卡西欧5800P计算器隧道建筑施工测量程序设计Word文档下载推荐.docx

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x=a÷

cos（tan-1（b÷

a））-r

x=0.753m

从计算式得出该检测点比隧道设计轮廓线大0.753米，属于隧道超挖。

轮廓线放样原理：

隧道开挖轮廓线放样的计算原理主要通过直角三角形的两直角边的平方和等于斜边的平方原理进行求解。

（俗称勾股弦定理）数学公式中常写作a2+b2=c2（即勾的平方加股的平方等于弦的平方）。

勾股定理图示

轮廓线放样数学模型

说明：

放样点为现场开挖实测掌子面实际点位，x为超挖宽度，通过计算出x宽度然后将该点水平移动到设计标准轮廓线位置即可。

方 

式：

通过全站仪（配合红外线或反射片）直接测出放样点坐标X、Y和高程Z。

用卡西欧编程计算器反算出放样点的实际里程和该点距隧道中心线水平距离d。

过 

程：

a）用放样点实测高程Z减去O1点圆心设计理论高程得出高度a。

b）斜长c等于圆心理论半径R，求b长度，公式：

c）求x宽度，公式：

放样点至隧道中心间距d=6.026m、放样点实测高程Z=314.8142m、O1圆心高程H=310.0000m、O1圆心理论半径c=6.96m，通过以下公式求解！

x=

x=1.000m

从以上计算式中得出现场放样点距设计理论轮廓线的水平距离为1m，说明放样点需要向设计轮廓线移动1m才是放样的标准位置，然后将所有放样的点位用线形起来即成了掌子面开挖轮廓线。

超欠挖程序设计：

通过以上了解相信各位对隧道超欠挖和隧道轮廓线放样的方式并不陌生了，现在对隧道轮廓线的放样程序进行设计。

程序适用：

CASIOfx-5800P工程测量编程计算器

程序主题：

隧道开挖轮廓线放样程序

准备工作：

1、公式：

路线坐标正算、反算公式，路线纵坡计算公式，勾股定理公式。

2、工具：

CASIOfx-5800P工程测量编程计算器。

3、数据：

隧道标准设计图、放样点实测三维坐标X、Y、Z数据。

双线隧道横断面设计图

关于坐标正算公式，坐标反算公式，纵坡计算公式见相关测量书籍。

程序建立：

程序设计需要有一个明确的思路和合理的方法，然后通过结合数学计算模型进行程序化语言编译。

通过本文了解到超欠挖的计算原理分析后，现在运用程序语言采用线元法进行设计和编译，超欠挖程序主要分为（主程序和子程序）共11个，其中TYQXJS为运算主程序，其他均为调用子程序。

主程序TYQXJS（入口程序）

1.＂［1-N］=0→ZD,=1→SD1,=2→SD2”（［1-N］=0现场输入线元数据。

=1,2,3…..等进入各线路数据库提取数据进行计算）

2.Deg:

Fix4:

20→DimZ↙（扩充变量）

3.“TYQXJS:

[1-N]”?

→Z[5]↙（输入线路代码，比如数字1,2,3,4分别表示a,b,c,d线路，并储存在变量Z[5]中，对于具体的线路项目，用户可参照自行决定对应关系）

4.IfZ[5]=0:

Then“X0”?

U:

“Y0”?

V:

“S0”?

O:

“F0”?

G:

“Ls”?

H:

“Rs”?

P:

“Rn”?

R:

“Q”?

Q:

IfEnd↙

5.Cls:

“1:

SZ→XY,2:

XY→SZ”?

→Z[6]:

Z[6]=2＝＞Goto2

（1为坐标正算，放线计算。

2为里程偏距计算）

6.“CZX=”?

M:

“CZY=”?

N↙（置仪点坐标）

7.Lbi0:

“Kp”K↙

8.Z[5]>

0=>

Prog“TYQXJS-DATA”:

Abs（K-O）→W↙

9.Prog“TYQXJS-SUB1”↙

10.Lbi1:

90→Z:

“JJ=0→Kp”?

