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1、利用全站仪置镜任意导线点快速标识隧道超欠挖程 序【 】 This paper introduces in tunnel construction by electronic instrument for in any traverse points to a data acquisition, with program of the values of the super owe calculation for super owe dig stickers quickly. Combined with the actual construction of the tunnel at the s
2、ituation is given based on CASIO-4800 calculation program, and greatly reduce the labor intensity, improve the data accuracy and efficiency.【 s 】 tachometer; any place mirror; rapid marks; program1 、工程 概况 宜万铁路堡镇隧道位于湖北省长阳县榔坪镇境内， 为新建宜 万铁路第二长隧道。隧道为左右两单线设置，其中左线 11563 米 ，右线 11595 米 ，左右线间距 30 米 。我经理部施工左线
3、出口 5924 米 施工任务， 起止里程为 DK75+800 至 DK81+724 ， 隧道采用钻爆法开挖，有轨运输。2 、隧道开挖产生超欠挖的危害众所周知，钻爆法开挖隧道，超欠挖将无法避免，若开挖施工中产生大量的超挖， 将会大大的增加项目施工成本。 因施工中 产生的每方超挖都必须用同等体积的砼来回填， 坑凹处必须用喷 射砼来补填。 若在施工中严格控制超挖必将引起欠挖， 而隧道施 工欠挖是不允许的。 大量欠挖的存在会严重影响施工进度， 同时 会引起成本成倍地增加。 所以隧道施工在欠挖与超挖之间存在一 个最佳的结合点问题。准确，快速地标识出超欠挖，及时对欠挖 进行处理，是现场顺利组织施工的前提。
4、 3 、传统标识超欠挖的 方法及使用本程序的优点在隧道超欠挖标识方面， 传统的做法就是利用激光导向仪或 经纬仪配合水平仪控制方向和标高， 用人工拉五寸台的方法来进 行。但是这种标识方法的标识速度很慢， 而且对于拱腰至拱顶之 间的欠挖很难准确测量。 本计算程序的特点就是利用全站仪或断 面仪，置镜于任意导线点上进行数据采集， 再将数据输入到本程 序之后就能计算出前视点的超欠挖值，其精确度可以达到毫米。 能达到快速、准确标识的目的，具有很强的实用性。4 、快速标识超欠挖程序的算法4.1 隧道断面内局部坐标系的建立以堡镇隧道W级围岩的开挖断面为例建立图示局部坐标系。 在测量过程中，若已知前视点相对于线
5、路中线的距离 E 和该点 至内轨点的高度 C ，则测点的坐标为（ E ， C ）。当 C ? H 1 时，测点位于 AF 段，计算出测点至圆心 O 1 的 距离再减去半径 R 1 , 即可求出该测点超欠挖值，正值为超挖， 负值为欠挖。当H 1 v C v H2时，测点位于AB段，计算出测点至圆 心 O2 间的距离再减去半径 R2 ，即可求出该测点的超欠挖值， 正值为超挖，负值为欠挖。当 H 3 v C v H2 时 , 测点位于 BC 段，计算出测点至圆心 O3 间的距离减去半径 R3 即可以求 出该点的超欠挖值 , 正为超挖 , 负为欠挖 . 当 C v H3 时 , 测点位于直线 CD 段
6、内 , 用 E 值减去线段 CD 内对应 H 高度 的 X 坐标 , 即可求出该测点的超欠挖值。纵上可知，要求出测点的超欠挖值关键在于求出测点的 E 值和 C 值。求 E 、 C 值就必须求出测点对应线路中线的里程 和高程。于是测点的超欠挖就转化为求任一测点对应的线路中线 的坐标关系。4 2 圆曲线段内任一测点对应线路的关系以堡镇隧道 39 号曲线为例。 为了方便施工测量， 建立如图 所示以直线段线路里程为 X 坐标，曲线偏角方向为 Y 坐标的局 部坐标系。根据曲线要素以及曲线坐标公式可以求出 YH ， HY 所对应圆心点的坐标（如图四中所示）。当测点的 X 坐标值位 于 YH 及 HY 点
