关于CASIO系列编程计算器在隧道断面测量中的应用

关于CASIO系列编程计算器在隧道断面测量中的应用：
隧道断面施工放样测量的快速方法，
作者：米跃光
（杭州路达公路工程总公司：20省道桐庐段改建工程S202段项目部）
摘要：隧道施工断面测量工作，不需要专用软件，采用立面坐标法就能及时为施工提供可靠的测量数据，准确的指导施工。三维坐标法，只需测量隧道断面内任意位置的三维坐标即可计算其偏差。
关健词：隧道断面放样测量：立面坐标、三维坐标段落法。
一、前言                  隧道施工中各种工序衔接紧凑，平行作业，交叉施工的工序很多，且洞内作业面狭小，排风不畅，空气质量差，红外线测量仪器的反射信号太弱，往往无法进行测量放样工作。测量放样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。为满足测量放样工作的需要，需选择关健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放样工作条件。若测量工作占用时间过长，将直接影响工程进度和经济放益。在洞内测量必需使用免棱镜全站仪，配合CASIOfx-4800P计算器进行施工放样测量，使用起来非常方便，操作简单，数据准确可靠。
二、CASIOfx-4800P计算器编程方法：
1、  直线段隧道断面：
在直线段上选任意点B作为起算点，已知直线段方位角BC，A点就是我们在隧道断面中所测点的三维坐标点，用坐标反算求得BA的方位角。通过两点方位角之差a和BA的距离，解直角三角形可得BC距离L和AC距离b。B点的桩号加L等于测量点对应的桩号。b就是我们所求点隧道断面的宽度，高程为A点实测高程。如图：
     
程序文件名：SD-ZD（隧道直线断面）
程序：B“X0”：C“Y0”：A：K“L0”：Lbl 0：{D,E}：D“X1”：E“Y1”：
Pol(D-B,E-C)：F=I：J≥0＝＞J=J≠＝＞J=J+360：
⊿W=J-A：G“B0”=FSinW▲L=FcosW+K▲
⊿H=（L-K）O“I0”÷100+Q“H0”：S“H1”=√(R2-G2)+H▲Goto 0
说明：X0,Y0,A---起点坐标及方位角。  L0----起点桩号。  X1，Y1----计算点坐标。
      B0----计算点到中线的宽度。     L-----计算点的里程桩。 
      I0-----路线纵坡﹪。(上坡为正,下坡时为负)  H0----遂道园心处的高程。
     I，J---计算器内部转换符号。     H1----计算点的高程计算值。(与实测高程对比)
计算实例：X0=679.969   Y0=179.471   L0=K1+580    A=142°27′06″  I0=1.05﹪
          H0=45.83      R=5.8  
        1.计算:X1=663.0     Y1=196.0
          计算结果:B0=-2.764(在线路左侧).  L=K1+603.527.  H1=51.176
        2.计算:X1=659.0  Y0=190.0
计算结果:B0=2.764(在线路右侧).  L=K1+603.042.  H1=49.814
 2、  缓和曲线段隧道断面。
在缓和曲线上求任意点的法线方向十分简单，但要求测点对应那个桩号法线上的点，相对比较复杂。采用近似法，完全可以满足测量精度要求，在测站前后的线路上，各选取一距离合适的点作为计算起点，再把两点当作直线看，按直线段程序进行计算即可。测点如下图：
  
 
3、  圆曲线段隧道断面
在圆曲线上选任意点B为起算里程，坐标反算分别求得测点A，起算点B，到圆心O的距离和方位角，两方位角之差（OA-OB=a）和半径计算曲线L，B点里程加L等于C点里程，测点A至圆心的距离减圆曲线半径等于测点至中线距离b。见下图：
 
程序文件名：SD-YD（隧道圆曲线断面）
程序： B“X0”：C“Y0”：P”R0”：D“X1”：E“Y1”： K“L1”：
 Lbl 0：{F,G}：F“X2”：G“Y2”：Pol(D-B,E-C)：T=J：
Pol(F-B,G-C)：W=J：A=Abs（W-T）：
L“L2”=πPA÷180+K▲
M=√（（G-C）2+(F-B)2）:N“B2”=P-M▲
H=（L-K）O“I0”÷100+Q“H1”：
S“H2”=√(R2-N2)+H▲Goto 0
说明：X0,Y0---园曲线园心坐标。  R0----园曲线半径。  
X1，Y1，L1----园曲线计算起坐标与相应里程桩号。
H1-----计算起点桩号隧道断面园心处的半径。
X2，Y2------计算点的实测坐标。
L2-----计算点实测坐标换算后的里程。
R-----隧道断面半径
      B2----实测坐标换算后相应里程到中线的宽度。      
      I0-----路线纵坡﹪。(上坡为正,下坡时为负)  
      I，J---计算器内部转换符号。    
H2----计算点的高程计算值。(与实测高程对比)
计算实例：X0=5933.769,      Y0=8501.474,     R0=410 ,    
          X1=6028.308 ,      Y1=8102.522 ,   L1=K1+210.927 ,    H1=45.00
          R=5.8(隧道断面半径),   I0=1.05﹪,
计算1.X2=5822.913,   Y2=8111.941,
             结果:L2=K1+419.9998,   B2=4.999,  H2=50.135
计算2.X2=5820.1765,  Y2=8102.323,
结果:L2=K1+419.9996,   B2=-4.9999,  H2=50.135
 
三、总结：
三维坐标段落法适合于施工中隧道开挖断面放样测量，可做到那里需要，测后马上出结果，一次置镜能有效地测量全段落的特征点和任意点，可根据断面的大小与点数的频率进行测量放样。该方法也适用于初期支护、二衬施工的断面放样测量。
本人是从事多年测量工作的测量工作者，有丰富的施工测量工作经验。利用CASIOfx-4800P编程，总结了一些在公路施工测量中非常方便的测量程序。如：利用高程进行边坡开挖确定开口线的计算程序，一套能计算直线、缓和曲线、圆曲线、卵形曲线中线逐桩坐标在及任意边桩的程序，有感兴趣者请发电子邮件至MYG57@163.COM与本人联系。
 
 
 作者：米跃光
2007年3月17日星期六
 




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