Z:

Z=0＝＞Goto0:

“JB=”?

B↙（输入夹角和偏距，夹角为0时输入下一个桩号）

11.IfB≤0:

ThenRes（AbsB,Z[4]+Z-）:

ElseRec（AbsB,Z[4]+Z）:

IfEnd↙

12.X+I→Z[7]:

Y+J→Z[8]↙

13.Pol（Z[7]-M,Z[8]-N）:

J＜0＝＞J+360→J↙

14.1→T:

Prog“TYQXJS-XS”↙

15.Lbi3:

“S=”?

S:

I-S→S▲IfAbs（S）≥0.01:

ThenGoto3:

ElseGoto1:

16.Lbi2:

“Xm=”?

X:

“Yn=”?

Y:

”SXG=”?

Z[17]:

“Kp=”?

K↙（输入实测坐标及附近桩号）

17.Z[5]＞0＝＞Prog“TYQXJS-DATA”↙

18.Prog“TYQXJS-SUB2”↙

19.2→T:

20.”Z1=”?

Z=0＝＞Goto2:

Prog”BPEH-DATD”:

Prog”BPEH-BPH”（Z=0返回进行里程，偏距计算。

Z≠0进入高程计算）

21:

Prog”SOIDAO-DATA（隧洞数据库路由引导）

22.Prog”SOIDAO”（进行隧洞超，欠挖计算）

23.Goto2

TYQXJS-SUB1（坐标正算子程序）

1．1÷

P→C：

（P-R）÷

（2HPR）→D：

÷

π→E↙

2.0.1739274226→A:

0.3260725774→Z[1]:

0.0694318442→S:

0.3300094782→L:

1-L→Z[2]:

1-S→Z[3]↙

3.U+W（ACos（G+QESW（C+SWD））+Z[1]Cos（G+QELW（C+LWD））+Z[1]Cos（G+Z[2]QEW（C+Z[2]WD））+ACos（G+Z[3]QEW（C+Z[3]WD）））→X（计算点X坐标）↙

4.V+W（ASin（G+QESW（C+SWD））+Z[1]Sin（G+QELW（C+LWD））+Z[1]Sin（G+Z[2]QEW（C+Z[2]WD））+ASin（G+Z[3]QEW（C+Z[3]WD）））→Y（计算点Y坐标）↙

5.G+QEW（C+WD）→Z[4]（计算点切线方位角）↙

TYQXJS-SUB2（反算里程和边距子程序）

1．X→I：

Y→J↙

2．Abs（J-V）Cos（G-90）-（I-U）Sin（G-90）→W:

0→B↙

3．Lbi0:

Prog”TYQXJS-SUB1”↙

4．（G-90）+QEW（C+WD）→L↙

5．（J-Y）CosL-（I-X）SinL→B↙

6．IfAbsB＜10^（-6）:

ThenGoto1:

ElseW+B→W:

Goto0:

7．Lbi1:

0→B:

Prog“TYQXJS-SUB1”↙

8．（J-Y）÷

Sin（Z[4]+90）→B↙

9．O+W→K:

B→B↙（K为反算桩号，B为偏距）

TYQXJS-DATA（路由器）

1.IfZ[5]=1:

ThenProg“TYQXJS-DAT1”:

Goto1:

IfEnd↙（调用线路一数据库据）

2.IfZ[5]=2:

ThenProg“TYQXJS-DAT2”:

IfEnd↙（调用线路二数据库据）

3.IfZ[5]=3:

ThenProg“TYQXJS-DAT3”:

IfEnd↙（调用线路三数据库据）

4.IfZ[5]=4:

ThenProg“TYQXJS-DAT4”:

IfEnd↙（调用线路四数据库据）

5.。

。

（根据实际项目情况增减线路）

6.Cls:

Locate4,2,“TYQXJS-ERROR”▲

7.Stop↙（线路不存在，则警告后终止运行）

8.Lbi1：

MatB[1,1]→O:

