一种折线隧道高精度控制超欠挖的测量方法与流程

本发明涉及隧道施工，尤其涉及一种折线隧道高精度控制超欠挖的测量方法。

背景技术：

1、在隧道开挖过程中，为了高精度控制超欠挖，通常需要通过精准的测量工作指导隧道的开挖方向及开挖精度，从而确保隧道轮廓满足使用限界要求。

2、对于常规隧道线路，其通常由缓和曲线、圆曲线、直线组成，隧道中心线左右两侧对称；而对于一些大转弯的折线隧道，在转折点处，该里程所对应的隧道轮廓实际并不对称。

3、目前，对于常规隧道的测量，某里程对应的隧道中心线两侧隧道断面均垂直于隧道中心线，通常是通过隧道中心线计算出隧道轮廓线的三维坐标，再进行放样。但对于上述大转弯的折线隧道而言，由于在折线隧道的转弯处，该里程所对应的左右两侧隧道断面并非都垂直于隧道中心线，这就给该类隧道的测量带来难度。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于提供一种折线隧道高精度控制超欠挖的测量方法。

2、本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：

3、一种折线隧道高精度控制超欠挖的测量方法，包括如下步骤：

4、(1)沿开挖方向，将依次连接的隧道断面分别命名为s1、s2、s3断面；

5、在s1断面与s2断面转折处，以隧道中心线左侧的开挖轮廓线转折点o点为基点，分别做s1断面、s2断面隧道中心线的垂线，且分别与中心线相交于a、b点；同时延长上述垂线，并与隧道中心线右侧的开挖轮廓线分别相交于c、d点；隧道中心线左侧的开挖轮廓线转折点j位于所述c、d点之间；

6、在s2断面与s3断面转折处，以隧道中心线左侧开挖轮廓线转折点e为基点，作隧道中心线的垂线相交于g点，延长垂线与隧道中心线右侧轮廓线相交于h点，以隧道中心线右侧开挖轮廓线转折点i为基点，作隧道中心线的垂线相交于h点，延长垂线与隧道中心线右侧轮廓线相交于f点；

7、所述a、b点分别为隧道s1与s2断面转弯的起、止里程点；g、h点分别为s2与s3断面转弯的起、止里程点；对于该两段里程以内的隧道分别进行下一步测算；

8、(2)对于ab段里程的隧道：以隧道右边线cj、jd为基准，以该隧道断面的隧道半径为偏移距离进行偏移，得到右侧隧道的计算中心线；隧道左侧的隧道边线为一点，此时的左侧隧道计算中心线即为实际的隧道中心线；

9、对于gh段里程的隧道：以左侧边线ef为基准，以该隧道断面的隧道半径为偏移距离进行偏移，得到左侧隧道的“计算中心线”；以隧道中心线的右侧边线hi为基准，以该隧道断面的隧道半径为偏移距离进行偏移，得到右侧隧道的计算中心线；

10、(3)根据ab段、gh段里程隧道原隧道中心线所对应的隧道断面分别确定计算中心线左右两侧所属断面；

11、(4)由于隧道中心线两侧的隧道断面分别垂直于计算中心线，当确定好两段隧道的所有计算中心线及所属断面后，通过计算中心线及所属断面计算出两段里程内任意里程所对应的任意轮廓点的三维坐标；

12、(5)通过计算获得的相应里程处任意轮廓点的三维坐标，将其隧道轮廓放样至隧道开挖掌子面上，按照放样点位进行开挖。

13、作为本发明的优选方式之一，所述步骤(1)中，对于隧道a、b点之间的里程，以及g、h点之间的里程，进行下一步测算；该两段里程以外的隧道采用常规方法进行测量放样。

