AutoCAD全站儀在長隧洞小斷面施工測量放樣中的應用

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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進行隧洞控制測量的技術要求及隧洞掘進時的測量方法。
關鍵詞：隧洞；施工測量；全站儀；AutoCAD。
    在水利水電工程建設中為了施工導流、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計精度貫通的重要保證。隧洞施工前要進行貫通誤差設計和施工控制網(wǎng)的布設、測量，并以此為依據(jù)把設計圖紙上隧洞的平面位置和高程，按精度要求測設到地面上，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量及施工進度。隨著科技的進步，測量技術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量有了很大的提高。本文就新的測量技術和儀器條件下，對隧洞控制測量和隧洞掘進中的測量方法進行探討。
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，不設壓力管道，總裝機1600KW。   
2、設備及功能簡介
2．1電子全站儀三維坐標測量
電子全站儀集光電測距儀和電子經緯儀、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，可在同一測站同時測距和測角，并能計算顯示出測點的三維坐標并自動存儲，具體操作步驟如下：
（1） 架設三角架。三角架頂面近似水平，且位于測站點的正上方，把其中一條腿踩一下固定。
（2） 安置儀器和對點。安置好儀器后，調節(jié)全站儀的三個腳螺旋，使光學對點器精確對準測站點。
（3） 利用圓水準器粗平儀器。調整三角架三條腿的長度，使全站儀圓水準氣泡居中。
（4） 利用管水準器精平儀器。通過旋轉三個腳螺旋，使管水準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，通過對光學對點器的觀察，地面點會偏離光學對點器中心，需平移儀器，使儀器精確對準測站點，再擰緊中心連接螺旋，再次精平儀器。此項操作重復至儀器精確對準測站點為止。
（6）設置全站儀（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，設定現(xiàn)場的溫度、濕度和氣壓自動進行氣象改正，通過菜單項選擇，創(chuàng)建一個文件，然后選中這個文件，再選擇測距功能，輸入測站點坐標和儀器高，然后輸入后視點坐標或方位角，接著照準后視點的反射棱鏡，按“確定”鍵。修改“P/N”點編號，輸入“1或A1”，再修改棱鏡高，按“測距”鍵，儀器將會選用自身內存的計算程序自動計算并瞬時顯示出后視點的三維坐標(X，Y，Z)，核對后視點坐標值，如在誤差范圍內，就可以測量前視坐標了。
2．2  AutoCAD
AutoCAD是Autodesk公司開發(fā)的專門用于計算機繪圖設計的軟件，自面世以來一直以其簡便快捷、精確無誤等優(yōu)點深受廣大工程技術人員的青睞。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)則的建筑物和構筑物，而這些不規(guī)則的建筑物和構筑物在施工測量、放樣、工程量計算、工程資料的收集和整理等施工過程中存在許多問題。如果運用傳統(tǒng)的施工技術處理這些問題，將要花費大量的人力、物資和時間，而且精度和效果也難以滿足現(xiàn)代工程建設的需要。AutoCAD技術的運用，傳統(tǒng)工藝存在的問題均可以迎刃而解，并且可以達到事半功倍的效果。
 3、隧洞外施工控制測量
3.1隧洞施工控制測量的特點
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計要求正確貫通，即橫向貫通誤差和高程貫通誤差在規(guī)定的限差內。隧洞施工控制測量的設計、實施和數(shù)據(jù)處理與隧洞的長度、形狀、施工方法、實地地形地貌、儀器設備等條件有關。隧洞外控制測量應在隧洞施工前完成，它以統(tǒng)一的平面、高程系統(tǒng)將布設在隧洞口附近的控制點連接起來，并根據(jù)隧洞中線上點的設計坐標，建立起它們與控制點的坐標關系。由于隧洞是一個狹長的建筑物，兩開挖洞口之間的控制點之間一般互不通視，故還要布設中間點。在全站儀問世以前，平面控制測量多采用三角網(wǎng)或導線測量，高程控制測量一般采用水準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測量相當困難等。當今隧洞控制測量中新技術不斷得到應用，如全站儀用于洞內外三維導線測量，它只需單邊兩兩通視，再加上計算機輔助設計和數(shù)據(jù)處理等，不僅提高了測量精度，而且具有顯著的經濟效益。
3.2隧洞洞外三維控制導線測量
（1）選點
選點的原則：相鄰兩點要相互通視，兩點間距離一般不超過600米，總點數(shù)要盡量少。洞口或支洞口附近的點要選在不容易被破壞的地方，其附近的兩點距離要控制在100米左右。