免棱镜量测方法在软岩大断面隧道中应用

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1、免棱镜量测方法在软岩大断面隧道中应用摘要主要介绍铁路客运专线大断面炭质页岩隧道施工量测，重点阐述了免棱镜三维量测的方法和量测对支护参数调整的作用。关键词软岩隧道围岩量测中图分类号：U45文献标识码：A文章编号：引言软弱围岩隧道施工中，围岩及初期支护变形一般都比较大，支护参数不当极易造成坍塌、冒顶等安全事故，判断支护参数是否合理重要的一个技术手段就是围岩量测，通过采集分析量测数据，看变形的速率、累计变形量、时间-一位移曲线做出判断，及时调整施工支护参数，通过合理的支护体系抵抗过量的变形，防止支护体

2、系失稳，围岩量测传统上采用机械式或机械一电子式收敛计等接触方式进行。这些方法具有成本低、简便可靠的特点，但对施工干扰大，人为因素对测量精度影响较大，测量速度慢，造成了量测频率差，数据可信度低，反馈周期长等影响也大，越来越难以满足现代隧道施工快速、大跨度、软围岩安全等方面的要求。随着科学技术的发展，全站仪在工程施工测量中得到了普及，大大提高了测量的精度和速度，特别是近几年来，全站仪应用自动精确照准、锁定跟踪、联机控制、免棱镜测距等许多新技术的应用，为围岩量测提供了新的量测技术手段。一、工程概况新建

3、贵阳至广州客运专线天平山隧道(DK366+865〜DK380+870,全长14005m)是贵广铁路的控制性工程之一。该隧道地质条件复杂，IV、V级围岩比重大，有可能产生大变形、坍塌等地质灾害，为I级风险隧道。围岩以IV、V级为主，主要为碳质页岩、碳质板岩、砂岩、石英岩互层，较破碎，稳定性差，开挖后局部掉块现场严重，支护后变形严重，开挖断面比较大，变形控制及变形量测难度大，安全风险极高，施工进度缓慢，施工难度较大。隧道范围内覆土主要有第四系全新统地层，洞身穿过奥陶系、寒武系地层，以砂岩、页岩为主，

4、炭质页岩属软弱围岩，尤其是厚层炭质页岩、构造发育、岩体破碎、富含地下水时，因围岩强度低、开挖后风化快、透水性弱、亲水性强,浸水后容易产生较大的塑性变形甚至流变，在施工中可能引起较大的挤压性变形。当隧道开挖前处在高围压状态时尚具有较高的强度和稳定性，当围压降低、围岩应力差增大时,结构面张开或滑移,岩整体强度和模量降低，表现出显著的结构流变特点，存在较大的变形，且洞身段穿越四条区域性大断层，其中下朝堂正断层位于DK372+320〜+505,断距3900m左右，为张性断层，断层破碎带宽度约280〜29

5、0m,带内岩体破碎，有硅化现象，局部为角砾岩、断层角砾、压碎岩，石英脉发育，局部多见石英团块，在地貌上表现为断谷；断层对相应段隧道围岩稳定性影响大，它与DK372+670宇庙口断层、DK373+230上宇庙1#断层、DK373+760上宇庙2#断层紧临，更增加了该断层的施工难度，因此，该隧道地质条件复杂，塌方、围岩变形等各种不良地质相互交错、相互影响。二、免棱镜量测的意义天平山隧道为客运专线铁路隧道，一次开挖断面大，围岩软弱，变形较大，如何有效的控制变形，将是隧道安全施工的关键，控制变形需要及时

6、调整施工支护参数，调整支护参数需要围岩变形的速率、趋势和大小，如何能及时准确地量测拱顶沉降、侧墙收敛就变的尤为重要，量测拱顶沉降常规采用水准仪配合塔尺或钢尺，收敛量测采用收敛计，这样的量测一次需要的时间长，且对施工干扰比较大，在量测过程中车辆难以通行，需要高空作业，安全风险高，同时对洞内环境要求也高，且精度不髙，很难保证按照量测规范的间隔时间进行量测，这样的量测手段很难适合天平山隧道炭质页岩地段变形速率较大，变形时间较长的状况，所量测的数据不能准确反映围岩和初期支护客观的变形规律，为了能准确及时

7、地对开挖和支护后围岩变形进行量测，迅速调整支护参数，确保施工安全，在实际量测中采用了免棱镜激光全站仪进行变形数据采集，采用变形量测分析软件进行快速数据处理，对支护参数及时动态调整，达到安全和减小投资的目的。三、无棱镜反射型全站仪隧道净空测量技术的工作原理无棱镜反射型全站仪隧道净空测量技术的基本原理是：操作者把全站仪置镜在所要测量断面的线路中线或隧道中线等特殊点上，也可以置镜在所要测量断面的任意一点上，后视完成后，打开激光，照准所测断面上的量测点的激光标靶十字心，需要注意的是所测断面的测点距置镜点

8、的距离不得超过无棱镜反射型全站仪的有效测程，按照预设的量测顺序，测出量测断面上的量测点的相对坐标或在施工坐标系中的坐标，仪器自动记录所测数据，回到办公室后，把全站仪与计算机联机，利用探卡测量办公室软件(LeicaSurvey-Office)把仪器内存的断面净空数据下载到计算机里面，再转到Excel中去进行简单的数据处理后，复制到记事本生成脚本文件，再通过AutoCAD运行脚本文件自动生成量测断面的量测点实测图，最后将断面量测图套到上次量测的量测图上，就可以清楚地比较了，不仅实现了数据的分析对比，