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摘要：国民经济的重要命脉是公路，公路作为常见的运输方式，其地位是无法取代的，社会主义市场经济的发展，促使我国的公路隧道建筑的规模也越来越大。对于测量隧道施工中断面的工作任务方面，为了尽可能得到可靠准确的施工测量数据，我们可以使用立面坐标法和三维坐标段落法。
关键词：隧道；立面坐标法；三维坐标段落法
隧道质量的好坏程度关键在于工艺质量的好坏程度，工艺质量的好坏程度又在于开挖、初期支护等施工方面的工作任务，从这些施工过过程来看开挖质量是最重要的，开挖的地段应符合大断面或较大的断面开挖为宜，目的是尽量减少对围岩产生的冲击力。隧道施工中困难重重，尤其是在洞内作业面有限的前提下，想要将施工做到保质保量是非常艰难的，在洞内由于空气质量差、排风不畅通、反射信号弱等客观环境因素，导致了测量工作的难度加大。测量工作的实施关系到隧道开挖的高程、平面和断面的尺寸问题，这些问题都关系到隧道建设成功后的贯通与否。针对测量工作来说，在关键工序中可以选择污染面小的，未提高测量可以先停止一部分工序，给测量工作提供有利的基础条件，减少测量工作的用时，尽力缩短工期，测量工作中数据的收集很关键，需要使用全站仪配隧道断面测量软件，收集之后的分析工作就相对简单了，可以通过电脑来进行处理。
一、极坐标断面测量法
（一）建立极坐标系
上图是隧道断面，H是纵轴表示垂直方向，也是高程；B在坐标轴里是横坐标，表示水平方向，代表离线路中线的距离。圆心纵坐标值是路线设计高程减去设计高程线到隧道中心的距离再乘横坡比和圆心到路面的高度之和。经过公示的计算，假定线路中心横坐标也为10米，我们可以得到圆心横坐标是10米。
（二）数据采集
首先在隧道中线、路中线或距路中线的任一宽度的地方放出点位，并根据点位记录其线路中线、地面高程到待测断面站点的距离等数据。
在待测断面上放置仪器，在望远镜定位后，也是望远镜瞄准另一中线点之后，这个时候转仪器的正镜瞄准的方向调整为边线法线，其中最主要的是竖直角读数，目的是为了保证测量的读数，线路的中线和边线一般分别为：270-360度和0-90度。在测量过程需要我们记录下观测到的竖直角、仪器高和斜距。有时还可以根据个人，记录测量到的高度差和水平距离，一旦隧道内的干扰过大，可以在仪器定向前，调整竖直度盘，将水准尺定位到水准点上，将读数调整为90度或270度，通过读取塔尺读数的方法可以校对视线的高度。
测量隧道断面的相关记录显示如下：
检查项目：初期支护，竖直角J：直墙，斜距D：4.961m，偏差PC：1.1cm；里程桩号：SK309+060，竖直角J：61-27-07，斜距D：5.379m，偏差PC：6.9cm；设计高程S：986.01，竖直角J：45-29-52，斜距D：5.679m，偏差PC：6.5cm；测站高程G：985.416，竖直角J：27-09-41，斜距D：6.073m，偏差PC：6.8cm；仪器高Y：1.488，竖直角J：12-12-05，斜距D：6.373m，偏差PC：4.4cm；半径R：5.95，竖直角J：357-49-51，斜距D：6.634m，偏差PC：1.3cm；横断位置L：6.11，竖直角J：343-59-17，斜距D：6.87m，偏差PC：0.7cm；容许偏差及要求：不小于设计，竖直角J：327-18-32，斜距D：7.133m，偏差PC：5.9cm；测站平面坐标，X：56433.375，竖直角J：300-58-04，斜距D：7.28m，偏差PC：10.6cm；Y：494710.141，竖直角J：直墙，斜距D：6.983m，偏差PC：3.3cm，断面方位角：101-34-33。
（三）处理测量数据
应用FX—4500技术，断测量面的计算程序如下，其名称为SDDM（隧道断面-1）
L1：Lb1 0，
L2：{J，D}，
L3：Norm:T=J/10000，
L4：I=IntT+Int（fracT×100）/60+frac（fracT×100）/36，
L5：H=G+Y+Rec（D，I）
L6 B=10+L+N×W，
L7：O=S-4.11×0.02+1.69，
L8：C=（poI（B-15.11，H-O）-R）×100:Fix1:“Pc=”◢，
L9：Goto 0。
符号和名称：斜距D、仪器高Y、测站地面高程G、线路中线到测站的距离L、观测的竖直角J、半徑R、实测纵坐标H、线路中线设计高程S、圆心处的设计纵坐标O、实测偏差C、实测横坐标B、T为计算过程对J的替换I、修正符N 。
注意区分的部分：角度输入方面，如253°43′32″输入2534332，像0°0′10″的角度直接输入10就可以了，其中输入和输出的单位标准分别是m和cm.
