道路之星软件在复杂断面隧道测量控制中的应用

□包高强（中国水利水电第十一工程局有限公司）



道路之星软件在复杂断面隧道测量控制中的应用

□包高强（中国水利水电第十一工程局有限公司）

摘要：深圳地铁7号线西丽湖站至西丽站区间矿山法隧道左线长107. 58 m，右线长100. 77 m。矿山法隧道段由直线、缓和曲线、圆曲线组成，分六种开挖断面，测量放样计算复杂。如何采用更好的方法，减少错误，提高效率，是计算的难点。文章结合西西区间矿山法段的设计参数，成功利用道路之星软件进行现场放样及超欠挖计算，保证了计算的正确性，提高了计算效率。

关键词：隧道；测量；道路之星；放样

1　概况

1.1工程概况

深圳市城市轨道交通7号线7301-2标西丽湖站～西丽站区间矿山法隧道左线长107.58 m (DK0+559.23～DK0+666.80)，右线长100.77 m(DK0+559.23～DK0+660.00)。该段采用矿山法开挖支护，盾构空推同时拼管片通过。

1.2道路之星软件概述

道路之星适用于公路、铁路、城市道路主线、立交匝道、隧道的勘测设计于施工放样工作。道路之星测量计算系统由安装于电脑上的主系统和安装于计算器上的子系统组成。系统的运行流程为：①、在电脑和计算器上分别安装道路之星软件；②、用电脑上的道路之星主系统将工程的设计参数输入道路之星软件，并形成rod文件；③、将rod文件通过道路之星主系统传输至计算器的储存存储器；④、运行计算器上的道路之星子系统，根据项目文件(rod)中的设计数据完成野外测量工作。

2　计算器与电脑的数据交换

道路之星支持从电脑上对计算器储存存储器中文件的上传和下载，CASIO计算器使用通用的USB方口数据线与电脑连接进行数据交换。计算器与电脑连接时必须处于连接模式。当数据线连接好电脑和计算器后，计算器显示连接方式的选择对话框，选择F1。

DataTrans:[F1]数据传输

ScreenCapt:[F2]屏幕捕捉

Projector:[F3]连接casio投影仪

ScreenRecv:[F4]屏幕接收

计算器与电脑文件传输，打开电脑版“9750/9860(C)”菜单的“计算机文件管理”，将会出现计算器文件管理界面，可以选择相应目录进行文件的上传和下载。

3　隧道超欠挖计算

3.1平面数据输入

采用交点法进行平面曲线数据输入。交点法以“缓和曲线-圆曲线-缓和曲线”三单元曲线为基本型。其中缓和曲线可以不等长，也可以是不完整的回旋曲线。一般线路的主线多以交点法进行控制，在道路之星中可直接根据设计提供的直曲表进行数据输入。

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在‘项目属性’中应输入起算点的桩号。软件支持起算点不在线路起点的数据输入形式，如西西区间隧道起点桩号为DK0+559.23，但是线路的起点不一定是此桩号的线路中心坐标。除线路起点和终点外，其余交点必须输入圆曲线半径，当输入‘-1’时表示与前一交点构成双交曲线。

当交点处于平曲线的前、后为不完整的回旋曲线(卵形曲线)时，需要输入起点、终点半径，以起点为例，设某交点处的圆曲线半径为R2，前一交点的圆曲线半径为R1，通常第一缓和曲线是连接直线，半径从无穷大变化到圆曲线半径R2。但有时第一缓和曲线是卵形曲线，直接连接前一交点的圆曲线，第一缓和曲线是从R1变化到R2，即第一缓和曲线的起点有半径R1，因此起点半径就需输入R1。同样，如果第二缓和曲线连接的不是直线而是下一圆曲线，则终点半径应输入下一圆曲线的半径。

