一种单洞双线隧道超欠挖测定方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于隧道断面控制的技术领域，具体涉及一种单洞双线隧道超欠挖测定方 法。
【背景技术】
[0002] 隧道施工过程中，常会遇到超欠挖现象。将实际开挖获得的轮廓线与设计开挖轮 廓线比较，设计开挖轮廓线以外的部分为超挖，相反设计开挖轮廓线以内的部分为欠挖。超 欠挖会给施工造成许多危害，如:掘进和支护成本的提高、防水材料无法与岩面吻合、围岩 局部应力集中等。
[0003] 为了更好的控制超欠挖，需要制定合适的超欠挖测定方法，用于指导现场施工。超 欠挖的测定方法主要包括直接测量法、直角坐标法、三维近景摄影法、激光断面仪法。其中， 前两种方法在施工现场比较常见，但需要消耗大量人力进行数据采集及计算，费时、费力； 后两者虽然达到自动化目的，但是仪器昂贵不适用，常常作为科研手段。
[0004] 目前，基于直角坐标原理建立的单洞单线数据处理软件较为成熟，能够解决人力 计算的问题。这类计算软件，以线路中线为基线，对称找到隧道断面其它坐标点，进而计算。 单洞单线隧道，直线段线路中线与隧道中线重合，曲线段二者存在的偏差依据设计院提供 的数据进行修正，满足软件参数需求。但是，对于单洞双线隧道而言，存在两条线路中线且 与大洞的隧道中线相对位置不断改变，使的线路中线与大洞中线函数关系难以确定，数据 处理工作繁琐、冗重。为此，应针对单洞双线隧道提出一种可行的超欠挖测定方法。
【发明内容】
[0005] 本发明为了解决现有超欠挖的测定方法或者费时、费力，或者仪器昂贵不适用的 问题，提供了一种单洞双线隧道超欠挖测定方法。
[0006] 本发明采用如下的技术方案实现： 一种单洞双线隧道超欠挖测定方法，其步骤为： 51. 数据采集，对单洞双线隧道断面各点进行采集， 52. MATLAB软件拟合曲线方程，对线路中线与大洞中轴线拟合，得到拟合方程。
[0007] S3. VB编程，利用S2得到的拟合方程编制程序。
[0008] S4.Excel处理步骤S1采集的数据，将S3的VB程序录入宏，对采集数据进行处理。 [0009] S5.Autocad软件图形对比并计算结果，得到超欠挖值，指导现场施工。
[0010]所述的步骤S1，数据采集步骤包括： SI 1.置镜:架设全站仪，与两控制点通视，且可看到采集目标点，保证视线夹角在60度 左右，仪器架设高度适中，三脚架腿踩实，并调平气泡， 512. 设站:进入测量模式，点击"设站"，选择"后方交会法"按"确定"，分别对准两已知 控制点，测量并记录，查看建站误差，控制在5mm以内， 513. 数据采集:每5~10m-个测量断面，每个测量断面的一侧盖板顶至拱顶分9段，对称 为18段，共采集19个测量数据。
[0011] 所述的步骤S2,包括： 521. 打开线路平面图，选取两条垂直于隧道中线的平行线并与其中一条线路中线相 交，两条平行线所截线段包含点即为数据源； 522. 利用CAD命令对所截段的线路中线进行定距等分，等分长度取1~2米为宜，设起始 点为零，建立数据矩阵，贝1Jy=[yi，y2，y3,...，y n]，其中yn为距离起始点的长度； 523. 由S22中等分点对隧道中线作垂线，得到若干垂足点，起始点位置为S22起始点位 置相对应的垂足点，建立数据矩阵，则X=[X1，X2，X3, . . . ,Χη]，其中Xn为距离起始点的长度； 524. 将y=[yi，y2，y3,…，yn]与χ=[χι，Χ2，Χ3,…，χη]导入MATLAB软件进行拟合，得到拟 合方程y=f(x)。
[0012] 所述的步骤S4,将全站仪采集的数据导入Excel，利用S3得到的VB程序导入宏，开 启宏进行计算，得到偏距与高差，其中高差是所测点与轨面的高程差。
[0013] 所述的步骤S5,将步骤S4得到的偏距与高差以坐标形式(偏距，高差)表达，在原始 隧道断面图上利用Autocad软件点的命令输入各坐标点，对比相应隧道轮廓线，查看超前挖 情况，得到超欠挖值。
[0014] 本发明具有如下特点： (1)数据采集仪器包括全站仪、三脚架、棱镜，总重约20公斤，由两名技术人员配合就可 完成全部测量工作。
[0015] (2)计算机处理数据仅需2分钟左右，操作简便、计算准确。
[0016] (3)由Autocad软件最终生成的隧道轮廓线与实测点的对比图，数据直观、可信度 尚。
[0017]本发明提供了一种计算单洞双线隧道超欠挖的方法，弥补了现有单洞单线数据处 理软件在单洞双线方面的不足，利用了比较实用的直角坐标法原理，结合MATLAB软件、VB编 程、Excel宏功能及Autocad软件计算出隧道的超欠挖。该发明提高计算效率、降低费用、减 少人员投入，保证了现场安全、高效的施工。
【附图说明】
[0018]图1为操作流程图； 图2为单洞双线隧道平面示意图； 图3为超欠挖计算示意图； 图4为V级围大段跨b型断面示意图； 图5为区间DK0+526.9864~DK0+555.946线路平面图； 图6为超欠挖值示例。
【具体实施方式】
[0019] 结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步说明。
[0020] 一种单洞双线隧道超欠挖测定方法，其步骤为： S1.数据采集，对单洞双线隧道断面各点进行采集。
[0021] S2.MATLAB软件拟合曲线方程，对线路中线与大洞中轴线拟合，得到拟合方程。
[0022] S3. VB编程，利用S2得到的拟合方程编制程序。
[0023] S4.Excel处理数据，将S3的VB程序录入宏，对采集数据进行处理。
[0024] S5.Autocad软件图形对比并计算结果。
[0025]优选的，步骤S1的实施需要借助全站仪。所述全站仪，是集水平角、垂直角、距离 (斜距、平距）、高差测量功能于一体的测绘仪器系统。在一次安置仪器后就可完成该测站上 全部测量工作。广泛用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程测量或变形监测领域。 [0026]所述S1，数据采集步骤进一步包括： S11.置镜:架设全站仪，与两控制点通视，且可看到采集目标点。尽量保证视线夹角在 60度左右，仪器架设高度适中，三脚架腿踩实，并调平气泡。
[0027] S12.设站:进入测量模式，点击"设站"，选择"后方交会法"按"确定"。分别对准两 已知控制点，测量并记录，查看建站误差，控制在5_以内。
[0028] S13.数据采集:每5~10m-个测量断面，每个测量断面的一侧盖板顶至拱顶分9段， 对称为18段，共采集19个测量数据。
[0029]优选的，步骤S2中MATLAB软件，可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创 建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理和通 讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。
[0030] 所述S2,进一步包括： 521. 打开线路平面图（件附图2)，选取两条垂直于隧道中线的平行线并与其中一条