CN111060081A

CN111060081A - 一种隧道断面放样方法

Info

Publication number: CN111060081A
Application number: CN201911293855.7A
Authority: CN
Inventors: 商科军; 杨旻; 寇卫国; 李光均; 孙一琳; 王云峰; 付强; 马晓轩; 罗刚; 刘贺; 童伟伟; 王璐; 胡小龙; 王良猛
Original assignee: Shanghai Civil Engineering Co Ltd of CREC; First Engineering Co Ltd of Shanghai Civil Engineering Co Ltd of CREC
Current assignee: Shanghai Civil Engineering Co Ltd of CREC; First Engineering Co Ltd of Shanghai Civil Engineering Co Ltd of CREC
Priority date: 2019-12-16
Filing date: 2019-12-16
Publication date: 2020-04-24

Abstract

本发明公开了一种隧道断面放样方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤S1、建立隧道断面测量数学模型；步骤S2、通过全站仪测量出的数据以及建立的隧道断面数学模型进行隧道断面自动采集；步骤S3、对隧道断面进行自动放样。本发明的优点在于：实时显示隧道超欠挖，可快速进行隧道断面数据采集；实时显示隧道超欠挖，可快速进行隧道开挖轮廓线放样；能够降低人工劳动强度，提高工作效率，降低工程施工成本。

Description

一种隧道断面放样方法

技术领域

本发明涉及铁路建设领域，特别涉及一种基于隧道断面全站仪的自动放样方法。

背景技术

国内目前隧道断面放样采用全站仪测量，测量后，在计编程计算器中输入测量出的三维坐标，进而反算出放样点偏差，放样速度慢；隧道断面测量采用全站仪或断面仪测量，数据后处理任务繁重。

国内目前部分项目使用了徕卡全站仪机载断面测量软件(由徕卡上海技术中心开发)，可以实现隧道断面放样和测量，但此软件价格昂贵，不利于大面积推广应用。

目前少部分项目采用了三维扫描仪测量隧道断面，但三维扫描仪不适用于隧道断面放样，只可进行隧道断面测量，且三维扫描仪价格昂贵，不利用推广应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种隧道断面放样方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种隧道断面放样方法，包括如下步骤：

步骤S1、建立隧道断面测量数学模型；

步骤S2、通过全站仪测量出的数据以及建立的隧道断面数学模型进行隧道断面自动采集；

步骤S3、对隧道断面进行自动放样。

步骤S1中，隧道断面测量数学模型为隧道断面测量直角坐标系。

步骤S2中，控制全站仪自动测量隧道轮廓点，通过建立的隧道断面测量数学模型，调用徕卡全站仪测量指令控制仪器自动进行隧道断面点坐标采集。

步骤S3中，自动放样包括控制全站仪自动放样隧道开挖轮廓点，通过建立的隧道断面测量数学模型，调用徕卡全站仪测量指令控制仪器自动进行隧道断轮廓点放样。

根据徕卡指令，读出全站仪内储存的线路中心坐标，计算出仪器中心坐标距采集点的施工坐标系坐标方位角，发送仪器指令，使全站仪望远镜旋转到采集点的方向，进行测量；根据测量出的坐标，反算测量点的实际施工里程，若实际里程与指定里程相差小于指定的数值，则接受此测量点坐标；若实际里程与指定里程相差大于指定的数值，则进行里程修订，进行重新测量。

本发明的优点在于：实时显示隧道超欠挖，可快速进行隧道断面数据采集；实时显示隧道超欠挖，可快速进行隧道开挖轮廓线放样；能够降低人工劳动强度，提高工作效率，降低工程施工成本。

