非接触量测法在宝兰客运专线中的应用

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1、非接触量测技术在宝兰客专中的应用贾玉龙（中铁二十一局集团第三工程有限公司.陕西咸阳）摘要：本文通过宝兰客专西坪隧道工程监控量测实例，详细介绍了全站仪自由设站方式进行三维非接触量测方法原理，技术要求及数据的采集和处理分析，针对大断面黄土隧道的特点和采用的开挖方法，克服了传统围岩量测方法的缺点，重点介绍了非接触量测方法，三台阶七步开挖法测点的布置方法且对量测数据进行了处理和分析，得出了一些关于黄土隧道三台阶七步开挖法围岩的位移变化规律，期待此方法对以后的类似工程有较强的借鉴意义。关键词：全站仪非接触量测；黄土隧道；大断面；客运专线1工程概况宝兰客专西坪隧道位于天水市麦

2、积区伯阳镇与社堂镇之间渭河右岸黄土覆盖的黄土梁峁区，海拔高程1102～1342m，相对高差约340m,隧道通过段地形起伏较大，洞身段最大埋深244m，隧道长4284.624m，为双线隧道。隧道洞身全部位于湿陷性黄土地层中，施工方法多为三台阶七步开挖法。2概述传统的隧道监控量测方法，周边位移一般采用钢尺式收敛计进行观测，拱顶下沉一般采用水准仪，水平仪、钢尺或测杆进行观测。虽然该方法具有成本低，操作简单的优点，但该方法只能获取相对位移，操作麻烦，对施工影响较大，而且其观测精度受钢尺抖动、拉伸、温度等因素的影响较大；随着全站仪技术的普及，全站仪非接触测量具有操作方便，测

3、量数据受人为因素影响小、测量精度较高、现场作业时受施工干扰小等特点，在必要的时候可以提供监控点三维坐标的变化值，在大跨度隧道快速施工监测中，越来越显示出了强大优势。随着高等级公路、铁路的不断发展，将有越来越多的大跨度隧道修建，跨度的不断增加使传统的监测方法具有明显的局限性，如挂尺困难，测量精度下降等问题，于是就提出了隧道变形监测新技术——全站仪非接触三维观测法的研究。3全站仪自由设站方式工作原理全站仪三维非接触围岩净空位移量测新技术，其基本原理是利用全站仪自由设站远离测点位不同时段的三维坐标，将测量数据输入计算机通过软件进行后处理，最后输出测点的三维位移矢量或测点

4、相对收敛值，准确，快速地为施工提供参考数据。全站仪自由设站测量和反射模片粘贴示意图，如图1所示。全站仪自由设站三维观测原理，是从任意测站点观测已知点的方向和距离，通过后方交会法算出该测站仪器中心的坐标，并以此推算出其余被测点的坐标，然后运用坐标反算原理求出各条测线的长度。由于隧道围岩位移观测的特殊性，仪器安置要求不影响隧道施工，所以采用自由设站法，既可避免由于人为测量仪器高、仪器对中达不到围岩变形测量的精度，又不影响施工，而且设站灵活。4监控量测非接触量测法技术应用4.1监控量测频率地表下沉、净空水平收敛和拱顶下沉量测采用相同的量测频率，量测频率见表14.2量测要

5、求（1）全站仪（标称精度不得低于2“，2mm+2PPm）必须经过鉴定合格后方能使用，并且应定期或不定期对全站仪进行检校。（2）量测规范要求：测距取位至0.1mm，角度0.1“，空间位置（X，Y，H）0.1mm。（3）观测前仪器开箱适应洞内温度20—30min，并且要修正温度和气象参数。（4）测站位置应尽量靠近隧道中线，并使测站离最近监控断面的距离大于15m，以确保监控量测的精度。（5）每站测量，应对各断面的监测点进行两测回观测（盘左、盘右为1个测回），并将测量成果直接存储于全站仪的内存中，便于后续处理。（6）若遇外界干扰，则应暂停测量，确保仪器稳定后再测量。（7）

6、为避免误差对监控量测成果的影响，应固定仪器和监控人员。4.3测点布置监控量测断面间距严格按照监控量测技术规程和铁道部（2010）120号文件要求，IV级围岩不得大于１０m，V级围岩不得大于5m。三台阶开挖法每个断面布设7个量测点，既1个拱顶下沉点和6个水平收敛点，测点与测线布置见图14.4量测点埋设要求（1）拱顶下沉测点和净空变化测点必须布置在同一断面上，测点应尽量对称布设，既“同面等高”（2）测点采用Leica4×4cm反射膜片，粘贴在埋设于围岩中的钢板（图2）上，钢板粘贴反射膜片的一面要经过防锈处理，并清理干净，反射片可以用强力胶粘附于钢板上。（3）监控量测布

7、点应在喷设混凝土前预埋，并保证测点钢筋伸入围岩40cm，严禁将测点焊在钢筋上。（4）量测点预埋钢筋应采用以上的钢筋。拱顶下沉、水平收敛量测点初始值要在开挖并施作拱部初期支护后3—6h内完成，其他最测项目应在开挖后12h内取得初读数，最迟不得超过24h，且在下一循环开挖前必须完成。（5）量测点要用红色油漆做统一标识并且悬挂标识牌，上面要标明断面里程、埋设日期以及责任人。（6）测点应牢固可靠、易于识别，并采取有效措施进行保护。监控量测桩上严禁悬挂电线、管线等杂物。如果测点被破坏，应在被破坏测点附近补埋，及时获得初始值继续观测。4.5数据处理与分析拱顶下沉和水平收敛随时

8、间变化分析