吴晓明 张永俊
中交一公局第六工程有限公司 天津塘沽 300450
摘要：隧道断面是隧道的直观展现形式，是隧道美观的体现者。隧道断面测量在隧道施工过程中成为一个重要环节，需要采用高效全方位的检测方法对断面进行检测。目前隧道断面测量主要采用断面仪法、全站仪法。本文简单介绍了隧道施工过程中断面施工质量的控制，准确测出隧道开挖、初期支护、二次衬砌的实际轮廓线，计算出精确的超欠挖量，对施工质量做出评价，指导工程施工。
关键词：开挖断面检测、初支断面检测、二衬断面检测、断面仪法、全站仪法
1 工程概况
香卡隧道进口位于青海省门源县仙米乡、出口位于门源县克图口，为分离式隧道，净空10.25*5.0m。隧道左右洞起讫桩号分别为ZK71+695-ZK74+719、YK71+638-YK74+687，长度分别为3024m，3049m，属于特长隧道，其中本合同段施工ZK71+695-ZK73+190，长1495m；右线起讫桩号为YK71+638-YK73+160，长1522m。宽度为10.25m，建筑限界高度为5m，设计等级为：公路-Ⅰ的双向四车道；级本合同段左、右线间有车行横洞2处，净空4.5m*5m；人行横洞3处，净空2.0m*2.5m。隧道左线纵坡为-2.787%，右线纵坡为-2.8%，左线进口曲线半径R=1401m，通过A-480的缓和曲线与洞身直线段连接；右线出口曲线半径R=1180m，出口段通过A-370的缓和曲线与洞身直线段连接。
香卡隧道洞口所在斜坡坡脚约为30°-40°，坡向约为95°。岩性成分上部为坡洪积碎石程稍密状，下伏基岩为三叠系砂岩，围岩级别为Ｖ2级，围岩稳定性差，岩层状态240°-260°。坡面植被较不发育，零星发育有高原草本植物，斜坡现状基本稳定。根据以上地质条件较差掌子面不稳定因素，宜采用环形留核心土法与台阶施工法相结合的施工方法。
2隧道断面测量
2.1隧道开挖
隧道开挖是隧道施工的重要工序，控制断面开挖质量是缩短工期和降低造价的关键工序。隧道开挖时主要采用钻爆法，往往会出现超欠挖的情况，超挖过多，不仅因出渣量和衬砌量增多而提高工程造价，而且由于局部超挖会产生应力集中问题，影响围岩稳定性。欠挖则直接影响到衬砌厚度，对隧道质量及后期运营产生安全隐患。因此超欠挖控制是隧道施工质量评定的重要内容之一，进行超欠挖控制的方法是使用测量仪器观测隧道断面若干个点，形成实际的开挖轮廓线，与设计轮廓线进行比较，从而获取断面的超欠挖量和部位，及时指导下一步施工。
1、开挖断面检测
由于隧道开挖后各种工序衔接紧凑、交叉施工，为避免应断面测量影响正常施工。隧道开挖断面测量采用高效、安全的全站仪法。把全站仪置于距开挖面一定距离的测站点A，避免应碎石掉落影响正常测量。测站点A应选在不被钻孔台车挡住视线的适当位置。采用免棱镜模式测量若干点位并记录X、Y、Z三维坐标。
图1 隧道开挖断面检测图
2、测量数据处理
将记录的三维坐标输入CASIOfx-9860计算器，应用道路之星后处理软件计算出各点位的径向超欠挖值，并记录表格及时提供现场施工人员，指导施工。
表1 隧道开挖断面检查记录表
2.2初期支护
初期支护的作用是保证围岩施工期间的初步稳定。隧道进行支护时，测量人员均应进入现场进行实时监测，控制好轮廓标高、净宽。防止立架锚喷支护实体侵入净空，否则日后返工，凿除难度很大，严重影响工期和质量；防止初期支护净空过大，否则二次衬砌工程量增大，浪费混凝土，造成经济效益损失。
1、初支断面检测
初期支护断面轮廓的检测，目的是为了检查初衬超、侵限界的情况，一方面确保二次衬砌的厚度，另一方面对隧道开挖和喷射混凝土施工质量也可作出评价。初期支护断面采用BJSD-2E断面仪进行测量，隧道初支施工完毕之后，每3m进行一次断面测量。断面仪法进行隧道断面测量时，首先将激光断面仪定位于隧道的中线位置A上，调试仪器使得测量头处于垂直与隧道中线处的位置。设置好隧道断面的起始、终止测量角度及所测点数后，软件控制测头以某物理方向为起算方向，按一定间距依次一一测定仪器旋转中心与实际初支轮廓线的交点之间的矢径（距离）及该矢径与水平方向的夹角，将这些矢径短点依次相连即可获得实际初支的轮廓线。通过与激光断面仪配套的数据分析软件迅速得到隧道实际初支轮廓曲线图，并与标准设计断面进行对比形成直观的超欠挖图形。
