中交隧道工程局有限公司 北京 100102
摘要：本文通过对隧道断面仪与全站仪在隧道断面检测上的比较分析，主要介绍如何使用带免棱镜的全站仪快速采点通过Excel转化坐标系利用CAD快速拟合成图的隧道断面检测技术。
关键词：隧道断面仪；全站仪；隧道断面检测；拟合成图
引言
隧道工程施工中各个工序衔接紧密，平行、交叉施工作业多，且受洞内场地条件限制大。为保证各个工序有序衔接，隧道测量工作显得尤为重要，尤其是在开挖施工中非常重要，它控制着隧道的平面、高程和断面几何尺寸，关系到隧道贯通。为保证隧道测量的高效率，带免棱镜功能的全站仪是项目测量人员的标配测量工具。那么从测量人员角度出发隧道断面检测过程中是否需要在投资单独购买一台仅能用于隧道断面测量的隧道断面仪呢？使用全站仪是否能发挥出隧道断面仪的优势呢？本文通过对隧道断面仪与全站仪在隧道断面检测上的比较分析，主要介绍如何使用带免棱镜的全站仪快速采点通过Excel转化坐标系利用CAD快速拟合成图的隧道断面检测技术。
1 隧道断面仪的优点及使用步骤
1.1 隧道断面仪的优点
隧道断面仪采用了先进的激光测距及测角技术，选用极坐标系测量数据，由专业配套处理软件进行数据处理，快速绘制出隧道断面检测图。
1.2 隧道断面仪的使用步骤
1.2.1 用全站仪在每一个待测断面隧道中线（或附近）放样点A，隧道壁上放样点B做基准点。并需记录计算A点的高程及与中线的位置关系。
1.2.2 设置参数，输入设计断面形状、隧道轴线、平面、纵面设计参数以及断面仪实测时的定向参数。
1.2.3 在事先放好的A点安置隧道断面仪，并对中整平。
1.2.4 照准基准点B，进行测点设置开始扫描断面，并自动完成记录数据。
1.2.5 重复3、4步骤完成其他断面测量。
1.2.6 获得实际开挖轮廓线与设计开挖轮廓线的检测图形以及断面上各点的超欠挖数值。
1.2.7 通过专用软件处理出图。
2 全站仪快速采点Excel转化坐标CAD快速拟合成图的隧道断面检测技术
使用全站仪检测隧道断面，较隧道断面仪现场操作更灵活。可省去提前放样步骤，可像断面仪一样操作测固定桩号断面，也可测量任意拟合断面省去每个断面重复安置仪器的步骤，使现场测量更为灵活，测量效率更高。实际上在隧道断面现场检查过程中，我们只是想知道某一断面附近的超欠挖情况，而没有必要使每一个测点完全严格的落在这个断面上。而对采用极坐标系测量数据的隧道断面仪来说，稍一偏离断面就会造成测量结果的不准确，导致所测断面偏大。因隧道断面多为固定图形，因此我们可以找到其某一相对固定的点，将不同断面测量的数据拟合到同一个断面图上，从而达到快速测量成图的效果。“全站仪快速采点Excel转化坐标CAD快速拟合成图的隧道断面检测技术”就是基于以上理论而生成的隧道断面检测技术。其现场操作方便快捷，一次建站可扫描长达120米的隧道断面，提高了现场工作效率，减少了现场操作时间。通过事先编好的Excel坐标反算程序、高程计算程序、断面坐标转化程序可实现测量数据批处理，快速出图，大大加快了内业出图效率。
2.1 现场操作步骤：
2.1.1 在待检测区域段落合适位置安置仪器并建站。
较隧道断面仪测量无需提前准备放样中线点A及基准点B，只需利用洞内施工导线点直接建站即可。
2.1.2 测量扫描断面。
打开激光指示由测站点开始向前后逐断面扫描，每一断面测点需按一定顺序扫描，不能交叉、回头。一般10到20米一个断面视情况而定。为使所测断面基本在一个断面附近，可两人配合，一人在断面处指挥激光落点，一人操作仪器。根据现场情况一次建站至少可测量仪器前后60米范围内的断面，总长度可达120米范围。
2.1.3 如测区较长重复前两步骤，直至测量结束，完成外业操作。
2.2 内业处理步骤：
2.2.1 测量数据导出，实测坐标（X,Y,Z）。
2.2.2 通过Excel坐标反算程序，批量计算出实测数据的桩号与偏距。
