隧道斷面檢測技術(shù)及規(guī)程淺析

朱 浩

(貴州省質(zhì)安交通工程監(jiān)控檢測中心有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550004)

1 工程概述

項(xiàng)目區(qū)地處云貴高原東北部，位于遵義市北西面隧道區(qū)屬侵蝕淺切中低山地貌，地形較復(fù)雜，隧道進(jìn)出口端均為第四系覆蓋，下伏基巖為頁巖、礫巖，兩側(cè)洞口坡度較陡，一般為25°～40°。山體總體呈東西走向。最高海拔1 395 m，最低海拔1 060 m，相對高差335 m。

大屋基隧道為特長隧道，左幅隧道起訖樁號為ZK32+375～ZK36+273，全長3 898 m，最大埋深約290 m，右幅隧道起訖樁號為K32+392～K36+309，全長3 917 m，最大埋深約288 m。左右幅隧道平面線形進(jìn)口段均位于半徑為1 500 m的圓曲線上，左右幅中間段均位于直線上及半徑1 500 m的圓曲線上，隧道出口均位于直線段上。隧道左右幅線間距進(jìn)口段約為25 m，中間段約為30 m，出口段約為23 m。左右幅隧道均為人字坡，左線縱坡坡度為1%和-0.708%，右線縱坡坡度為1%和-0.712%。

設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：雙向六車道高速公路，建筑限界凈寬14.75 m，建筑限界凈高5.0 m，設(shè)計(jì)速度100 km/h。荷載等級：公路一I級。

2 隧道斷面檢測

2.1 檢測內(nèi)容

隧道斷面檢測中，通常是對輪廓尺寸進(jìn)行檢測，通過分析為其他部門提供相應(yīng)的參考依據(jù)。具體的檢測內(nèi)容包括下列幾方面：開挖內(nèi)輪廓，施工單位檢測隧道凈空斷面能夠了解隧道開挖是否符合設(shè)計(jì)要求，是否出現(xiàn)超挖或是欠挖的情況，如果出現(xiàn)了，具體的數(shù)量有多少，如何調(diào)整掘進(jìn)方向；支護(hù)內(nèi)輪廓，支護(hù)工作完成以后進(jìn)行斷面檢測，可以幫助確定隧道中的襯砌空間大??；襯砌內(nèi)輪廓，襯砌完成以后進(jìn)行斷面檢測能夠幫助確認(rèn)襯砌侵入的情況，設(shè)計(jì)和立模方向是否有問題，模板有沒有變形的情況，澆筑混凝土有沒有出現(xiàn)跑模等等；竣工驗(yàn)收，這個(gè)部分的檢測是為了確定隧道有沒有侵入建筑限界，為整體工程的驗(yàn)收提供參考依據(jù)。

2.2 檢測原理

目前我國應(yīng)用較多的斷面檢測方法是激光斷面儀檢測，這種方法簡單方便，應(yīng)用靈活性較強(qiáng)，檢測數(shù)據(jù)也比較可靠。該檢測方法的原理是在檢測平面定一個(gè)基點(diǎn)，隨后對其高程和所在斷面的里程進(jìn)行測量，參考設(shè)計(jì)資料就能夠計(jì)算得出相應(yīng)的斷面輪廓尺寸。利用激光斷面掃描儀對基點(diǎn)進(jìn)行檢測，就能夠得出相應(yīng)的坐標(biāo)。斷面儀檢測過程中逐步旋轉(zhuǎn)獲取隧道內(nèi)輪廓線，對比檢測結(jié)果和設(shè)計(jì)尺寸，最終得到超挖或欠挖的情況。

2.3 檢測方法

以往的斷面檢測中，經(jīng)過長時(shí)間的實(shí)際工作發(fā)現(xiàn)斷面儀自帶的計(jì)算軟件并不能始終滿足實(shí)際工作要求，所以施工單位可以對于數(shù)據(jù)分析進(jìn)行外包委托，研制出更適合當(dāng)前工程的分析軟件。研制開發(fā)的數(shù)據(jù)分析軟件需要能夠滿足不同時(shí)期施工中的斷面檢測要求。具體要求包括：能夠?qū)Σ煌愋偷臄嗝孢M(jìn)行檢測計(jì)算；能夠計(jì)算出較精確的超挖或欠挖量；能夠?qū)v坡斷面進(jìn)行檢測；能夠?qū)植繑嗝孢M(jìn)行檢測；能夠同時(shí)檢測多個(gè)斷面；能夠自動(dòng)計(jì)算斷面面積并與設(shè)計(jì)面積對比；能夠備注特殊檢測點(diǎn)；能夠?qū)嗝鏅z測數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總。

想要提升檢測質(zhì)量，必須使用高水平的斷面儀，性能穩(wěn)定和且精度較高，保證電池使用時(shí)間，具有一定的防水效果。實(shí)際檢測過程中，斷面儀放置的位置需要注意和檢測斷面盡量保持平行，偏差控制在1.5°之內(nèi)，避免誤差出現(xiàn)。

2.4 檢測規(guī)程

目前斷面儀檢測已經(jīng)被廣泛推廣到了施工中，同時(shí)也可以作為驗(yàn)收依據(jù)進(jìn)行參考。但是具體的檢測規(guī)程并沒有完全確定下來，想要對隧道斷面檢測行為進(jìn)行規(guī)范，提升檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，應(yīng)當(dāng)盡快確定科學(xué)合理的規(guī)程，具體包括：