图2 隧道初支断面检测图
2、数据处理
①隧道标准断面曲线的编辑
隧道标准断面曲线采用设计二砌断面的内轮廓线，初期支护检测出的断面图所反映的是实际断面曲线与标准断面曲线之间的距离，即二衬的厚度。
表2 隧道标准断面曲线参数表
②断面检测结果
将断面仪采集的数据导入计算机，采用与激光断面仪配套的数据分析软件对数据进行处理，形成实际初支轮廓曲线图，与标准设计断面进行比较并得到隧道的超欠挖等参数，快速给出检测报告文件，图3（说明：图中负值部位应风袋影响无法正常测量，报告中最大欠挖和欠挖面积无参考价值）。对隧道超欠部位进行及时处理，保证后期二次衬砌施工质量。初衬YK71+710隧道断面衬砌类型为S4a，二次衬砌厚度应保证8cm的预留变形量+40cm厚C30混凝土。
图3初期支护断面检测报告
2.3二次衬砌
二次衬砌的作用是承载后期围岩压力。隧道二次衬砌施工测量是正常测量后的最后一道关卡，它的准确与否直接影响隧道通车净空要求和能否按设计要求竣工交验，因此极为重要，一定要慎重处理。
1、二次衬砌台车定位
根据设计文件，在平面和高程上严格按图放样，定位整体衬砌台车，并对衬砌台车内轮廓进行测量复核，防止二次衬砌实体侵入净空。衬砌台车的校核采用全站仪法，将全站仪置于台车下方的隧道中心线测站A，测站点A应选在不被二衬台车挡住视线的适当位置。采用免棱镜模式测量衬砌台车内轮廓若干点位并记录X、Y、Z三维坐标。将记录的三维坐标输入CASIOfx-9860计算器，应用道路之星后处理软件计算出各点位的径向超欠值。并与相应桩号初支断面所测数据进行对比分析，保证二次衬砌厚度。
图4 二衬台车内膜轮廓检测图
表2 隧道二衬台车内膜轮廓检测记录表
2、二次衬砌断面检测
隧道二衬断面主要检测二衬内轮廓线的形状与尺寸，判断隧道净空状况。二次衬砌施工完毕后，每5m进行一次断面测量。断面测量采用断面仪法，测量方法与初支断面测量方法一致。
图5 隧道二衬断面检测图
3、数据处理
将断面仪采集的数据导入计算机，采用与激光断面仪配套的数据分析软件对数据进行处理，形成实际二衬内轮廓曲线图，与标准设计断面进行比较并得到隧道的超欠挖等参数，快速给出检测报告文件，图6（说明：图中负值部位应风袋影响无法正常测量，报告中最大欠挖和欠挖面积无参考价值）。隧道标准断面曲线采用设计二砌断面的内轮廓线，二次衬砌检测出的断面图所反映的是实际二衬内轮廓曲线与标准断面曲线之间的距离，即净空是否侵入设计净空。对侵入净空部位及时进行处理，保证二次衬砌施工质量。
图6二次衬砌断面检测报告
3结束语
目前隧道断面测量使用的方法主要是断面仪法和全站仪法，将隧道断面测量贯穿于隧道施工的整个过程中。利用后处理软件分析断面的超欠挖等参数，并对隧道断面开挖、初期支护和二次衬砌做出评价，防止工程实体侵入净空或净空过大，及时发现问题处理问题，提高施工质量，消除安全隐患。
参考文件：
《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）；
《公路隧道施工技术规范》（JTG F60-2009）；
《精密工程测量规范》（GB/T 15314-94）；
《工程测量规范》（GB50024-2-2007）。
论文作者:吴晓明,张永俊
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第19期
论文发表时间:2018/2/3
标签：断面论文; 隧道论文; 测量论文; 曲线论文; 台车论文; 轮廓论文; 围岩论文; 《建筑科技》2017年第19期论文;