全站仪免棱镜技术在铁路施工测量中的应用

2016-04-14胡细华

地球 2016年4期

关键词：棱镜掌子面全站仪

■胡细华

（娄底职业技术学院湖南娄底417000）

全站仪免棱镜技术在铁路施工测量中的应用

■胡细华

（娄底职业技术学院湖南娄底417000）

在道路隧道控制测量中，全站仪业已普及。是新建隧道施工中的最主要工序，如掘进掌子面放样、断面测量等，都广泛使用全站仪，因为测量场地的局限性，在隧道测量中广泛应用到免菱镜技术。

全站仪免菱镜技术铁路施工测量

1　全站仪免菱镜技术概述

随着测绘科技的不断进步以及道路测绘中出现的各种新状况，测绘仪器新功能不断的出现。例如对于人们无法攀登的悬崖陡壁的地形测量、地下大型工程的断面测量、建筑物的变形测量等，需要使用全站仪的免菱镜功能才能实现快速、准确测绘的目的。现在全站仪的免棱镜视距由初期几十米发展到当前的一千米以上。目前长距离免棱镜全站仪主要有徕卡（Leica）1200系列、拓普康GPT～3000LN系列和天宝5600系列，具有代表的长距离免棱镜全站仪是2004年瑞士徕卡公司在市场上推出的徕卡TPS1202全站仪，它采用激光免棱镜测距，在视线良好的条件下，免棱镜距可达400～500米。免棱镜全站仪对于控制、地形和工程测量都具有重要作用，采用免棱镜全站仪测量可以大大节约时间，提高劳动效率。尤其是用边角后方交会的方法在地下工程中布设临时控制点，可以将控制点布设洞壁上，避免了掌子头放样控制点的破坏。用边角后方布设控制点放样可大大提高掌子面的放样速度，明显提高生产效率。2012年在洛湛铁路娄邵线张家湾隧道的测量中主要使用了使用了徕卡TCRA1101型全站仪进行免菱镜测量。

2　工程概况

娄邵铁路扩能改造工程重点控制工点、广铁集团管内高风险隧道之一的张家湾隧道全长3064米，地处湖南省娄底市双峰县境内，洞身段穿越5条断层破碎带、煤层区，地质条件复杂。洞身段大部分处于石灰岩地带，岩溶较发育，常遇突水突泥等特殊情况。该隧道分进出口两个工作面掘进，其中出口段有240米处于浅埋段，埋深不足17米，施工风险高。隧道施工中掘进放样、开挖后断面测量及围岩监测等测量任务重，尤其是超欠挖所带来的经济损失更是不容忽视。对此，选择徕卡TCRA1101型免棱镜测距全站仪来进行开挖放样、断面测量等主要日常测量工作。徕卡TCRA1101型全站仪，测角精度为1.5″,测距精度为2+2ppm，免棱镜测量标称距离为250m。

3　免棱镜测距技术的应用

3.1掘进掌子面断面放样

放样前，先将隧道设计参数通过有关程序输入仪器内存。放样时仪器可置于导线点或利用自由测站、后方交会程序完成设站工作，包括设置测站点三维坐标、仪器高、方位角。为使仪器与掌子面距离不至于太远，仪器一般不直接安置于导线点上，而通常采用后方交会方式来完成仪器的设站工作。临时后视点可埋设在边墙上.仪器建站后，首先瞄准掌子面测出掌子面至仪器站的距离，仪器计算出掌子面的里程，根据里程及有关输入的参数定位掌子面开挖断面，而后开始进行开挖轮廓线上点的测设。放样点可按设置间距从左到右、从中间向两侧等不同顺序测设。当红色激光指向第一个点位确定后，点上红油漆就完成一个点位的放样工作，按操作键仪器在马达的驱动下转向下一个点，依此类推放样完所有的点。

3.2断面测量

徕卡TCRA1101 PLUS型全站仪机内配置有两个程序可以进行断面测量。一个是在所测断面内的任一位置安设仪器，可用后方交会、自由测站或已知站点设站，确定仪器的三维坐标及设置方位角，然后启动断面测量程序，设置好有关参数后，仪器在伺服马达的驱动下照准布于隧道轴线法线的竖直平面旋转一周，同时按设置间隔距离测取仪器到各测点的距离及角度，并存储于仪器内存或PC卡上，即完成一个断面的外业测量工作；另一断面测量程序是仪器不一定安置在所测断面垂直面内，建站工作同前，可测取仪器免棱镜测程内的所有需测的断面。将不同断面的外业测量记录输入装有相应断面测量后处理软件的计算机，计算机经过分析、计算与理论断面比较等处理过程，最后输出实测及理论断面比较图形、断面面积、超、欠挖面积等有关参数。