快速測量法在隧道建設中的運用

摘 要：隧道建設中的測量工作是施工的關鍵，它伴隨隧道開挖的整個過程，直接關系著斷面的尺寸、襯砌端面輪廓的精準以及隧道的貫通。由于隧道建設施工通常處于狹窄、噪聲大、粉塵多的作業環境，且施工過程中各工序間銜接緊湊，必要時還需進行交叉施工，此種環境下，就要采取快速、簡便、有效的方法進行快速測量，極坐標法和三維坐標法都是較為常用的測量方法，本文主要介紹了三維坐標測量法在隧道建設中的實施。

關鍵詞：快速測量；三維坐標；隧道建設；實施

隧道建設中的測量工作直接影響施工安全，施工進度和經濟效益，如何及時、準確的提供有效的測量數據，測量儀器和測量方法便成了重要因素。在隧道施工過程中，快速測量的核心就是要利用點坐標計算出相應的中樁里程與垂直距離，快速測量方法有極坐標法和三維坐標法，三維坐標測量法只需要測量任意位置的三維坐標即可及時計算其偏差，及時快捷。因此，本文主要介紹三維坐標法的測量原理，以及在隧道建設中的運用。

1 三維坐標斷面測量方法

三維坐標測量法具有使用范圍廣、快捷、精確等特點，隧道初期的支護、斷面測量、球面測量等都可以采用三維坐標法。在測量隧道開挖斷面時，若用一個斷面的測量結果來代表一個段落，顯然是不全面的，利用三維坐標測量法克服了這一弊端，能夠全面地反應整個段落任意樁號各個點的超欠情況，為后面的施工工作提供及時的指導。

1.1 極坐標系的建立

1.2 隧道斷面測量

1.3 欠挖的定義和計算

1.4 隧道斷面形式

2 三維坐標段落測量法的實施

2.1 掘進掌子面斷面放樣

第一步需要把隧道的點坐標等設計參數通過程序輸入到儀器中，之后進行放樣操作，通常儀器不直接置于導線點上，而是通過后方交會形式設站，這樣可以避免儀器與掌子面之間的距離過大。在完成儀器站點的設置后，確認三維坐標以及儀器高、方位角等參數無誤后，完成儀器的設站工作。然后，瞄準掌子面測量出儀器站與其之間的距離，計算出掌子面的里程，作為定位掌子面開挖斷面的依據。接著按不同順序測設開挖輪廓線上的點，直至紅色激光確定出第一個點后，做好標記，即完成了一個點位的放樣操作，同理，以下點位的操作亦是如此（如圖4）。

需要注意的是，若掌子面不平，應對點位進行多次測量，給出點的允許偏差，力求精準。每一次的測量結果都要經過修正偏移值后從新測量坐標值，直至偏移值達到允許的范圍內為止。

2.2 斷面測量

斷面的測量工作是利用全站儀內部配置的程序完成的，設站時其中一個程序可用后方交會或者自由測站進行設站，儀器的安置具有隨意性，只要在斷面內即可。啟動測量程序前，確認儀器的三維坐標和設置方位角，參數設定好后，儀器開始工作，在隧道軸線法線的垂直平面旋轉一周，測與各個點的距離和角度，并將測量數據儲存，這樣就完成了斷面的外業測量。另一段，儀器的放置不一定在斷面的垂直面內，為了避免頻繁移動儀器，可在建站前最大限度測出儀器最大量程內所有待測的斷面，通過后方交會測量待測斷面，此方法適用于輪廓規則的斷面。對于表面不平的斷面，要進行多次測量。將得到的數據結果輸入安裝有處理軟件的計算機進行分析、計算、比較，最后得出實測及理論斷面比較圖形。

2.3 圍巖凈空位移量測

圍巖監控測量具有高效、經濟、準確、安全的特點，根據新奧法基本原理可以了解施工中圍巖變形和支護狀況。全站儀自由設站后，通過遠距離測定點的三維坐標，不同時段的坐標記錄儲存好后，再由計算機對測量數據進行處理，從而得到檢測結果，此過程中，三維非接觸測量技術非常關鍵。采用三維非接觸測量新技術具有效率高、數據準的特點，在圍巖凈空位移的測量過程發揮重要作用。三維非接觸觀測系統由全站儀、后至基準點、反射靶標和計算機四個主要部分組成。此外，全站儀還裝有圍巖驗收檢測模塊。在進行觀測時，充分發揮記錄模塊的效能，修正儀器參數，為了數據結果的精準，打開補償器功能。為避免膜片發生傾斜，盡量使用相同的側位。觀測時通過三次重復設站進行測量，然后取其平均值，得到可靠的數據。最后數據由計算機分析處理輸出測量結果。

3 結束語

三維坐標測量法安全可靠、方便快捷、經濟適用，測量坐標后馬上得到偏差值，測量結果準確可靠，能夠及時指導施工，為施工決策提供數據基礎，減少浪費，減少返工，為整個工程提供了基礎保證。隧道的開挖、中掘進放樣、斷面測量、圍巖凈空位移量測、初期支護、混凝土二次襯砌斷面測量，都可采用此測量方法， 方便靈活，為隧道的順利施工提供保障。

參考文獻

[1]顧孝烈，鮑峰，程效軍.測量學[M].上海：同濟大學出版社.2006.

[2]王謙.隧道施工斷面快速測量方法[J].城市建設理論研究.2013（10）.