必威体育精装版地铁隧道中心三维坐标推算方法解析.doc

地铁隧道中心三维坐标推算方法解析 宋洋 （中铁十七局集团上海轨道交通工程有限公司 上海 200135） 摘　要：列车在曲线轨道上行驶时,由于超高的存在,车辆向曲线内侧倾斜。因此,在曲线地段的隧道断面内侧尺寸会增大。采用盾构法施工的圆形隧道,其断面半径也就会增大,并出现断面内侧得到有效的利用,而断面外侧不能充分利用的情形。如果将地铁在曲线地段隧道的施工中线相对于线路设计中线向内侧偏移某一个量,便可节省曲线隧道开挖断面尺寸,降低地铁建造成本。讨论了地铁曲线隧道施工中线相对于线路设计中线偏移量的计算,以及根据偏移量进行地铁曲线隧道施工中线上各点坐标的计算。 关键词：曲线隧道　施工中线　偏移量计算　坐标计算 1 地铁曲线隧道施工中线偏移量的计算 在盾构推进过程中, 我们要测定盾构中心的位置以纠正盾构定位的姿态。值得指出的是: 隧道中心的设计坐标在直线上很容易计算, 而在弯道上的计算不同于地面上曲线的计算方法。在细部曲线放样中, 由于存在超高h 和超距e, 这时就存在设计曲线与施工曲线不一致的情况, 如图1 (a)。因为设计曲线指的是隧道内铺设轨道中心的曲线, 即如图1(b)中实线部分中心的轨迹, 而施工是要确定隧道中心的曲线即盾构推进的曲线, 即如图1(b) 中虚线部分中心的轨迹; 盾构推进曲线圆心与设计曲线圆心重合。在缓和曲线上超距逐渐增大或减小, 而在直线上超距为零。 (a) (b) 图1 隧道中心曲线的曲率半径应按 R ′= R - e 来计算各点 坐标。,车辆向曲线内侧倾斜。如图2所示, h为外轨超高, S 为两股钢轨中心线间距离, H为车辆中心在轨顶线以上的高度。因此, 由于外轨超高产生的车辆中心偏移量为 e= 图2 　　采用盾构法施工的圆形隧道,在曲线地段施工中线相对于线路设计中线向曲线内侧偏移量为 。在直线地段,施工中线和设计中线重合,施工中线偏移量应在缓和曲线范围内平顺变化,在圆曲线部分保持所计算的偏移量。 2 地铁曲线隧道偏移施工中线坐标的计算 2.1曲线设计中线坐标计算 2.1.1直线段上任意一点坐标的计算 已知设计轴线方位角为Fo，连续墙内侧起始坐标（Xo，Yo），里程So，第一环洞内留量t或缓直点坐标，里程，缓直点在管片上距小里程的距离为t′，直线段全为标准型管片，直线段第K环管片坐标为 { 2.1.2 缓和曲线上任意一点坐标的计算 在求缓和曲线上任意一点坐标时，建立以ZH 点为原点，过ZH点的缓和曲线切线为x轴，ZH 点上缓和曲线的半径为y轴的直角坐标系，即切线支距法。 采用切线支距法计算标准缓和曲线上任意一点的坐标为: ｛ 在切线支距法的直角坐标系中，标准缓和曲线上任意一点的切线方位角为，任意一点处的偏移量为，根据坐标正算得到偏移后的任意点坐标为: ｛ 公式简化好，即为： ｛ 式中: 为缓和曲线长，为以ZH点起算的弧长，e为超距即偏移量，R为圆曲线半径。考虑曲线的偏转方向，进行如