14、作为本发明的优选方式之一，所述采用常规方法进行测量放样指：通过控制隧道中心线及断面轮廓直接进行放样，无需引入计算中心线。

15、作为本发明的优选方式之一，所述步骤(2)中，对于ab段里程的隧道：以隧道右边线cj、jd为基准，以该隧道断面的隧道半径为偏移距离进行偏移，得到计算中心线aj’、j”b；隧道左侧的隧道边线为一点，则通过隧道中心线ak、kb为基准，隧道中心线与隧道边线的垂直距离为偏距进行偏移，得到计算隧道边线ok’、k”o，此时的计算中心线即为实际的隧道中心线；

16、对于gh段里程的隧道：以隧道左侧边线ef为基准，以该隧道断面的隧道半径为偏移距离进行偏移，得到左侧隧道的计算中心线e’f’；以隧道中心线的右侧边线hi为基准，以该隧道断面的隧道半径为偏移距离进行偏移，得到右侧隧道的计算中心线h’i’。

17、作为本发明的优选方式之一，所述步骤(3)中，对于ab段里程的隧道：计算中心线aj’、j”b左侧隧道断面为s1断面，实际的隧道中心线ak、kb右侧隧道断面为s1断面；

18、对于gh段里程的隧道：隧道计算中心线e’f’左侧隧道断面为s3断面，隧道计算中心线h’i’右侧隧道断面为s3断面。

19、作为本发明的优选方式之一，所述步骤(4)中，对于gh段里程的隧道，相应里程内轮廓的三维坐标通过以下具体方法获得：

20、①若计算gh段里程内dkxxx处的轮廓坐标，首先分别确定计算中心线e’f’及h’i’的方位角α1、α2；

21、关于隧道计算中心线e’f’的方位角α1，首先通过以下公式计算o：

22、o＝arctan(y1-y2)/(x1-x2)；

23、式中，x1、y1分别为e’的x、y坐标，x2、y2分别为f’的x、y坐标；

24、其中，在以x为横轴，y为纵轴组成的坐标系中：若o在第一象限，方位角α1＝o；

25、若o在第二象限，方位角α1＝180°-o；若o在第三象限，α1＝180°+o；若o在第四象限，α1＝360°-o；

26、计算中心线h’i’的方位角α2的计算按同样方法进行；

27、②在隧道平面图中获取隧道在dkxxx里程所对应的计算中心线e’f’及h’i’上的隧道中心坐标o1(x1，y1，z1)、o2(x2，y2，z2)，其中z通过设计隧道断面获得；

28、③通过隧道中心坐标及方位角计算该里程内隧道任意轮廓点的坐标；

29、计算隧道左侧任意轮廓点的坐标：通过隧道中心坐标o1(x1，y1，z1)及方位角α1计算该里程左侧隧道的任意轮廓点坐标a左(xa，ya，za)；其中：

30、xa＝1+·osα1；

31、ya＝1+·inα1；

32、a＝1+；

33、b左——对应断面轮廓点a左对应隧道中心线的偏距；

34、h左——对应断面轮廓点a左对应隧道中心线的相对标高；

35、隧道右侧任意轮廓点的坐标：通过隧道中心坐标o2(x2，y2，z2)及方位角α2计算该里程右侧隧道的任意轮廓点坐标a右(xa，ya，za)，方法同上；

36、基于上述a左(xa，ya，za)、a右(xa，ya，za)，获得gh段里程隧道任意轮廓点的三维坐标(x，y，z)。

37、作为本发明的优选方式之一，所述步骤(4)中，ab段里程内轮廓的三维坐标获得方法与gh段里程相同。

38、作为本发明的优选方式之一，所述步骤(5)中，采用全站仪通过计算获得的相应里程处任意轮廓点的三维坐标，将其隧道轮廓放样至隧道开挖掌子面上，按照放样点位进行开挖，以保证该里程隧道净空满足设计要求。

39、本发明相比现有技术的优点在于：本发明克服了折线隧道转折点处，隧道中心线左右两侧断面不对称，测量难度高，精度差等困难，通过模拟隧道“计算中心线”精确计算折线隧道转折点处隧道轮廓坐标，从而提高隧道测量精度，确保隧道限界要求，并提高了工作效率。