数据输入完毕后用“计算成果”中的“线元一览表”与设计数据进行校对。详见表1。

3.2纵断面数据输入

纵断面竖曲线计算方式有传统方式和精确计算方式，可先在项目属性中设置，软件支持高程设计线与平面设计线的分离。纵断面设计线起终点必须位于直坡段，仅要求输入变坡点的桩号、高程、和竖曲线半径(起终点不需要)软件自动计算坡度和坡长，数据输入完毕后在成果的“纵坡及竖曲线表”查看竖曲线数据，与设计数据进行比对，确保数据的正确性。详见表2。西西区间纵断面的高程为轨面高程。隧道横断面数据输入时，拱高为轨面到横断面顶拱的距离。

表1　平面数据表

表2　纵断面数据表

3.3隧道横断面数据录入

数据输入前首先在‘横断面模板’中设置断面的拱高(轨面至横断面顶拱的距离)，1-1型断面的拱高为6.22 m。隧道断面从顶拱开始，左右两边分别输入，选择“左路幅”逆时针方向全部输入，选择“右路幅”顺时针方向全部输入。若断面对称，一边输入完毕后，鼠标右键点击数据窗口上方的“左路幅(右路幅)”选择“与右(左)侧相同”即可。断面线由若干线段组成，表中每行数据代表一条线段，每输入一行数据会在下面的图形窗口中实时显示断面图形。

和CAD画线段的方法类似，直线仅需要输入该段直线终点相对应于起点的平距和高差。圆曲线有两种输入方式：第一种为输入半径与圆心角两个数据，适用于该圆曲线起点处于前线段相切的情况，对于圆心角>180°的，分两个相切的圆弧输入。第二种为输入终点相对于其起点的平距、高差及半径三个数据，这种方式适用于各种圆曲线。全部数据输入完毕后，导出到CAD中进行检查。西西区间左线开挖断面类型有三个城门洞型断面和两个圆形断面，右线有A、B、C三种圆形断面类型。

3.4隧道线型控制

道路之星软件支持隧道断面根据桩号进行变化、坡度变化时插入特殊断面。断面的变化形式有渐变和突变两种。当断面发生突变时，输入顺序为突变→渐变，如下图DK0+615.00桩号所示；在ZH、HY等特殊点，隧道中心线偏移值发生变化时，需要重新定义，断面变化形式为突变，如下图DK0+651.31桩号所示。起点和终点输入的方式均为突变。

隧道中心线偏移。西西区间左线矿山法段DK0+601.31～DK0+651.31为缓和曲线段，DK0+651.31～DK0+666.80为圆曲线段，圆曲线段隧道中心与线路中心设计偏移值为设计0.11m。缓和曲线段采用内插的方式计算每个桩号的偏移值。详见表3所示。

表3　西西区间左线桩号定义表

3.5隧道超欠挖计算

道路之星支持隧道内任意桩号位置断面数据的查询，能够实时计算出渐变后的断面尺寸。把生成的“rod”文件传输到计算器后，运行道路之星。“径向”表示测点在圆心方向上至轮廓线的最短距离，“欠”表示欠挖，“超”表示超挖。“垂直”表示测点在垂直方向上至轮廓线的最短距离。“水平”表示测点在水平方向上至轮廓线的最短距离。

4　总结

以前利用FX4850、5800计算器进行分项编程，组合计算的方法进行现场测量放样，因程序储存量较大，计算器反应相当慢，每一组数据的计算时间在10 s以上，不仅测量人员着急，现场放样时间也比较长，还很容易出错，影响整体的施工进度。采用FX9750计算器加道路之星软件进行放样。所有的线路参数及断面参数都在电脑上输入道路之星软件，然后由软件自动生成程序文件，再传输到计算器，减少了人工输入的错误，每组数据的计算时间在0.30 s，大大减少了放样时间。

（责任编辑：赵鑫）

收稿日期：2015-12-11

中图分类号：P226

文献标识码：A

文章编号：1673-8853（2016）02-0091-02