MatB[1,2]→U:

MatB[1,3]→V:

Mat[1,4]→G:

MatB[1,5]→H:

MatB[1,6]→P:

MatB[1,7]→R:

Mat[1,8]→Q（将线元数据赋值给相关变量。

O线元起点程，U,V线元起点坐标，G线元起点切线方位角，H线元长度，P线元起点半径，R线元终点半径，Q线元左右偏标志，左偏取-1，右偏取+1，直线段取0）↙

TYQXJS-XS（显示子程序）

1.Cls:

IfT=1:

Then“X=”:

Locate4,1,Z[7]:

“Y=”:

Locate4,2,Z[8]:

“FJ=”:

Locate4,3,J°

:

“HD”:

Locate4,4,I▲EfEnd↙

2.IfT=2:

Then“K=”:

Locate4,1,K:

“B=”:

Locate4,2,B▲IfEnd↙

线元法数据库子程序（TYQXJS-DAT1,2,3……）的格式

1．IfK≤线元计算终点桩号：

Then[[线元起点桩号O,线元起点U（X）坐标，线元起点V（Y）坐标，线元起点切线方位角G,线元长度H,线元起点半径P,线元终点半径R,线元左右偏标志Q]]→MatB:

Return:

IfEnd

2．根据以上格式，编写1--N各线元数据库

3．Cls:

Locate6,2,”KPOUT”▲（若输入的桩号不在匝道围，则提示警告）

BPEH-DATA（纵断面数据库路由引导子程序）

1.IfZ[5]=1:

ThenProg“BPEH-BPH1”:

2.IfZ[5]=2:

ThenProg“BPEH-BPH2”:

3.IfZ[5]=3:

ThenProg“BPEH-BPH3”:

4.IfZ[5]=4:

ThenProg“BPEH-BPH4”:

5.（根据实际项目情况增减线路数目）.↙

Lbi1:

MatC[1,1]→H:

MatC[1,2]→M:

MatC[1,3]→I:

MatC[1,4]→J:

MatC[1,5]→R（将竖曲线数据赋值给相关变量）

BPEH-BPH（纵断面高程计算子程序）

1.R×

Abs（J-I）÷

2→T:

M-K→C:

1→F↙

2.IfI＞J:

Then-1→F:

3.IfK≤M-T:

Then0→Z:

I→P:

4.IfK＞M-TAndK≤M:

Then1→Z:

5.IfK＞MAndK≤M+T:

J→P:

6.IfK＞M+T:

Then0→Z:

7.Lbi1:

H-CP+ZF（T-AbsC）∧2÷

（2R）→V↙（设计高程）

纵断面竖曲线数据库子程序格式（BPEH-BPH1,2,3,4………）

1.IfK≤竖曲线计算终点桩号：

Then[[竖曲线顶点高程H,竖曲线顶点桩号M，竖曲线前纵坡I，竖曲线后纵坡J，竖曲线半径R]]→MatC:

2.IfK≤竖曲线计算终点桩号:

Then［［根据实际项目情况编写竖曲线数据库］］→MatC:

3.Cls:

Locater4,2,”BPH-OUT”▲

隧道数据库路由引导子程序（SOIDAO-DATA）

IfZ[5]=1:

ThenProg”SD-LX1”:

IfEnd（调用隧道一数据库数据）

IfZ[5]=2:

ThenProg”SD-LX2”:

IfEnd（调用隧道二数据库数据）

隧道超欠挖数据库子程序名：

（SD-LX）

？

→Z[9] 

（设计线路中心与隧道中心偏距，左偏为负，右偏为正数，相等为0）

→Z[10] 

（O11圆心半径）

→Z[11] 

（O22圆心半径）

→Z[12] 

（O11圆心点高程与设计点之高程差）

→Z[13] 

（O22圆心点高程与设计点之高程差）

→Z[14] 