2.2.3 通过Excel高程计算程序，根据计算出的实测桩号批量计算出对应桩号高程设计线处的设计高程。
2.2.4 将实测数据的桩号、偏距、实测高程、设计高程粘贴至隧道断面坐标转化程序表格中。
如图1，通过实测高程减去设计高程得到相对高差，其中单元格F3中内容为“=D3-E3”，其中单元格G3内容为“=C3&","&F3”。F列G列通过复制粘贴F3、G3内容即可。将测点在同一桩号附近的分为一段即相邻测点的归为同一拟合断面内，后期通过G列数据及CAD完成出图处理。
图1 隧道断面坐标转化程序表格
2.2.5 绘制隧道检测断面图。
在公路工程中因高程设计线处设计高程相对隧道断面圆心与拱顶的高差是固定不变的，因此转化坐标系以设计高程处做横轴，路线的右侧为正方向，以平面设计线处做纵轴，拱顶方向为正方向，交点为坐标原点，建立隧道断面坐标系，如图2。
图2 隧道检测断面图
1）绘制实测断面线
打开CAD隧道检测断面标准图做底图，使用UCS命令新建坐标原点，选择O点为坐标原点，复制隧道断面坐标转化程序表格中G列数据，在CAD命令行中输入“PL”回车，在命令行选择粘贴后回车，完成实测断面线绘制。
2）修改标注样式
在菜单栏打开格式菜单选择标注样式，出现标注样式管理器，点击新建，在新样式名称中输入“超欠挖标注”点击继续按钮，弹出修改标注样式对话框。点击直线和箭头选项卡，将尺寸线中基线间距值设置为“3”。将尺寸界线中超出尺寸线值与起点偏移量值设置为“0”。将箭头中箭头大小值设置为“0”。点击文字选项卡，将文字外观中文字高度设置为“0.2”，文字位置中垂直选择为“置中”水平选择“第一条尺寸线”从尺寸线偏移设置为“0.3”。点击主单位选项卡，将线性标注中精度设置为“0”，将测量单位比例中比例因子值设置为“1000”。
3）标注超欠挖值
打开对象捕捉，勾选垂足复选框，使用对齐标注命令，由实测断面到设计断面上选择垂足点快速标注超欠挖值。在断面上方的为超挖值，在断面内部的为欠挖值，单位为毫米。
4）完善图表出图
完善图表，计算边墙及拱部的最大超、欠挖值，及平均超挖值等信息。
5） 打印出图(图3)
3 全站仪快速采点Excel转化坐标CAD快速拟合成图的隧道断面检测技术优缺点
3.1 技术优点
3.1.1 节约仪器设备投入成本
3.1.2 现场无需提前做点放样、标记等准备工作
3.1.3 现场作业时间短、速度快，不影响其他作业施工
3.1.4 内业出图速度相对较高，数据更精确
3.1.5 符合施工测量人员的习惯，提高了工作效率
3.2 技术缺点
3.2.1 操作人员及内业处理人员需有一定的测量基础
3.2.2 现场查看超欠挖情况，需配合计算器使用
3.2.3 出图速度及自动化处理程度较隧道断面仪略有不足
结语
全站仪快速采点Excel转化坐标CAD快速拟合成图的隧道断面检测技术更符合现场施工测量人员的习惯，因测量对现场作业环境有较高要求，如需加强通风，减少过往车辆等，如现场作业时间过长，势必影响其他作业的正常施工，因此该技术提高了现场作业效率，就大大减少了对其他作业的影响，加快了整体的施工进度。在増质、节能、提效方面发挥了其充分的作用，更适合现场施工过程中使用。
如图3 隧道超欠挖检测效果图
参考文献
[1]《LD-503隧道断面仪使用说明书》 北京北方力达光学科技有限公司,2012.
[2]《XJ203型激光断面测量仪操作及软件使用说明书》 北京通鑫恒业科贸有限公司s.
[3]《LS1200型激光隧道断面仪说明书》 北京惠达天地科技发展有限公司,2009.
[4]张春然.如何使用参考线在公路工程测量中提高工作效率[J].《工程技术（全文版）》2017年(4)：160-161.
论文作者:张春然
论文发表刊物:《基层建设》2018年第5期
论文发表时间:2018/5/22
标签：断面论文; 隧道论文; 测量论文; 高程论文; 坐标论文; 快速论文; 现场论文; 《基层建设》2018年第5期论文;