1、計算機輔助設計在客專鐵路隧道洞門施工放樣中的應用 摘要：本文結合長株潭城際客運鐵路賀家沖隧道帽檐斜切式隧道洞門的測量放樣，主要介紹如何通過AUTOCAD三維建模功能獲取隧道洞門測量放線數據，并就洞門外業主要測量放樣工作進行了探討，對提高施工放樣效率有一定的幫助。關鍵詞：帽檐斜切式 AUTOCAD 三維建模 測量放樣一、前言鐵路客運專線多數采用帽檐式斜切洞門，其特點是能最大限度地減少高速運行列車進入隧道瞬間，高壓氣流對列車的損害和不良影響，是我國近年才引進的一項先進設計。目前大多數隧道洞門設計采用隧道洞門設計參考圖，取消了隧道洞門輪廓線坐標表，施工單位如何通過參考圖上僅有的平、立、正面圖來得到放

2、樣數據，以及如何實施測量放樣工作，是一個值得探討的課題。目前，計算機三維輔助設計技術在建筑工程行業的應用為我們提供了一個可靠而有效的方法。二、工程概況賀家沖隧道全長1125m，穿越賀家沖山脈，地處丘陵區，自然高差約90m，自然坡度約20°，地形起伏，洞口多辟為民房，從谷地內為水塘、水田。隧道設計速度200km/h，線間距為4.4m。進出口洞門設計均采用帽檐斜切式隧道洞門，斜切面1：1.25，仰坡1：1.15。帽檐斜切式隧道洞門結構系在洞襯砌斜面架設一斜切橢圓臺（環）面帽檐構筑而成，該橢圓臺面以初砌斜橢圓面為底面，其軸線通過底面橢圓中心并與之垂直，其跡線與底面橢圓長。洞門側視輪廓圖及結

3、構剖面圖如圖1、2，表1所示。圖1 洞門側視輪廓圖圖2 洞門結構示意圖表1 帽檐輪廓線橢圓要素 mm輪廓線編號abcdx0000y1820182025102360z3080308023902530長軸9650107701074011500短軸6030673067107180帽檐式斜切式洞門4條橢圓曲線a、b、c、d長短軸均不相同，且其圓心位于與線路方向垂直的不同平面內，每個橢圓所在的平面與水平方向的夾角也是不同的，使得每條曲線的放樣數據要經過數學公式推導，才能計算得出，這樣做不僅麻煩，同時也會降低擋頭模板尺寸的計算精度。本文利用AutoCAD的三維建模功能進行計算，只要嚴格按照設計尺寸建立洞門

4、部位的模型，則輪廓線上關鍵點的相對坐標和襯砌擋頭模板尺寸就可以利用AutoCAD的計算功能在三維模型上自動進行計算。三、創建三維模型（一）繪制洞身三維模型1.在CAD主視圖中，使用繪圖工具按照設計尺寸繪制出洞口初砌輪廓平面圖，如下圖3所示。圖3 初砌斷面輪廓平面圖2.使用（繪圖/建模/拉伸）EXTRUDE命令將平面圖形轉變為實體模型。利用VPOINT命令調整好視角，最后對實體模型進行著色即可生成直觀模型圖，如下圖4所示。圖4 初砌三維實體圖（二）剖切1：1.25洞身獲得輪廓線a、b、c、d1.在剖切之前，需要先繪制出剖切面，利用UCS命令的3POINT命令即三點確定一個新坐標系命令，將新坐標系

5、放在垂直于襯砌模型縱向軸線的平面上，再使用（修改/三維操作/剖切）SLICE命令，按1：1.25的斜切面剖切洞身，即沿XY坐標平面剖切，最后刪除不用部分，被剖切面即為輪廓線a、b所在面。如下圖5所示。圖5 剖切后初砌實體圖2.再利用“I-I剖視面”中輪廓線c、d上頂點至橢圓臺軸線的垂直距離為長軸、以中心點至兩側長度為短軸，以垂足至橢圓臺軸線與剖視圖輪廓線c、d對應的帽檐輪廓線相交的交點O1、O2的距離為延伸長度，旋轉三維橢圓臺實體圖。即使用cone命令指定橢圓e命令進行三維橢圓錐旋轉操作。使用（修改/三維操作/剖切）SLICE命令剖切出洞門輪廓c、d線所在平面，剖切出的輪廓線即為c、d輪廓線。

6、至此，洞門輪廓線a、b、c、d均已獲得。如下圖6所示。圖6 三維橢圓旋轉圖（三）獲取放樣數據洞門三維模型建好后，就可以在模型上利用AutoCAD的自動計算功能進行相對坐標等的計算操作。下面以計算斜截面內輪廓線d為例來說明如何在三維模型上進行計算。從三維模型中提取出輪廓線d的正面圖和側面圖，圖中可以直接標注尺寸，如圖7所示，即為放樣中需要的尺寸數據。圖7 輪廓線d放樣尺寸四、洞門測量放樣（一）列出輪廓線坐標表1.洞門結構沿隧道中軸面,即圖示Y-Z面對稱。獲得輪廓線后，取洞門結構半側輪廓線按一定間隔在高程（Y）方向、里程（Z）方向布14個放樣點（布點數根據實際情況調整），本文僅以輪廓線d為示例，如

7、圖8：圖8 半側輪廓線d放樣布點圖2.利用半側輪廓線放樣布點CAD圖提取高程值（Y）、里程值（Z）、中心支距值（X），列出各輪廓線坐標表，如下表2：表2 洞門輪廓線d坐標表 坐標點號Z（cm）輪廓線dX（cm）Y（cm）（二）現場測量放樣測量放樣須配合并滿足現場施工需要。由于帽檐的4條輪廓線全為坐標控制，若使用組合模板存在較大的困難，所以選用拼裝模板與木模配合使用。該洞門分為3次澆筑，故需多次測量放樣及復核。第一次澆筑明洞段，第二次澆筑延伸段及斜切段，最后施工帽檐。明洞段和斜切段施工時，內模均采用全斷面液壓襯砌臺車，外模和端模均采用木模，測量放樣主要以定位臺車中線、高程位置以及斷面尺寸為主。明

8、洞段襯砌施工完后，將襯砌臺車推至斜切和延伸段，此階段測量放樣除定位臺車及斷面外，還須放樣輪廓線a、b坐標以便斜切面安裝模板。現場以隧道洞門口向洞內的距離（Z）、隧道中線至輪廓線的距離（X）以及輪廓線至溝槽頂面的相對高差（Y）三個坐標值控制測量。斜切和延伸段完成后襯砌臺車不動，以襯砌臺車為帽檐內模支撐點，明洞襯砌和邊坡為帽檐外模支撐點安裝帽檐模板澆筑混凝土，此階段不需定位臺車及斷面尺寸，僅需放樣輪廓線c、d，模板安裝好后還需復測并做出相應的調整。五、結語本文以賀家沖隧道帽檐式洞門施工測量為例，探討了如何將AutoCAD三維技術應用到測量放線內業計算工作中，以及洞門施工各階段測量放樣的主要工作，相信在隧道、橋梁等工程施工中，一定會有更多問題可以通過計算機三維輔助技術來更好、更快、更有效地解決。參考文獻1李磊中文版AUTOCAD2005三維圖形設計M北京：清華大學出版社，20042邊鵬飛AutoCAD2000在隧道洞門施工放樣中的應用J測繪通報，2002，(5)：32-333唐星鐵路客運專線隧道洞門選型及設計J鐵道勘測與設計,2005,(6)：41-45 書中橫臥著整個過去的靈魂卡萊爾人的影響短暫而微弱，書的影響