適用范圍。主要應(yīng)用在公路隧道的檢測中，檢測內(nèi)容包括開挖輪廓、支護(hù)輪廓、襯砌輪廓、竣工驗(yàn)收等等。

儀器要求。斷面儀的功能應(yīng)當(dāng)包括下列幾點(diǎn)：轉(zhuǎn)角不確定度在5”以下；測距不確定度在2 mm以下；測距范圍控制在0.8～30.0 m之間；測距部件能夠轉(zhuǎn)動(dòng)；自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)；斷面檢測點(diǎn)超過60個(gè)；存貯容量超過40個(gè)斷面；能夠單點(diǎn)測量和自動(dòng)連續(xù)測量。

現(xiàn)場檢測。斷面激光測距儀檢測需要先設(shè)置好起始角和終止角、檢測步長，對觀察到的所有特殊點(diǎn)進(jìn)行檢測和記錄。

現(xiàn)場記錄要求。檢測現(xiàn)場需要完全記錄所有的相關(guān)數(shù)據(jù)，具體內(nèi)容包括里程、儀器放置方向、檢測步長、斷面編號、文件編號、文件位置目錄、環(huán)境溫度、操作者、特殊點(diǎn)位置、斷面測點(diǎn)數(shù)量、氣壓等等。檢測期間需要準(zhǔn)備好相應(yīng)的資料，包括施工圖、縱斷面圖、支護(hù)襯砌名稱、圍巖類別等等。

數(shù)據(jù)處理報(bào)告。對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后得出具體的超挖和欠挖情況，將所有檢測處理數(shù)據(jù)匯總并得到相應(yīng)的報(bào)告，上報(bào)給相關(guān)負(fù)責(zé)人。

3 三維激光掃描儀的未來應(yīng)用

本工程遵照相關(guān)規(guī)范中確定的檢測規(guī)程對斷面進(jìn)行檢測，采用的技術(shù)是二維檢測技術(shù)，該技術(shù)目前應(yīng)用交廣，能夠滿足實(shí)際工程的檢測要求，應(yīng)用該技術(shù)本工程斷面檢測效果較好，但是需要耗費(fèi)較長的時(shí)間和人力。

未來高速公路工程建設(shè)中，必然會(huì)應(yīng)用更為先進(jìn)的斷面檢測技術(shù)，也就是近年來開始研發(fā)的三維激光掃描技術(shù)，該技術(shù)是近年來新出現(xiàn)的技術(shù)類型，受到了很多領(lǐng)域的關(guān)注，其原理是利用激光測距記錄測量表面大量的密集點(diǎn)的坐標(biāo)、紋理信息和反射率，進(jìn)而快速恢復(fù)所測斷面的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。三維激光掃描技術(shù)能夠密集、大量獲取檢測數(shù)據(jù)，對比傳統(tǒng)的測量方式，能夠從原本的單點(diǎn)測量進(jìn)化為面測量，該技術(shù)除了能夠應(yīng)用到公路工程中以外，在古跡保護(hù)、建筑工程、室內(nèi)設(shè)計(jì)、交通事故處理、災(zāi)害評估、船舶設(shè)計(jì)、軍事分析等方面也有應(yīng)用。應(yīng)用三維掃描技術(shù)進(jìn)行測量能夠幫助在沒有技術(shù)文檔的前提下生成通用的曲面數(shù)字化模型。

三維激光掃描技術(shù)對比以往的傳統(tǒng)檢測方式具有更多的優(yōu)勢。以往的檢測方式通常是單點(diǎn)測量，雖然能夠滿足施工要求，但是達(dá)不到全面檢測的效果，所以檢測不全面可能會(huì)導(dǎo)致超挖或欠挖區(qū)域沒有檢測出來，進(jìn)而造成安全和質(zhì)量隱患。應(yīng)用常規(guī)的斷面儀控制超挖和欠挖情況，雖然能夠達(dá)成目標(biāo)，但是需要耗費(fèi)較長的時(shí)間和人力，不僅拖長了整個(gè)公路工程的工期，也會(huì)對施工安全造成威脅。三維激光掃描儀屬于當(dāng)前測量領(lǐng)域較先進(jìn)的設(shè)備類型，能夠在短時(shí)間內(nèi)獲取大量的數(shù)據(jù)，掃描速度非?？欤軌蛑苯荧@取數(shù)據(jù)信息，不需要接觸，操作簡單便捷，能夠有效提升檢測效率和全面性，對比傳統(tǒng)的檢測方法更加快速、精確，能夠幫助解決開挖斷面問題導(dǎo)致的二次襯砌厚度不足問題，不影響隧道施工的同時(shí)能夠提升工程質(zhì)量。

4 結(jié) 語

綜上所述，現(xiàn)如今我國的高速公路建設(shè)已經(jīng)非常廣泛，各種類型的隧道層出不窮，隧道斷面檢測作為工程中必不可少的一部分，相關(guān)施工單位必須應(yīng)用先進(jìn)的檢測技術(shù)進(jìn)行檢測，遵守相關(guān)檢測規(guī)程，保證整體工程質(zhì)量和進(jìn)度。