AutoCAD全站仪在长隧洞小断面施工测量放样中的应用

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         永泰县水利局    杨庆武
摘要：在永泰县丹云九老溪二级生态电站隧洞施工中，介绍了用全站仪、AutoCAD进行隧洞控制测量的技术要求及隧洞掘进时的测量方法。
关键词：隧洞；施工测量；全站仪；AutoCAD。
    在水利水电工程建设中为了施工导流、引水发电或修灌溉渠道，常常要修建隧洞。施工测量是隧洞按设计精度贯通的重要保证。隧洞施工前要进行贯通误差设计和施工控制网的布设、测量，并以此为依据把设计图纸上隧洞的平面位置和高程，按精度要求测设到地面上，作为施工的依据。施工测量贯穿于隧洞施工的全过程，施工测量工作直接影响隧洞工程的质量及施工进度。随着科技的进步，测量技术和装备有了很大的发展，全站仪和GPS的普遍使用使隧洞施工测量效率和质量有了很大的提高。本文就新的测量技术和仪器条件下，对隧洞控制测量和隧洞掘进中的测量方法进行探讨。
1、工程概况
    永泰县丹云九老溪二级生态电站位于葛岭镇溪西村枝柄，如附图所示，隧洞总长3700多米，总水头300米，不设压力管道，总装机1600KW。   
2、设备及功能简介
2．1电子全站仪三维坐标测量
电子全站仪集光电测距仪和电子经纬仪、微处理器、存储器于一体，具有精度高、速度快、操作简便等特点，可在同一测站同时测距和测角，并能计算显示出测点的三维坐标并自动存储，具体操作步骤如下：
（1） 架设三角架。三角架顶面近似水平，且位于测站点的正上方，把其中一条腿踩一下固定。
（2） 安置仪器和对点。安置好仪器后，调节全站仪的三个脚螺旋，使光学对点器精确对准测站点。
（3） 利用圆水准器粗平仪器。调整三角架三条腿的长度，使全站仪圆水准气泡居中。
（4） 利用管水准器精平仪器。通过旋转三个脚螺旋，使管水准器气泡在两条相互垂直的线上都居中。
（5） 精确对中与整平。仪器精平后，通过对光学对点器的观察，地面点会偏离光学对点器中心，需平移仪器，使仪器精确对准测站点，再拧紧中心连接螺旋，再次精平仪器。此项操作重复至仪器精确对准测站点为止。
（6）设置全站仪（不同的品牌略有不同，下面以宾得R200为例）
    打开仪器电源开关，设定现场的温度、湿度和气压自动进行气象改正，通过菜单项选择，创建一个文件，然后选中这个文件，再选择测距功能，输入测站点坐标和仪器高，然后输入后视点坐标或方位角，接着照准后视点的反射棱镜，按“确定”键。修改“P/N”点编号，输入“1或A1”，再修改棱镜高，按“测距”键，仪器将会选用自身内存的计算程序自动计算并瞬时显示出后视点的三维坐标(X，Y，Z)，核对后视点坐标值，如在误差范围内，就可以测量前视坐标了。
2．2  AutoCAD
AutoCAD是Autodesk公司开发的专门用于计算机绘图设计的软件，自面世以来一直以其简便快捷、精确无误等优点深受广大工程技术人员的青睐。随着AutoCAD软件的不断更新和推广，AutoCAD软件已不再是单纯的绘图工具，而是可以用来指导工程施工的管理软件。在现代建筑施工中，会遇到许多不规则的建筑物和构筑物，而这些不规则的建筑物和构筑物在施工测量、放样、工程量计算、工程资料的收集和整理等施工过程中存在许多问题。如果运用传统的施工技术处理这些问题，将要花费大量的人力、物资和时间，而且精度和效果也难以满足现代工程建设的需要。AutoCAD技术的运用，传统工艺存在的问题均可以迎刃而解，并且可以达到事半功倍的效果。
 3、隧洞外施工控制测量
3.1隧洞施工控制测量的特点
隧洞施工控制测量的目的，在于保证隧洞两相向开挖方向在贯通面按设计要求正确贯通，即横向贯通误差和高程贯通误差在规定的限差内。隧洞施工控制测量的设计、实施和数据处理与隧洞的长度、形状、施工方法、实地地形地貌、仪器设备等条件有关。隧洞外控制测量应在隧洞施工前完成，它以统一的平面、高程系统将布设在隧洞口附近的控制点连接起来，并根据隧洞中线上点的设计坐标，建立起它们与控制点的坐标关系。由于隧洞是一个狭长的建筑物，两开挖洞口之间的控制点之间一般互不通视，故还要布设中间点。在全站仪问世以前，平面控制测量多采用三角网或导线测量，高程控制测量一般采用水准测量或三角高程测量，存在许多限制条件，如三角网角度限制，需要多边通视，在山高路陡的地方水准测量相当困难等。当今隧洞控制测量中新技术不断得到应用，如全站仪用于洞内外三维导线测量，它只需单边两两通视，再加上计算机辅助设计和数据处理等，不仅提高了测量精度，而且具有显著的经济效益。
3.2隧洞洞外三维控制导线测量
（1）选点
选点的原则：相邻两点要相互通视，两点间距离一般不超过600米，总点数要尽量少。洞口或支洞口附近的点要选在不容易被破坏的地方，其附近的两点距离要控制在100米左右。