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1、参评论文铁路隧道施工放样隧道施工放样中铁二十一局集团第五工程公司摘 要：根据常见铁路隧道，从边仰坡开挖放样、开挖断面放样、钢架放样、衬砌放样逐次介绍计算过程或方法。结合线路计算方法和隧道放样特点计算隧道未知里程和偏距，再应用卡西欧4800计算器编程语言编写平面计算程序。关键词：边仰坡、断面、钢架、衬砌、程序。1隧道施工放样分类隧道施工放样大体为洞口边仰坡放样、开挖断面放样、钢架放样(有钢架的)、衬砌放样。其中边仰坡放样是一次性或 1到3次进行完毕，以后不再继续的工作。而开挖断面放样、钢架放 样、衬砌放样则是重复进行的工作，前两项工作任务尤为频繁，所以有必要用更为方便快捷的方 法进行放样。在这里
2、着重分析前两项放样的方法。2. 隧道施工放样理论知识作为测量人员应从理论上彻底理解放样的理论知识，有了理论知识才能适应变化的施工环境，以不变应万变。2.1洞口边仰坡放样洞口仰坡与路堑边坡的连接，有方角式和圆角式。方角式易于施工，但开挖数量大，土质坡 易受雨水冲刷；圆角式施工较难，但开挖数量小，受雨水冲刷也较小，所以隧道理论上普遍采用 圆角式开挖，实际石质采用人工钻爆开挖；土质采用挖掘机开挖，很难形成圆角，所以实际上大 部分都为方角式开挖，这里就方角式开挖作为介绍内容。(1 )、方角式开挖计算方角式开挖示意图方角式开挖示慧图参数说明：1: m为仰坡坡度，坡度线垂直于洞门断面方向;1: nL为左边
3、坡坡度，坡度线垂直于线路方向；1: nR为右边坡坡度，坡度线垂直于线路方向；1：M为左边坡与仰坡交线坡度；1：N为右边坡与仰坡交线坡度；a和b分别为左右交线与线路方向夹角；c为洞门方向与线路方向夹角。计算过程根据以上已知参数计算出交线的坡度，以线左为例计算。第一，首先要了解以下平面投影。假设边仰坡坡线及交线都从同一个高程面，即以C点所在高程面向下投影到C点高程面，投影及投影前情况如下立体图所示。高程差假设为1,则平面ABCD 上，BC m ； CD m ； FC M。求 a 和 M。边仰坡墜交线.立悴小意医GCO90、GCEECDGCD、 GCE c.(1)ECD90c.(2)又 CDm.(3
4、)ED msi n(90 c)mcosc、CE mcos(90 c) ms in c.(4)平行四边形FBCD.(5)FD BC nL.(6)(4)和.FE FD ED nL m cosc.(8)(4)和(8)、 FEC 90.(9)n i m cosca FCE arctan().(10)msinc又 CE msinc、CEF90、(10).(11)msinccosaM.(12)同样方法bmsinccosbn mcosc arcta n();Nmsin c根据以上计算整理如下:丄 nL mcosc、. 丄,nR mcosc、a arcta n() ； b arcta n()msi ncmsi
5、ncmsin c . “ msin ccosacosb当洞门为正交洞门时，c 90、 sin c 1、cosc 0 ,于是nLn Ra arctan( ) ； b arctan( )mm； N cosacosb当为正交洞门，且两侧边坡坡率相等。即nL nR,则M=N,即左右两侧对称。当正交洞门变仰坡坡率相等时，侧交线与线路中线水平夹角为45，交线的坡度为1： 2 边 （仰）坡坡率。2.2开挖断面放样目前隧道开挖大部分采用传统的人工钻眼之后爆破的方法（土质隧道则机械和人工配合开 挖），现分别以最为普遍的双线隧道和单线隧道开挖为例进行理论计算。开挖放样主要内容为开 挖轮廓线放样，轮廓线放样就是将理
6、论的轮廓线在隧道开挖断面上按一定的密度点出，以便定位 周边眼或确定土体开挖边线。首先了解以下投影方面知识。现在用一个标准断面为正方形的开挖断面模拟隧道断面，C断面为暴露出来的新鲜断面，开挖轮廓线119特征点号为不太规整的方形，点号里程也有差别。在放样时，有些点为欠挖（比 标准断面小），有些点为超挖（比标准断面大），断面处只能正确的点出正合适和超挖点，而欠挖 点只能在附近标示欠挖程度，以便开钻时掌握好钻杆角度。放样点位里程都有所不一同，以至每 个点所在断面（这个断面与线路方向垂直）里程不一致，这就需要在放样计算时知道每一个放样点里程，在后续第 3章详细介绍计算方法。轮廓放样就是寻求实际测点与理论
7、点间距离，进而找 到理论点。双线隧道开挖断面放样图中所示角度和距离标注为衬砌参考图中给出或简单推到所得，这里作为已知数据来考虑。H Hg h范围；二层开挖断面共分4层计算，层与层之间通过高程来区分，即一层在Hg j h Hg h范围；三层Hg i H Hg j范围；四层H Hg i范围。双线隧道圆部分采用理论半径与实际半径相比较，算出超欠挖数值；直线部分采用理论偏距与实际偏距相比较，算出超欠挖数值。(1)一层H Hgh范围计算测点在线路左侧测点A高程H;实际实际Rz ;理论半径在高程H处实际偏距Bz (左负，右正) 超欠数值 RZ R .( +超；-欠)圆心以上：Rz(H (Hg g)2 Bz