附图说明

下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明隧道断面坐标系定义图(O1为坐标系原点)；

图2为本发明因隧道超挖产生的设计测量里程与设计里程偏差示意；

图3为本发明因隧道欠挖产生的设计测量里程与设计里程偏差示意；

图4为实测点与隧道开挖轮廓线关系图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

本发明所要解决的技术问题是通过对课题的研究，建立隧道断面测量数学模型，通过全站仪测量出的数据及建立的隧道断面数学模型，进行隧道断面自动采集；隧道断面自动放样；

一种隧道断面全站仪智能应用方法，包括：

隧道断面测量模型建立；

隧道断面自动采集；

隧道断面自动放样；

其中隧道断面测量模型为测量坐标系，在此模型上进行隧道超欠挖计算。

隧道断面自动采集为控制全站仪自动测量隧道轮廓点，通过建立的隧道断面测量数学模型，调用徕卡全站仪测量指令控制仪器自动进行隧道断面点坐标采集。

隧道断面自动放样为控制全站仪自动放样隧道开挖轮廓点，通过建立的隧道断面测量数学模型，调用徕卡全站仪测量指令控制仪器自动进行隧道断轮廓点放样。

参见图1，隧道断面全站仪智能应用，具有：

以X轴为纵轴，Y轴为横轴，左线中心及轨面高程为原点的坐标系。

设线间距长度为D1，O1至Y轴的垂距为D2，则把以O1为原点的坐标系坐标转换为以左线中心及轨面高程为原点坐标系坐标为：

x_左＝D1/2

y_左＝-D2

其中：

x_左代表以左线中心及轨面高程为原点的坐标系X坐标

y_左代表以左线中心及轨面高程为原点的坐标系Y坐标

参见图2及图3，隧道断面全站仪智能应用，具有：

隧道断面点坐标自动采集功能。

根据以左线中心及轨面高程为原点坐标系的隧道断面等间隔采集点坐标 (x,y)，采集点的里程已知、x为距离轨面高程的距离、y为距离左线的垂距，可反算出采集点的施工坐标系坐标，通过编程，计算出此采集断面上所有点的施工坐标系坐标。

根据徕卡指令，读出仪器中心坐标，计算出仪器中心坐标距采集点的施工坐标系坐标方位角，发送仪器指令，使全站仪望远镜旋转到采集点的方向，进行测量。根据测量出的坐标，反算测量点的实际里程，若实际里程与指定里程相差小于指定的数值，则接受此测量点坐标；若实际里程与指定里程相差大于指定的数值，则进行里程修订，进行重新测量。

参见图4，隧道断面全站仪智能应用，具有：

隧道断面自动放样功能。

已知实测点在以左线中心及轨面高程为原点的坐标系坐标为(x_测，y_测)，根据图所示，实测点在隧道开挖轮廓线之外，计算此实测点距离轮廓线的距离公式为：

若D>0，则实测点为超；若D<0，则实测点为欠。

在图4所示的隧道放样中，根据实测点、O1、O2-1、O2-2及O3在图4所示的坐标系中的坐标，计算出O1至实测点方位角、O2-1至实测点方位角、O2-2 至实测点方位角、O3至实测点方位角，则计算实测点的超或欠有四种情形，分别为：

(a)0≤O1至实测点方位角≤sdf3或sdf2≤O1至实测点方位角<360时，实测点的超或欠计算公式为：

若D>0，则实测点为超；若D<0，则实测点为欠。

(b)若sdf2<O2-1至实测点方位角≤sdf1时，实测点的超或欠计算公式为：

若D>0，则实测点为超；若D<0，则实测点为欠。

(c)若sdf4≤O2-2至实测点方位角<sdf3时，实测点的超或欠计算公式为：

若D>0，则实测点为超；若D<0，则实测点为欠。

(d)若sdf4<O3至实测点方位角<sdf1时，实测点的超或欠计算公式为：

若D>0，则实测点为超；若D<0，则实测点为欠。

采用上述的方法后，

1、实际隧道采集点的里程距设计采集断面里程较差基本控制在0.2m以内，比传统的人工测量断面的里程精度有较大的提高(人工测量断面的里程精度一般再0.5m-2m之间)，利用隧道断面测量软件，更能精确的反应隧道断面超欠挖情况。

2、放样一个隧道断面开挖线，利用软件方法比传统方法节约42分钟，大大减轻了测量人员劳动强度，并极大提高了工作效率。

显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种隧道断面放样方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤S1、建立隧道断面测量数学模型；

步骤S3、对隧道断面进行自动放样。

2.如权利要求1所述的一种隧道断面放样方法，其特征在于：步骤S1中，隧道断面测量数学模型为隧道断面测量直角坐标系。

3.如权利要求1所述的一种隧道断面放样方法，其特征在于：步骤S2中，控制全站仪自动测量隧道轮廓点，通过建立的隧道断面测量数学模型，调用徕卡全站仪测量指令控制仪器自动进行隧道断面点坐标采集。

4.如权利要求1-3任一所述的一种隧道断面放样方法，其特征在于：步骤S3中，自动放样包括控制全站仪自动放样隧道开挖轮廓点，通过建立的隧道断面测量数学模型，调用徕卡全站仪测量指令控制仪器自动进行隧道断轮廓点放样。

5.如权利要求3所述的一种隧道断面放样方法，其特征在于：根据徕卡指令，读出全站仪内储存的线路中心坐标，计算出仪器中心坐标距采集点的施工坐标系坐标方位角，发送仪器指令，使全站仪望远镜旋转到采集点的方向，进行测量；根据测量出的坐标，反算测量点的实际施工里程，若实际里程与指定里程相差小于指定的数值，则接受此测量点坐标；若实际里程与指定里程相差大于指定的数值，则进行里程修订，进行重新测量。