AutoCAD全站儀在長隧洞小斷面施工測量放樣中的應(yīng)用

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         永泰縣水利局    楊慶武
摘要：在永泰縣丹云九老溪二級生態(tài)電站隧洞施工中，介紹了用全站儀、AutoCAD進(jìn)行隧洞控制測量的技術(shù)要求及隧洞掘進(jìn)時的測量方法。
關(guān)鍵詞：隧洞；施工測量；全站儀；AutoCAD。
    在水利水電工程建設(shè)中為了施工導(dǎo)流、引水發(fā)電或修灌溉渠道，常常要修建隧洞。施工測量是隧洞按設(shè)計(jì)精度貫通的重要保證。隧洞施工前要進(jìn)行貫通誤差設(shè)計(jì)和施工控制網(wǎng)的布設(shè)、測量，并以此為依據(jù)把設(shè)計(jì)圖紙上隧洞的平面位置和高程，按精度要求測設(shè)到地面上，作為施工的依據(jù)。施工測量貫穿于隧洞施工的全過程，施工測量工作直接影響隧洞工程的質(zhì)量及施工進(jìn)度。隨著科技的進(jìn)步，測量技術(shù)和裝備有了很大的發(fā)展，全站儀和GPS的普遍使用使隧洞施工測量效率和質(zhì)量有了很大的提高。本文就新的測量技術(shù)和儀器條件下，對隧洞控制測量和隧洞掘進(jìn)中的測量方法進(jìn)行探討。
1、工程概況
    永泰縣丹云九老溪二級生態(tài)電站位于葛嶺鎮(zhèn)溪西村枝柄，如附圖所示，隧洞總長3700多米，總水頭300米，不設(shè)壓力管道，總裝機(jī)1600KW。   
2、設(shè)備及功能簡介
2．1電子全站儀三維坐標(biāo)測量
電子全站儀集光電測距儀和電子經(jīng)緯儀、微處理器、存儲器于一體，具有精度高、速度快、操作簡便等特點(diǎn)，可在同一測站同時測距和測角，并能計(jì)算顯示出測點(diǎn)的三維坐標(biāo)并自動存儲，具體操作步驟如下：
（1） 架設(shè)三角架。三角架頂面近似水平，且位于測站點(diǎn)的正上方，把其中一條腿踩一下固定。
（2） 安置儀器和對點(diǎn)。安置好儀器后，調(diào)節(jié)全站儀的三個腳螺旋，使光學(xué)對點(diǎn)器精確對準(zhǔn)測站點(diǎn)。
（3） 利用圓水準(zhǔn)器粗平儀器。調(diào)整三角架三條腿的長度，使全站儀圓水準(zhǔn)氣泡居中。
（4） 利用管水準(zhǔn)器精平儀器。通過旋轉(zhuǎn)三個腳螺旋，使管水準(zhǔn)器氣泡在兩條相互垂直的線上都居中。
（5） 精確對中與整平。儀器精平后，通過對光學(xué)對點(diǎn)器的觀察，地面點(diǎn)會偏離光學(xué)對點(diǎn)器中心，需平移儀器，使儀器精確對準(zhǔn)測站點(diǎn)，再擰緊中心連接螺旋，再次精平儀器。此項(xiàng)操作重復(fù)至儀器精確對準(zhǔn)測站點(diǎn)為止。
（6）設(shè)置全站儀（不同的品牌略有不同，下面以賓得R200為例）
    打開儀器電源開關(guān)，設(shè)定現(xiàn)場的溫度、濕度和氣壓自動進(jìn)行氣象改正，通過菜單項(xiàng)選擇，創(chuàng)建一個文件，然后選中這個文件，再選擇測距功能，輸入測站點(diǎn)坐標(biāo)和儀器高，然后輸入后視點(diǎn)坐標(biāo)或方位角，接著照準(zhǔn)后視點(diǎn)的反射棱鏡，按“確定”鍵。修改“P/N”點(diǎn)編號，輸入“1或A1”，再修改棱鏡高，按“測距”鍵，儀器將會選用自身內(nèi)存的計(jì)算程序自動計(jì)算并瞬時顯示出后視點(diǎn)的三維坐標(biāo)(X，Y，Z)，核對后視點(diǎn)坐標(biāo)值，如在誤差范圍內(nèi)，就可以測量前視坐標(biāo)了。
2．2  AutoCAD
AutoCAD是Autodesk公司開發(fā)的專門用于計(jì)算機(jī)繪圖設(shè)計(jì)的軟件，自面世以來一直以其簡便快捷、精確無誤等優(yōu)點(diǎn)深受廣大工程技術(shù)人員的青睞。隨著AutoCAD軟件的不斷更新和推廣，AutoCAD軟件已不再是單純的繪圖工具，而是可以用來指導(dǎo)工程施工的管理軟件。在現(xiàn)代建筑施工中，會遇到許多不規(guī)則的建筑物和構(gòu)筑物，而這些不規(guī)則的建筑物和構(gòu)筑物在施工測量、放樣、工程量計(jì)算、工程資料的收集和整理等施工過程中存在許多問題。如果運(yùn)用傳統(tǒng)的施工技術(shù)處理這些問題，將要花費(fèi)大量的人力、物資和時間，而且精度和效果也難以滿足現(xiàn)代工程建設(shè)的需要。AutoCAD技術(shù)的運(yùn)用，傳統(tǒng)工藝存在的問題均可以迎刃而解，并且可以達(dá)到事半功倍的效果。
 3、隧洞外施工控制測量
3.1隧洞施工控制測量的特點(diǎn)
隧洞施工控制測量的目的，在于保證隧洞兩相向開挖方向在貫通面按設(shè)計(jì)要求正確貫通，即橫向貫通誤差和高程貫通誤差在規(guī)定的限差內(nèi)。隧洞施工控制測量的設(shè)計(jì)、實(shí)施和數(shù)據(jù)處理與隧洞的長度、形狀、施工方法、實(shí)地地形地貌、儀器設(shè)備等條件有關(guān)。隧洞外控制測量應(yīng)在隧洞施工前完成，它以統(tǒng)一的平面、高程系統(tǒng)將布設(shè)在隧洞口附近的控制點(diǎn)連接起來，并根據(jù)隧洞中線上點(diǎn)的設(shè)計(jì)坐標(biāo)，建立起它們與控制點(diǎn)的坐標(biāo)關(guān)系。由于隧洞是一個狹長的建筑物，兩開挖洞口之間的控制點(diǎn)之間一般互不通視，故還要布設(shè)中間點(diǎn)。在全站儀問世以前，平面控制測量多采用三角網(wǎng)或?qū)Ь€測量，高程控制測量一般采用水準(zhǔn)測量或三角高程測量，存在許多限制條件，如三角網(wǎng)角度限制，需要多邊通視，在山高路陡的地方水準(zhǔn)測量相當(dāng)困難等。當(dāng)今隧洞控制測量中新技術(shù)不斷得到應(yīng)用，如全站儀用于洞內(nèi)外三維導(dǎo)線測量，它只需單邊兩兩通視，再加上計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理等，不僅提高了測量精度，而且具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
3.2隧洞洞外三維控制導(dǎo)線測量
（1）選點(diǎn)
選點(diǎn)的原則：相鄰兩點(diǎn)要相互通視，兩點(diǎn)間距離一般不超過600米，總點(diǎn)數(shù)要盡量少。洞口或支洞口附近的點(diǎn)要選在不容易被破壞的地方，其附近的兩點(diǎn)距離要控制在100米左右。