（O11圆弧最小高程与设计点之高程差，低于设计高取负值。

）

→Z[15] 

（O22圆弧最小高程与设计点之高程差，低于设计高取负值。

→Z[16] 

（O12圆心距隧道中心间距）

隧道轮廓线放样子程序：

（SOIDAO）

Z[12]+V→Z[12]

Z[13]+V→Z[13]

Z[14]+V→Z[14]

Z[15]+V→Z[15]（中间值加上计算高差进行赋值）

IfZ[17]>

Z[12]+Z[10]：

Then

Cls：

Locate2,2,＂H>

CFW？

＂◢

Goto4：

IfEnd（判断语句，当放样点高程大于O1圆心高程加O1圆心半径时则提示该语句H>

，然后结束运行）

IfZ[17]<

Z[15]：

Locate2,2,＂H<

IfEnd（判断语句，当放样点高程小于O2圆弧最小高程时则提示该语句H<

IfZ[17]≥Z[14]：

ThenGoto1：

IfEnd（判断语句，当L≥Z[6]时则跳转至Lbl1语句）

IfZ[17]≥Z[15]：

ThenGoto2：

IfEnd（判断语句，当L≥Z[7]时则跳转至Lbl2语句）

Lbl1：

Abs（Z[17]-Z[12]）→L：

IfL≥Z[10]：

Then 

√（L2-Z[10]2）→I：

Else 

√（Z[10]2-L2）→I：

IfEnd：

0→J：

Goto3

Lbl2：

Abs（Z[17]-Z[13]）→L：

IfL≥Z[11]：

√（L2-Z[11]2）→I：

√（Z[11]2-L2）→I：

Z[16]→J：

Lbl3：

IfB>

0：

ThenAbs（B）-Z[9]-I-J→V：

ElseAbs（B）+Z[9]-I-J→V：

＂CQW=＂：

Locate5,1,V◢（显示超欠计算结果，正数为大于设计轮廓线，超挖。

负数为小于设计轮廓线，欠挖）

Lbl4：

结合以上程序设计与编写现在进行数据核对与演示，现在以道安二标核桃弯隧道右线隧道放样实测点理论计算图示（方法采用勾股定理）。

隧道轮廓线放样示意图

程序演示：

运行主程序TYQXJS

Z[N-1]?

（=0,现场输入线元数据，输入1,2,3等为线路1,2,3等数据库数据）

1:

SZ=>

XY,2:

XY=>

SZ?

（输1为坐标正算，输2为坐标反算和超欠计算）

Xm？

=3197918.523（实测点坐标X）

Yn？

=497808.386（实测点坐标Y）

SXG？

=939.400（实测点高程）

KP？

=24450（实测点附近桩号）

计算结果：

K=24500.039（显示线路反算结果里程）

B=-0.7947（显示线路反算结果偏距，正数为偏右，负数为偏左）

Z1=?

（输0返回继续进行里程和偏距计算，1,2,3……进入隧道1,进入隧道2,进入隧道3……超欠挖计算）

CQW=-0.129（显示超欠计算结果，正数为大于设计轮廓线，负数为小于设计轮廓线）

本程序是采用线元法编写和演示的隧道超欠挖程序，对于交点法，有志立于隧道施工测量的可与我联系，以便相互探讨。

通过对本文的了解与认识隧道超欠挖的计算原理和程序设计，运用三维坐标测量法在隧道施工测量中，方便、准确、实用。

这种方法也是隧道掌子面画轮廓线测量工作的方法之一。

也适用于检查隧道的初期支护、二衬的断面超欠挖，能及时正确的指导施工。

为隧道提前贯通和节约成本提供可靠保障。

声明：

本文演示的隧道超欠挖数据为道安二标（位于道真县）核桃弯隧道右线实测断面数据，计算结果真实可靠，对于以上隧道超欠挖程序源，有可能存在输入错误，如有需要，可与本人联系，我可以用计算器传输，以保证程序应用的正确性。

（部职工可免费传输）