彭 飛

0 引言

隨著高速公路建設(shè)的快速發(fā)展,新建公路隧道的規(guī)模、數(shù)量逐年遞增,同時(shí)在運(yùn)營(yíng)過程中暴露出來的隧道病害也急劇增加。隧道初襯作為隧道的主要受力結(jié)構(gòu),對(duì)隧道的安全運(yùn)營(yíng)起非常重要的作用,而隧道施工受諸多因素影響,初襯開挖輪廓欠挖導(dǎo)致限界受侵等工程質(zhì)量問題,為及時(shí)發(fā)現(xiàn)初支開挖輪廓的質(zhì)量問題,需采用一種全面快速的無損檢測(cè)方法來解決。因傳統(tǒng)的檢測(cè)方法已無法滿足實(shí)際工程的需要,隧道激光斷面儀作為一種新的無損檢測(cè)方法,以操作簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確率高、圖像直觀在近年來的隧道質(zhì)量檢測(cè)中得到了廣泛的應(yīng)用。

1 檢測(cè)原理

隧道激光斷面儀的測(cè)量原理:以某物理方向(如水平方向)為起算方向,按一定間距(角度或距離)依次測(cè)定儀器旋轉(zhuǎn)中心與實(shí)際開挖輪廓線的交點(diǎn)之間的矢徑(距離)及該矢徑與水平方向的夾角,將這些矢徑端點(diǎn)依次相連即可獲得實(shí)際開挖的輪廓線。通過洞內(nèi)的施工控制導(dǎo)線可以獲得斷面儀的定點(diǎn)定向數(shù)據(jù),在計(jì)算軟件的幫助下自動(dòng)完成實(shí)際開挖輪廓線與設(shè)計(jì)開挖輪廓線的空間三維匹配,最后形成如圖1所示的輸出圖形,并可輸出各測(cè)點(diǎn)與相應(yīng)設(shè)計(jì)開挖輪廓之間的超、欠挖值(距離、面積)[1]。其主要技術(shù)指標(biāo):自動(dòng)檢測(cè)2 min～3 min一個(gè)斷面。測(cè)距精度優(yōu)于±1.0 mm;測(cè)角精度優(yōu)于0.1°,可連續(xù)測(cè)量前后方斷面。隧道激光斷面儀工作原理見圖2。

2 應(yīng)用實(shí)例

2.1 檢測(cè)及評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范

隧道允許超挖值見表1。

表1 隧道允許超挖值 mm

根據(jù)JTG F80/1-2004公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定:當(dāng)石質(zhì)堅(jiān)硬完整且?guī)r石抗壓強(qiáng)度大于30 MPa并確認(rèn)不影響襯砌結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和強(qiáng)度時(shí),允許巖石個(gè)別凸出部分(每 1 m2不大于0.1 m2);凸入襯砌斷面,錨噴支護(hù)時(shí)凸入不大于30 mm,襯砌時(shí)不大于50 mm,拱腳、墻腳以上1 m內(nèi)嚴(yán)禁欠挖[3]。

2.2 檢測(cè)實(shí)例

采用BJSD-3型隧道激光斷面儀對(duì)楊眉堡隧道左線(ZK15+551～ZK15+260)及右線(YK15+680～YK15+860)段進(jìn)行初支輪廓檢測(cè),進(jìn)而了解隧道開挖及初支輪廓情況。左線開挖揭露圍巖主要為泥質(zhì)粉砂巖夾泥巖,巖體較破碎,中薄層狀結(jié)構(gòu),隧道自穩(wěn)性較差,易發(fā)生松動(dòng)變形,易塌方,圍巖級(jí)別為Ⅳ級(jí);右線開挖揭露圍巖主要為泥質(zhì)粉砂巖,巖體較完整,圍巖級(jí)別為Ⅲ級(jí)。

2.3 檢測(cè)結(jié)果及分析

楊眉堡隧道初支輪廓線尺寸檢測(cè)成果見表2。

表2 楊眉堡隧道初支輪廓線尺寸檢測(cè)成果表

通過以上分析,可以得到隧道的開挖情況:

1)ZK15+515斷面墻腰部位局部欠挖較嚴(yán)重外其余地方均無超、欠挖;YK15+840斷面拱部超挖較嚴(yán)重外其余地方均無超、欠挖。

2)隧道開挖斷面整體向右有少許偏移。

3)通過標(biāo)準(zhǔn)斷面(隧道設(shè)計(jì)凈空)與掃描隧道凈空斷面對(duì)比,可以得出隧道凈空是否符合設(shè)計(jì)要求,對(duì)不滿足設(shè)計(jì)要求的在施工中加以調(diào)整,這樣為將來隧道凈空驗(yàn)收提供有力的質(zhì)量保障。

4)對(duì)隧道初支輪廓掃描圖、隧道凈空輪廓掃描圖進(jìn)行對(duì)比,綜合研究分析,可以得出隧道實(shí)際開挖方量、襯砌厚度,為隧道每道工序施工質(zhì)量提供依據(jù)。

3 結(jié)語

對(duì)于檢測(cè)出質(zhì)量存在問題的地方,在貴陽市環(huán)城高速南環(huán)線總監(jiān)辦的嚴(yán)格管理下,基于“發(fā)現(xiàn)一處,處理一處”的原則,均進(jìn)行修復(fù)處理,并對(duì)處理后的不合格部位進(jìn)行復(fù)檢,確保了貴陽環(huán)城高速公路南環(huán)線隧道施工質(zhì)量。通過以上分析,得到如下結(jié)論:

1)開挖是隧道施工工期和造價(jià)的關(guān)鍵工序,超挖不僅因?yàn)槌霾炅考耙r砌量增多而提高工程造價(jià),還因?yàn)榫植砍诋a(chǎn)生應(yīng)力集中問題而直接影響圍巖穩(wěn)定性。欠挖則直接影響襯砌厚度,對(duì)于工程質(zhì)量和安全產(chǎn)生隱患。研究表明,超欠挖控制對(duì)隧道結(jié)構(gòu)的可靠度及經(jīng)濟(jì)效益有著重要的影響。

2)隧道初襯是新奧法修建隧道的主要承重結(jié)構(gòu),對(duì)其進(jìn)行施工質(zhì)量檢測(cè)十分重要,利用隧道激光斷面儀對(duì)隧道初襯檢測(cè)是能夠?qū)崿F(xiàn)的。

3)隧道激光斷面儀在施工過程中能夠快速而直接地反映隧道開挖斷面和支護(hù)斷面,真實(shí)體現(xiàn)隧道超、欠挖情況,并分析其原因,在施工中及時(shí)調(diào)整施工加以處理。

4)熟練掌握和利用隧道激光斷面儀可以節(jié)約施工成本和提高施工質(zhì)量,是現(xiàn)代隧道施工中重要的檢測(cè)工具,值得推廣。

[1]陳建勛.公路工程試驗(yàn)檢測(cè)人員考試用書——隧道[M].北京:人民交通出版社,2010:5.

[2]張仁瑜.建筑工程質(zhì)量檢測(cè)新技術(shù)[M].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2001:1.

[3]JTG F80/1-2004,公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[S].

[4]王 超,仵 濤,韓 劍.激光斷面儀在隧道開挖與初期支護(hù)中的應(yīng)用[J].山西建筑,2008,34(5):313-314.