8、2圆心以下：Rz . (Hgg)H)2Bz2 以上两式内部经平方后相等，所以统一用下式表示。超欠数值=(H (Hg g)2 Bz2 Ri测点在线路右侧测点A高程H;实际Rz ;理论半径Ri；在高程H处实际偏距By (左负，右 超欠数值 Ry R1 . ( +超；-欠)圆心以上：Ry(H(Hgg)2By2圆心以下：Ry(Hgg)H)2By2以上两式内部经平方后相等，所以统一用下式表示。超欠数值=.(H(Hgg)LBy2 Ri)，不管左右侧超总上、，Bz和By均为实测偏距 B(这里偏距正负对超欠数值大小无影响 欠数值=Ri(H (Hg g)2 B 2 Ri .(+ 超；-欠)。(2) 二层Hg j
9、 H Hg h范围计算测点在线路左侧测点A高程H;在高程H处实际偏距Bz(左负，右正)。超欠数值=Bz.(+ 超;次)(i)B BJ 丄2 EGF和厶EJB中运用等比例BjEJ (3)FGEGFGFH f.(4)2FHR2 (gh)2 (5)代入(4)得FGR22(g h)EJ H (Hg j)EG h j .(8)(6)、(7)、(8)代入(3)中得H (Hg j)22 fBJ 話 (R2 (g h)2 -)(9)(9) 代入(2)中得j 严 J ( R2 (g h)2 f)-(10)h j22(10) 代入(1)中得超欠数值=BzH J； j) ( r2 (g h)2 f) f (+ 超；
10、-欠)测点在线路右侧同理测点在线路右侧，超欠数值与左侧相同。总上、，超欠数值=Bz H (Hg j)(、r2 (g h)2 -) -.( + 超；-欠)。(3) 三层Hg i H Hg j范围计算测点在线路左侧测点A咼程H;实际Rz ;理论半径R3 ；在高程H处实际偏距BZ (左负，右正)。多两项已知或 推导参数m和k。超欠数值=RZ R3 . ( +超；-欠)网啊用* -H-riiL取线隧道开挖断血图(二层)Rz( Bzm)2(Hgk-H)2超欠数值=(Bz m)2 (Hg k-H)2 R3 ( + 超;次)测点在线路右侧同理测点在线路左侧，超欠数值与左侧相同。总上、，超欠数值=(Bz m)
11、2 (Hg k-H)2 R3 .(+ 超;-欠)。(4) 四层H Hg i范围计算测点在线路左侧测点A咼程H;实际半径Rz ;理论半径 甩 在高程H处实际偏距Bz (左负，右正)。多两项已知或推导参数t。超欠数值=Rz R2RzB； (Hg t H)2超欠数值=.B； (Hg t H)2 R2 .(+ 超;-欠)测点在线路右侧同理测点在线路左侧，超欠数值与左侧相同。总上、，超欠数值=.B； (Hg t H)2 R2单线隧道开挖断面放样.(+ 超；-欠。图中所示角度和距离标注为衬砌参考图中给出或简单推到所得，这里作为已知数据来考虑。根据单线隧道由多个圆组成，且较为复杂，建立直角坐标系，运用直线方
12、程来区划。将整个断面分成10个区段，13个区段采用直线方程来区划；4、5区段用高程区划。单线隧道圆部分采用理论半径与实际半径相比较，算出超欠挖数值；直线部分采用理论偏距与实际偏距相比较，算出 超欠挖数值。因左右计算结果相同，这里仅以右侧计算，并严格按一区t二区t三区t四区t五 区顺序进行判断。根据已知条件H kB bi方程式为H (cot )B j e; H k?B b?方程式为 H (tan )B h e; H ksB ba 方程式为 H (tan )B g e。(1) 一区范围计算测点C高程H;实际半径R ;理论半径R,;在高程H处实际偏距B (左负，右正)。判断C 点在一区。将 B以绝对
13、值代入，这样好比1区左变换到1区右判断。H (cot )B j e,则在一区，若不满足则进入二区判断，根据双线隧道同样的算法得超欠数值=(H Hg j)2 B2 R ( + 超；-欠)。(2) 二区范围计算如果不满足一区要求，则进入二区判断。测点C高程H;实际R ;理论半径R2;在高程H处实际偏距B (左负，右正)。判断C点在二区。将 B以绝对值代入，这样好比 1区左变换到1 区右判断。H (tan )B h e，则在二区，若不满足则进入三区判断，根据双线隧道同样的算法得超欠数值=.(iB|)2(HH gh)2 R2 (+ 超；-欠)。(3) 三区范围计算如果不满足三区要求，则进入四区判断。测
14、点C高程H;在高程H处实际偏距B (左负，右正)。判断C点在四区。将 B以绝对值代入，这样好比1区左变换到1区右判断。H (tan )B g e，则在三区，若不满足则进入四区判断，根据双线隧道同样的算法得超欠数值=.(uB)2(HHgw)2 R3 (+ 超；-欠)。(4) 四区范围计算如果不满足三区要求，则进入四区判断。测点C高程H;在高程H处实际偏距B (左负，右正)。判断C点在四区。将 B以绝对值代入，这样好比1区左变换到1区右判断。H Hg k，则在四区，若不满足则进入五区，根据双线隧道同样的算法得超欠数值(H Hg K) (d b)2vb2(+超；-欠)。(5)五区范围计算如果不满足四区要求，则进入五区。测点C高程H;在高程H处实际偏距B （左负，右正） 判断C点在四区。将 B以绝对值代入，这样好比 1区左变换到1区右判断。根据双线隧道同样的算法得超欠数值=B2 （Hg z H ）2 R4 （ +超；-欠）。2.3钢架放样整环钢架有
