隧道断面检测技术及规程浅析

朱 浩

(贵州省质安交通工程监控检测中心有限责任公司，贵州 贵阳 550004)

1 工程概述

项目区地处云贵高原东北部，位于遵义市北西面隧道区属侵蚀浅切中低山地貌，地形较复杂，隧道进出口端均为第四系覆盖，下伏基岩为页岩、砾岩，两侧洞口坡度较陡，一般为25°～40°。山体总体呈东西走向。最高海拔1 395 m，最低海拔1 060 m，相对高差335 m。

大屋基隧道为特长隧道，左幅隧道起讫桩号为ZK32+375～ZK36+273，全长3 898 m，最大埋深约290 m，右幅隧道起讫桩号为K32+392～K36+309，全长3 917 m，最大埋深约288 m。左右幅隧道平面线形进口段均位于半径为1 500 m的圆曲线上，左右幅中间段均位于直线上及半径1 500 m的圆曲线上，隧道出口均位于直线段上。隧道左右幅线间距进口段约为25 m，中间段约为30 m，出口段约为23 m。左右幅隧道均为人字坡，左线纵坡坡度为1%和-0.708%，右线纵坡坡度为1%和-0.712%。

设计标准：双向六车道高速公路，建筑限界净宽14.75 m，建筑限界净高5.0 m，设计速度100 km/h。荷载等级：公路一I级。

2 隧道断面检测

2.1 检测内容

隧道断面检测中，通常是对轮廓尺寸进行检测，通过分析为其他部门提供相应的参考依据。具体的检测内容包括下列几方面：开挖内轮廓，施工单位检测隧道净空断面能够了解隧道开挖是否符合设计要求，是否出现超挖或是欠挖的情况，如果出现了，具体的数量有多少，如何调整掘进方向；支护内轮廓，支护工作完成以后进行断面检测，可以帮助确定隧道中的衬砌空间大小；衬砌内轮廓，衬砌完成以后进行断面检测能够帮助确认衬砌侵入的情况，设计和立模方向是否有问题，模板有没有变形的情况，浇筑混凝土有没有出现跑模等等；竣工验收，这个部分的检测是为了确定隧道有没有侵入建筑限界，为整体工程的验收提供参考依据。

2.2 检测原理

目前我国应用较多的断面检测方法是激光断面仪检测，这种方法简单方便，应用灵活性较强，检测数据也比较可靠。该检测方法的原理是在检测平面定一个基点，随后对其高程和所在断面的里程进行测量，参考设计资料就能够计算得出相应的断面轮廓尺寸。利用激光断面扫描仪对基点进行检测，就能够得出相应的坐标。断面仪检测过程中逐步旋转获取隧道内轮廓线，对比检测结果和设计尺寸，最终得到超挖或欠挖的情况。

2.3 检测方法

以往的断面检测中，经过长时间的实际工作发现断面仪自带的计算软件并不能始终满足实际工作要求，所以施工单位可以对于数据分析进行外包委托，研制出更适合当前工程的分析软件。研制开发的数据分析软件需要能够满足不同时期施工中的断面检测要求。具体要求包括：能够对不同类型的断面进行检测计算；能够计算出较精确的超挖或欠挖量；能够对纵坡断面进行检测；能够对局部断面进行检测；能够同时检测多个断面；能够自动计算断面面积并与设计面积对比；能够备注特殊检测点；能够对断面检测数据进行汇总。

想要提升检测质量，必须使用高水平的断面仪，性能稳定和且精度较高，保证电池使用时间，具有一定的防水效果。实际检测过程中，断面仪放置的位置需要注意和检测断面尽量保持平行，偏差控制在1.5°之内，避免误差出现。

2.4 检测规程

目前断面仪检测已经被广泛推广到了施工中，同时也可以作为验收依据进行参考。但是具体的检测规程并没有完全确定下来，想要对隧道断面检测行为进行规范，提升检测结果的准确性，应当尽快确定科学合理的规程，具体包括：

适用范围。主要应用在公路隧道的检测中，检测内容包括开挖轮廓、支护轮廓、衬砌轮廓、竣工验收等等。

仪器要求。断面仪的功能应当包括下列几点：转角不确定度在5”以下；测距不确定度在2 mm以下；测距范围控制在0.8～30.0 m之间；测距部件能够转动；自动记录数据；断面检测点超过60个；存贮容量超过40个断面；能够单点测量和自动连续测量。

现场检测。断面激光测距仪检测需要先设置好起始角和终止角、检测步长，对观察到的所有特殊点进行检测和记录。

现场记录要求。检测现场需要完全记录所有的相关数据，具体内容包括里程、仪器放置方向、检测步长、断面编号、文件编号、文件位置目录、环境温度、操作者、特殊点位置、断面测点数量、气压等等。检测期间需要准备好相应的资料，包括施工图、纵断面图、支护衬砌名称、围岩类别等等。

数据处理报告。对检测数据进行处理后得出具体的超挖和欠挖情况，将所有检测处理数据汇总并得到相应的报告，上报给相关负责人。

3 三维激光扫描仪的未来应用

本工程遵照相关规范中确定的检测规程对断面进行检测，采用的技术是二维检测技术，该技术目前应用交广，能够满足实际工程的检测要求，应用该技术本工程断面检测效果较好，但是需要耗费较长的时间和人力。

未来高速公路工程建设中，必然会应用更为先进的断面检测技术，也就是近年来开始研发的三维激光扫描技术，该技术是近年来新出现的技术类型，受到了很多领域的关注，其原理是利用激光测距记录测量表面大量的密集点的坐标、纹理信息和反射率，进而快速恢复所测断面的各项数据。三维激光扫描技术能够密集、大量获取检测数据，对比传统的测量方式，能够从原本的单点测量进化为面测量，该技术除了能够应用到公路工程中以外，在古迹保护、建筑工程、室内设计、交通事故处理、灾害评估、船舶设计、军事分析等方面也有应用。应用三维扫描技术进行测量能够帮助在没有技术文档的前提下生成通用的曲面数字化模型。

三维激光扫描技术对比以往的传统检测方式具有更多的优势。以往的检测方式通常是单点测量，虽然能够满足施工要求，但是达不到全面检测的效果，所以检测不全面可能会导致超挖或欠挖区域没有检测出来，进而造成安全和质量隐患。应用常规的断面仪控制超挖和欠挖情况，虽然能够达成目标，但是需要耗费较长的时间和人力，不仅拖长了整个公路工程的工期，也会对施工安全造成威胁。三维激光扫描仪属于当前测量领域较先进的设备类型，能够在短时间内获取大量的数据，扫描速度非常快，能够直接获取数据信息，不需要接触，操作简单便捷，能够有效提升检测效率和全面性，对比传统的检测方法更加快速、精确，能够帮助解决开挖断面问题导致的二次衬砌厚度不足问题，不影响隧道施工的同时能够提升工程质量。

4 结 语

综上所述，现如今我国的高速公路建设已经非常广泛，各种类型的隧道层出不穷，隧道断面检测作为工程中必不可少的一部分，相关施工单位必须应用先进的检测技术进行检测，遵守相关检测规程，保证整体工程质量和进度。