隧道无接触量测技术在大断面黄土隧道中的应用

1. 工程概况：墩梁隧道属于陕西省“三纵四横五辐射”规划之榆商线（榆林至商州）中神木至府谷高速公路，是一条六车道分离式纯黄土隧道。设计为分离式双向六车道公路隧道，开挖跨度17.3m，开挖高度12m，扁平率为0.703，开挖面积为170m2，，是目前开挖跨度最大的黄土隧道，墩梁大断面黄土公路隧道处于具有代表性质的黄土梁卯沟壑区，隧道设计位置部分段落存在偏压.浅埋和湿陷性黄土地段（Ⅱ-Ⅳ湿陷性）；施工过程中穿越来了粉砂性黄土.马兰组风成黄土和中更新统离石组风成黄土，地形.地质构造情况具有极强的代表性；施工过程中围岩含水量在不同段落变化较大，且隧道节理发育也存在较大变化。

　　2. 量测方法选择与实施

　　2.1 量测方法选择

　　围岩净空位移量测是新奥法施工的重要组成环节，是判断围岩稳定指导施工的重要依据。由于墩梁隧道地质构造差别较大，施工中分别采用双侧壁导坑.单侧壁导坑和三台阶七步流水法进行开挖，施工中存在多导坑位置同时施工的情况，若采用传统的变形量测方法对施工干扰较大，人为因素对量测精度影响较大，测量速度慢，影响工程进度和各工序之间紧密配合，难以满足现代隧道施工快速.安全.大跨度的施工要求。

　　鉴于以上原因计划采用高精度全站仪和塑料反光膜片（代替传统的反光棱镜）进行隧道变形量测，主要采用全站仪对边测量程序进行，三维坐标测量辅助判断位移的方向，在按设计布设完成变形监测点后，设置测站位置，按设计要求测量周期进行观测.记录和分析。

　　2.2 量测项目及周期

　　在进行墩梁隧道施工过程中，按照设计要求每隔10～50m断面（根据围岩情况决定断面间距离），并在开挖24小时内取得第一组数据。用莱卡TCR-802精密全站仪观测下沉和收敛变形，最前端的一个断面紧跟掌子面，以便及时观察围岩稳定情况。观测频率为：前15天每天观测1次或2次，16～30天每两天观测1次，30～90天每周观测1～2次，90天以上每月观测1～3次。因黄土隧道对二次衬砌至掌子面间距离有严格要求控制在50米，但在实际施工中二次衬砌至掌子面距离控制在75米左右。

　　2.3 仪器准备

　　拱顶下沉及周边收敛均采用徕卡TCR 802型全站仪，精度2″；反光膜片采用苏光4*4反光贴膜；薄钢板和钢筋焊接的量测预埋件。

实施重点及要求

①反光贴膜安装

　　将5*5cm钢板与长15cm钢筋焊接成球拍型，将反光膜片粘贴在钢板上形成测点预埋件。

　　②测点预埋件安装

　　将测点预埋件钢筋焊接在设计的点位处，并用废纸将测点预埋件钢板包裹，防止喷射混凝土将反光膜片污染，在喷射混凝土施工完毕后将包裹拆除。

　　③仪器架设

　　因为量测内容主要是各量测点间相对距离，全站仪可以自由安置（对中整平就可以，不需要建站及大地坐标输入），但为了消除贴片倾斜对测距的影响，每次量测时测站位置应相对固定，同时为了加强反射片对仪器激光反射效果和量测准确性，应把仪器设置在量测断面前后5m内较为合适。

　　3. 量测数据收集及分析处理

　　①数据量测方法

　　完成仪器设置工作后，用仪器激光导向功对各目标点进行仪器确认，打开仪器程序选项，进入对边测量项目，选择射线法测量；再照准后视点并输入后视信息后，即可按照编号顺序开始测量。

　　以三台阶开挖变形量测为例：在进行沉降观测时，全站仪可以测量出待测点A.B.C.D.E与后视点Q之间的高差H，在后视点Q不做变化情况下，分析待测点与后视点之间高差即可判断断面沉降变化；在进行收敛测量时，考虑到同组观测点不一定会在同一水平线上，观测记录待测断面上每组测点的斜距Lde.Lbc即可。

　　 ②数据分析方法

　　在量测完成后，确保量测数据准确.可靠，就可以对量测数据进行分析。施工中主要利用EXCEL的图形列表功能，以量测时间为X轴，量测点的数据变化为Y轴，采用图表结合的方法直观显示量测断面变形情况，主要以分析日变形量（本次测量围岩变形值减去上次测量围岩变形值）.日变形速率（本次测量围岩变形值减去上次测量围岩变形值除两次观测之间时间差）和累计变形量（开始观测至观测结束且围岩达到稳定状态的变形量）的变化情况来指导施工。

4.无接触量测实施效果评价

　　无接触隧道变形量测在墩梁隧道应用以来，其测量精度完全能满足规范要求，能实时客观的反应隧道变形情况，正确指导施工；同时具有量测速度快，操作简单，对隧道作业相互干扰小，数据准确可靠，分析方便便于纠错等优点。