这样处理收集数据的方法适合于测量单心圆的隧道断面，但是如果碰到多心圆隧道的情况下，就需要改变方法，采取实测横坐标或纵坐标的方法，通过不断提出疑问来分析不同的半经，在设计坐标的程序时需要对以上的程序做适当的调整就可以了。
计算轴交点的横坐标的值等于10加上线路中心到测站的距离，轴交点的纵坐标的值是仪器的高度加上测站地面的高程。实测的横坐标值是竖直角的正弦乘斜距和轴交点横坐标的和，实测的纵坐标的值是竖直角的余弦乘斜距和交点中纵坐标的值之和。实测的偏差是圆心处的设计坐标和断面各点的实测坐标的和，反算坐标法可以求得：测点到圆心的距离值是实际半径减去设计半径。经过公示的计算，得到圆心处的设计横坐标是15.11。
二、三维坐标段落测量法
一般情况下，施工从业人员都是通过全站仪配和隧道断面测量软件和隧道断面仪的方法，测量隧道施工断面的工作，测量的断面都只不过是一个段落，不具有一定的代表性，但是如果采用三维坐标段落测量的方法，就可以整体地反映整个段落中每一个桩号中不同点的超欠挖情况。
（一）数据采集
首先将仪器放置在任意点上，将其定义为自由设站或是导线点，依照针对性的原则对一个段落的任意点或特征点做记录，并记下x、y、z三维坐标。
（二）确定测点对应的里程
如果图像是圆曲线，在线上取一点B，作为起算的里程，通过反算坐标法求得：起算点B，测站A，方位角和到圆心O的距离，两方位角之差和半径，计算C点里程=B点里程+曲线长L，测站至中线距离=测站至圆心的距离-半径。
如果图像是缓和曲线，在线上很容易就能够选出任意点的法线方向，但是想要找到测站对应那个桩号法线上的点就不容易了。所以我们可以采用近似法，在测站前后的线路上， 将计算点选为一距离合适的点，将这两点当做直线来看，并按照直线的方法来求。
在直线段上选任一点B作为起算点，用坐标法反算求得BA方位角，测站点对应的桩号=B点的桩号+L。 .
（三）数据分析
在计算出桩号以后，计算线路的设计高程时还可以通过测点的桩号，计算过程中再联系设计高程的关系和线路的隧道圆心，最终能得到得到线路中线到隧道圆心的距离和隧道圆心的设计高程。公示计算可以得到隧道圆心的设计高程；线路中线到隧道圆心的距离；再经测量已知测点的实测高程；测点到线路中线的距离。三种不同的线型中无论是哪一种，都可以在FX—4500的帮助下，分析数据。
具体的分析程序如下：程序名为SDDM （隧道断面-2）。
L1：Lbl 0；
L2：{DE}： progXH：progLJYD；
L3：{G}：C=（（poI（15.11-B-10，G-Z-1.6））-O“R”）×100:Fix1:“Pc=”◢；L4：Goto 0
采用三维坐标段落法来测量隧道的断面时，通常需要测量一下几个方面的内容：桩号，大地坐标X坐标轴和Y坐标轴，圆心高程，实测高程，实测偏差。
三、结论
极坐标断面测量法在断面测量中，且更为准确、方便、快捷、实用。如果使用可编程全站仪，好处就是通过仪器测量的结果能够直接显示出具体的偏差。纵横断面的快速测量，可以在测量后迅速形成成果，及时正确地指导施工，测量工作对工程作业时间影响最小，测量人员也从繁忙的工作中得到了解放。人们在不断地摸索和改进中，才能更准确地进行各种断面测量，更好地提高工作效率，为工程的施工提供最有力的保障。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：隧道；立面坐标法；三维坐标段落法
