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浅谈无尺测量技术在隧道围岩监控量测的应用

  【摘要】通过对在沪昆客专杭长湖南段HCTJ-I标段隧道围岩量测的施工经验,总结和阐述无尺测量技术在隧道围岩量测的应用及相关体会。 

  【关键词】无尺测量;隧道;围岩量测 

  一、工程概况 

  沪昆客专杭长湖南段HCTJ-I标段第三项目分部承建工程项目起讫里程为DK846+028.00(茶坡里隧道中心里程)~DK874+693.28(平达大桥起点),线路穿越醴陵市黄獭嘴镇、枫林市乡以及浏阳市官桥乡、镇头镇四个乡镇。管辖范围内隧道7.5座,长7.845km。 

  二、隧道围岩量测目的 

  1.确保安全:根据量测信息,预见事故和险情,防患于未然。 

  2.指导施工:分析处理量测数据,预测和确认隧道围岩最终稳定时间,指导施工顺序和施作二次衬砌时间。 

  3.修正设计:根据隧道开挖后所获得的量测信息,进行综合分析,修正支护参数和检验施工与设计措施的可靠性。 

  三、有尺围岩量测技术 

  1.有尺围岩量测技术 

  传统隧道围岩量测采用有尺挂钩量测,在隧道开挖完成后,根据设计文件及规范文件要求施工里程埋设量测三角挂钩,按照《铁路隧道监控量测技术规程》要求频次,采用精密水准仪、收敛仪进行隧道围岩量测。 

  隧道量测三角挂钩 隧道水平收敛量测 

  隧道拱顶下沉测量 

  2、有尺围岩量测弊端 

  在施工过程中放炮或机械碰撞等因素容易使三角挂钩损坏,量测过程中需要机械配合,使成本增加,隧道施工至下台阶时挂尺困难。不能连续及时连续、准确的采集实时数据。无法判断围岩和衬砌是否稳定,保证施工安全,指导施工顺序,进行施工管理。 

  四、无尺围岩量测技术 

  1.量测点布设 

  (1)量测断面间距 

  根据设计文件、业主规定及《铁路隧道监控量测技术规程》要求,量测断面间距见表-1所示: 

  (2)量测点布置 

  根据《铁路隧道监控量测技术规程》及建设单位的要求,量测点布置见图-1、所示: 

  (3)量测观测标埋设 

  ①制作量测观测标 

  采用φ22螺纹钢筋,600mm长,在螺纹钢筋的一端将其切割成竹削式的斜面,将20mm*20mm的反射片贴在斜面上。 

  ②预埋量测观测标 

  在初期支护砼喷射前,用冲击钻或锚杆风枪钻凿φ40mm、300mm的孔(钢筋需嵌入岩体不小于300mm,喷射砼后外露不小于50mm),用1:1水泥砂浆或锚固剂进行锚固,所有贴有反射片一面均朝洞口方向,以便于观测。使同一基线量测点的固定方向在同一断面及水平线上。观测点周围用红油漆喷涂,观测点同时悬挂标识牌。如图-2所示。 

  2.无尺量测 

  (1)量测频率 

  围岩监控量测频率根据测点距开挖面的距离及位移速度分别按表-3和表-4确定。由位移速度决定的监控量测频率和由距开挖面的距离决定的监控量测频率之中,原则上采用较高的频率值。出现异常情况或不良地质时,增大监控量测频率。 

  (2)量测 

  全站仪无尺量测:将精度为1秒的全站仪架设在便于观测及不受施工影响的位置,即可进行数据采集。现场数据采集可分为两种形式进行,一种是采集绝对坐标、高程;另一种是只采集相对坐标,绝对高程,后一种在现场实际操作中比较方便、快捷,不需要后视坐标点,可以根据现场需要任意架设全站仪。数据采集主要采集拱顶量测点A高程及水平收敛点B、C水平距离。拱顶高程测量是用全站仪照准拱顶观测点A的反射片十字中心,直接可以测得绝对高程;水平收敛是用全站仪照准水平收敛量测点B、C,测量两点相对坐标,即可用两点相对坐标计算得出水平距离。 

  图-3全站仪无尺量测 

  3.量测数据分析 

  (1)根据量测值绘制时态曲线,选择回归曲线,预测最终值,并与控制基准进行比较,对支护及围岩状态、工法、工序进行评价,及时反馈评价结论,并提出相应工程对策建议。 

  (2)位移变化速度判别 

  净空变化速度持续大于5.0mm/d时,围岩处于急剧变形状态,加强初期支护。 

  水平收敛(拱脚附近)速度小于0.2mm/d,拱顶下沉速度小于0.15mm/d,围岩基本达到稳定。 

  五、结束语 

  通过沪昆客专杭长湖南段HCTJ-I标段第三项目分部7.5座隧道无尺围岩监控量测的应用实践,无尺测量技术在不影响隧道施工的情况下,不需要其他机械设备配合,能够快速进行隧道围岩量测,保证及时连续、准确的采集实时数据,判断围岩和衬砌的稳定性,确保施工安全,指导施工管理,为今后相关工程提供经验。 

  参考文献 

  [1] TB 10121一2007 铁路隧道监控量测技术规程

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