7、X 坐标值之间时，该测点位于圆曲线内。对于 圆曲线内的点与线路的关系是很好求的。测点的 E 值为：测点与圆心的距离减去圆曲线半径 R 。由 于隧道开挖断面的对称性， E 值可取绝对值。测点对应的里程为： YH 点里程减去角度 K 对应的弧长。4.3 缓和曲线段内任一测点对应线路的关系。如图四所示， 当测点的 X 坐标小于 HY 点的 X 坐标时， 测 点位于缓和曲线内。缓和曲线段内测点对应线路的关系非常复 杂。要精确求出测点与线路的关系可采用复化辛生公式进行区间 积分来精确计算。本文依据线路曲线半径大，测点离线路近（最 远不超过 4 米），欠挖控制精度要求不太高的特点，采用一种 近似的算法。
8、经检算， 在 JD39 段曲线内用这种方法计算出的超 欠挖值与其实际值的误差在 3mm 以内。这种精度完全能达到开 挖控制的要求。测点的里程：近似把测点的 X 坐标看作里程。测点的 E 值：测点的 Y 坐标减去测点里程对应线路中线点 的 Y 坐标 4.4 直线段内任一点对应线路的关系。如图四中所示，当测点的 X 里程小于 ZH 点里程时，测点 位于直线段内。在直线段内测点与线路的关系是很简单的。测点的 E 值：测点的 Y 坐标 测点的里程：测点的 X 坐标6 堡镇隧道 DK81+362DK80+267 段基于 CASIO-4850 计 算器的欠挖程序堡镇隧道在该段里程内衬砌类型全为普通 IV
9、级，各圆心及 HY ， YH 坐标见图四所示，线路曲线要素见线路 平面图，线路坡度见线路纵坡图。该里程段覆盖有圆曲线、缓和 曲线、直线具有代表性LbI ODegQSH:G:X:Y:M:NI=0:J=0Pol(X-M,Y-N)K=J+180-QRec ( s ， k )U=X+IV=Y+JU 81362 cis:“ HCX ” ?GOTO 0 ?U 80801.838 GOTO 2 ?U 80651.859 GOTO 3 ?U 80267 GOTO 4 ?LbI 2Poi(U-80726.855,V-2000.469)O=JE=I-RPoi(80726.855-81256.593,2000.46
10、9-547.407)K=J+180-QC=G+H-797.43-(81794.177-K n R/180) X 0.015GOTO 5LbI 3E=V-(U-80651.859)3/(6 X 2000 X 150)C=G+H-797.43-(81724- U) X 0.015LbI 4E=VC=G+H-797.43-(81724- U) X 0.015GOTO 5LbI 5E=C 7.27 cis:“ QW= ” :W= ?GOTO 0 ?C 5.63 cis:“ QW= ” :W= -3.65 ?C 3.33 cis:“ QW= ” :W= -8.92 ?GOTO 0 ?C - 1.29 c
11、is:“ QW= ” :W=E-(3.456+C X0.166/3.33) ?GOTO 0 ?说明： Q ：前视点的顺拨角； S ：前视点的距离 H ：前视点与视线高间高差； G ：架境点的视线高 X ：架境点的 X 坐标； Y ：架境点的 Y 坐标 M ：后视点的 X 坐标； N ：后视点的 X 坐标W ：前视点的欠挖值。“ + ”为超挖；“ - ”为欠挖。程 序中未考虑前视点的仪高， 若存在仪高时，实际超欠挖应与仪高 相加。结语：这种隧道超欠挖快速标识方法， 在操作时可根据隧道实际情 况对程序进行修改。 该程序在宜万铁路堡镇隧道的施工中得到应 用。使用本程序后， 技术人员能够快速准确地掌握了超欠挖信息； 现场管理人员能及时对欠挖进行处理。 测量仪器可置境于任一导 线点上的优势，在隧道施工中表现得淋漓尽致，实用效果良好。注：文章内所有公式及图表请以 PDF形式查看。