隧道质量的好坏程度关键在于工艺质量的好坏程度，工艺质量的好坏程度又在于开挖、初期支护等施工方面的工作任务，从这些施工过过程来看开挖质量是最重要的，开挖的地段应符合大断面或较大的断面开挖为宜，目的是尽量减少对围岩产生的冲击力。隧道施工中困难重重，尤其是在洞内作业面有限的前提下，想要将施工做到保质保量是非常艰难的，在洞内由于空气质量差、排风不畅通、反射信号弱等客观环境因素，导致了测量工作的难度加大。测量工作的实施关系到隧道开挖的高程、平面和断面的尺寸问题，这些问题都关系到隧道建设成功后的贯通与否。针对测量工作来说，在关键工序中可以选择污染面小的，未提高测量可以先停止一部分工序，给测量工作提供有利的基础条件，减少测量工作的用时，尽力缩短工期，测量工作中数据的收集很关键，需要使用全站仪配隧道断面测量软件，收集之后的分析工作就相对简单了，可以通过电脑来进行处理。
一、极坐标断面测量法
（一）建立极坐标系
上图是隧道断面，H是纵轴表示垂直方向，也是高程；B在坐标轴里是横坐标，表示水平方向，代表离线路中线的距离。圆心纵坐标值是路线设计高程减去设计高程线到隧道中心的距离再乘横坡比和圆心到路面的高度之和。经过公示的计算，假定线路中心横坐标也为10米，我们可以得到圆心横坐标是10米。
（二）数据采集
首先在隧道中线、路中线或距路中线的任一宽度的地方放出点位，并根据点位记录其线路中线、地面高程到待测断面站点的距离等数据。
在待测断面上放置仪器，在望远镜定位后，也是望远镜瞄准另一中线点之后，这个时候转仪器的正镜瞄准的方向调整为边线法线，其中最主要的是竖直角读数，目的是为了保证测量的读数，线路的中线和边线一般分别为：270-360度和0-90度。在测量过程需要我们记录下观测到的竖直角、仪器高和斜距。有时还可以根据个人，记录测量到的高度差和水平距离，一旦隧道内的干扰过大，可以在仪器定向前，调整竖直度盘，将水准尺定位到水准点上，将读数调整为90度或270度，通过读取塔尺读数的方法可以校对视线的高度。
测量隧道断面的相关记录显示如下：
检查项目：初期支护，竖直角J：直墙，斜距D：4.961m，偏差PC：1.1cm；里程桩号：SK309+060，竖直角J：61-27-07，斜距D：5.379m，偏差PC：6.9cm；设计高程S：986.01，竖直角J：45-29-52，斜距D：5.679m，偏差PC：6.5cm；测站高程G：985.416，竖直角J：27-09-41，斜距D：6.073m，偏差PC：6.8cm；仪器高Y：1.488，竖直角J：12-12-05，斜距D：6.373m，偏差PC：4.4cm；半径R：5.95，竖直角J：357-49-51，斜距D：6.634m，偏差PC：1.3cm；横断位置L：6.11，竖直角J：343-59-17，斜距D：6.87m，偏差PC：0.7cm；容许偏差及要求：不小于设计，竖直角J：327-18-32，斜距D：7.133m，偏差PC：5.9cm；测站平面坐标，X：56433.375，竖直角J：300-58-04，斜距D：7.28m，偏差PC：10.6cm；Y：494710.141，竖直角J：直墙，斜距D：6.983m，偏差PC：3.3cm，断面方位角：101-34-33。
（三）处理测量数据
应用FX—4500技术，断测量面的计算程序如下，其名称为SDDM（隧道断面-1）
L1：Lb1 0，
L2：{J，D}，
L3：Norm:T=J/10000，
L4：I=IntT+Int（fracT×100）/60+frac（fracT×100）/36，
L5：H=G+Y+Rec（D，I）
L6 B=10+L+N×W，
L7：O=S-4.11×0.02+1.69，
L8：C=（poI（B-15.11，H-O）-R）×100:Fix1:“Pc=”◢，
L9：Goto 0。
符号和名称：斜距D、仪器高Y、测站地面高程G、线路中线到测站的距离L、观测的竖直角J、半徑R、实测纵坐标H、线路中线设计高程S、圆心处的设计纵坐标O、实测偏差C、实测横坐标B、T为计算过程对J的替换I、修正符N 。
注意区分的部分：角度输入方面，如253°43′32″输入2534332，像0°0′10″的角度直接输入10就可以了，其中输入和输出的单位标准分别是m和cm.
