程序直接调用,在此不在详细说明。2.6计算任意点向炮眼理论轮廓线偏移距离HH=r-PP=a2+b2注:（a为任意点与圆心的高差，b为任意点到圆心的
5、平距，也就是上面所提到的边距s。）当H计算出来后,仪器激光点在该任意点所对应的开挖半径方向移动H距离,得另一点三维坐标,反复以上步骤直到H值很小,在允许偏差范围内,此时激光点位置即可认为是开挖轮廓线上一点。利用此程序还可以放样出开挖断面上每一个炮眼的设计位置。在实际运用中可以配合CASIOfx-4800或4500使用，将其编为程序，并自己设定H值的误差范围。测量中只需输入掌子面上任意点三维坐标和隧道炮眼轮廓线的半径以及其他参数。3、隧道断面测量其测量原理和掌子面炮眼测量基本相同，先把仪器架设在要测断面上，还是用后
6、方交会定出测站点三维坐标，在将仪器照准部制动在法线断面上，启动仪器，让仪器的照准部在隧道法线轮廓上旋转一周，纪录每个点的三维坐标即可。或者将仪器架设在免棱镜范围内任意一点，只要在免棱镜范围内，都可以测量其断面，但是在测量时要注意，测量的点必须是法线方向上的点，所以必须对该断面上的点重复多测几次，直到该点所对的圆心为测量断面的圆心为止，这样每个点就在法线上了。此方法比第一种方法的优点在于不用频繁移动仪器，这样无形中就提高了测量的速度。在实际中掌子面炮眼测量程序可以和断面测量程序共用，但需要改变断面设置参数，其实它们
7、的共同点都是在时刻找圆心，不同点是掌子面炮眼测量其测量断面不固定，在任意变化，而且当掌子面不平时，具有复杂性，它的每一点法线方向都是不一样的。断面测量每个测量断面都是固定的，每个测点必须是同一法线上的点。最后只要把每个断面上测点的三维坐标输入到CAD中成图即可。4、结论该方法在隧道测量中有以下优点。4.1提高测量速度程序编制好后，炮眼测量和断面测量均可在很短时间内完成，最少可以提高一半的速度。4.2放样准确炮眼放样误差可以人为设定，大大提高了放样的精度，这样就可以进一步减少超欠挖，减少质量安全隐患。断面测量全站仪
8、配合CASIOfx-4800或4500可以寻找同一断面上的点，不需要多次架仪器，也就减少了仪器频繁设站的累计误差。5、其他方面应用当隧道开挖后，出现欠挖或者超挖时，必须要确定其超挖或欠挖量，为补炮和喷射混凝土提供依据。仪器可以架设在任意位置，只需测量出欠挖或超挖点的三维坐标，输入计算器炮眼测量程序中就可以得知该断面超欠挖量。以上是圆曲线的计算方法，但是对于任何平曲线其思路