这样处理收集数据的方法适合于测量单心圆的隧道断面，但是如果碰到多心圆隧道的情况下，就需要改变方法，采取实测横坐标或纵坐标的方法，通过不断提出疑问来分析不同的半经，在设计坐标的程序时需要对以上的程序做适当的调整就可以了。
计算轴交点的横坐标的值等于10加上线路中心到测站的距离，轴交点的纵坐标的值是仪器的高度加上测站地面的高程。实测的横坐标值是竖直角的正弦乘斜距和轴交点横坐标的和，实测的纵坐标的值是竖直角的余弦乘斜距和交点中纵坐标的值之和。实测的偏差是圆心处的设计坐标和断面各点的实测坐标的和，反算坐标法可以求得：测点到圆心的距离值是实际半径减去设计半径。经过公示的计算，得到圆心处的设计横坐标是15.11。
二、三维坐标段落测量法
一般情况下，施工从业人员都是通过全站仪配和隧道断面测量软件和隧道断面仪的方法，测量隧道施工断面的工作，测量的断面都只不过是一个段落，不具有一定的代表性，但是如果采用三维坐标段落测量的方法，就可以整体地反映整个段落中每一个桩号中不同点的超欠挖情况。
（一）数据采集
首先将仪器放置在任意点上，将其定义为自由设站或是导线点，依照针对性的原则对一个段落的任意点或特征点做记录，并记下x、y、z三维坐标。
（二）确定测点对应的里程
如果图像是圆曲线，在线上取一点B，作为起算的里程，通过反算坐标法求得：起算点B，测站A，方位角和到圆心O的距离，两方位角之差和半径，计算C点里程=B点里程+曲线长L，测站至中线距离=测站至圆心的距离-半径。
如果图像是缓和曲线，在线上很容易就能够选出任意点的法线方向，但是想要找到测站对应那个桩号法线上的点就不容易了。所以我们可以采用近似法，在测站前后的线路上， 将计算点选为一距离合适的点，将这两点当做直线来看，并按照直线的方法来求。
在直线段上选任一点B作为起算点，用坐标法反算求得BA方位角，测站点对应的桩号=B点的桩号+L。 .
（三）数据分析
在计算出桩号以后，计算线路的设计高程时还可以通过测点的桩号，计算过程中再联系设计高程的关系和线路的隧道圆心，最终能得到得到线路中线到隧道圆心的距离和隧道圆心的设计高程。公示计算可以得到隧道圆心的设计高程；线路中线到隧道圆心的距离；再经测量已知测点的实测高程；测点到线路中线的距离。三种不同的线型中无论是哪一种，都可以在FX—4500的帮助下，分析数据。
具体的分析程序如下：程序名为SDDM （隧道断面-2）。
L1：Lbl 0；
L2：{DE}： progXH：progLJYD；
L3：{G}：C=（（poI（15.11-B-10，G-Z-1.6））-O“R”）×100:Fix1:“Pc=”◢；L4：Goto 0
采用三维坐标段落法来测量隧道的断面时，通常需要测量一下几个方面的内容：桩号，大地坐标X坐标轴和Y坐标轴，圆心高程，实测高程，实测偏差。
三、结论
极坐标断面测量法在断面测量中，且更为准确、方便、快捷、实用。如果使用可编程全站仪，好处就是通过仪器测量的结果能够直接显示出具体的偏差。纵横断面的快速测量，可以在测量后迅速形成成果，及时正确地指导施工，测量工作对工程作业时间影响最小，测量人员也从繁忙的工作中得到了解放。人们在不断地摸索和改进中，才能更准确地进行各种断面测量，更好地提高工作效率，为工程的施工提供最有力的保障。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。