任务二：开挖质量检测

任务二：开挖质量检测《隧道施工与检测技术》任务二：开挖质量检测内容概要本节课主要介绍隧道新奥法施工开挖的质量要求及检测方法。教学目标知道隧道新奥法施工开挖的质量要求；重点学习任务掌握隧道新奥法施工开挖的检测方法。主要学习活动设计1.隧道爆破应采用光面爆破开挖作业应符合下列规定：（1）开挖断面尺寸应符合设计规定。（2）应根据开挖方法、断面大小、地质条件等因素确定合理的循环进尺。（3）开挖作业不得危及人员、设备及支护结构的安全。（4）开挖后应清除危石，并及时进行初期支护作业。（5）危石清除工作应采用机械作业与人工作业相结合的方式。一、开挖质量标准

一、开挖质量标准

一、开挖质量标准

一、开挖质量标准

一、开挖质量标准

一、开挖质量标准

2.爆破后开挖断面检查内容与质量要求一、开挖质量标准

开挖断面检查内容与质量要求

表5-3一、开挖质量标准

一、开挖质量标准

隧道允许超挖值

表5-4

一、开挖质量标准3.开挖质量基本要求（1）开挖断面尺寸应符合设计要求。（2）应严格控制欠挖。拱脚、墙脚以上1m范围内及净空图折角对应位置严禁欠挖。当石质坚硬完整且岩石抗压强度大于30MPa，并确认不影响衬砌结构稳定和强度时，允许岩石个别凸出部分（每1m2内不大于0.1m2）侵入断面，锚喷支护时，欠挖值不得大于30mm，混凝土衬砌时，欠挖值不大于50mm。

（3）应尽量减少超挖。隧道允许超挖值规定见表5-4。

一、开挖质量标准3.开挖质量基本要求（4）隧道开挖轮廓应按设计要求预留变形量，预留变形量大小宜根据监控量测信息进行调整。隧道开挖轮廓预留变形量见表5-5。开挖轮廓预留变形量

表5-5

一、开挖质量标准3.开挖质量基本要求（5）超挖应回填密实。超挖回填应符合设计规定，设计中没有规定时应符合下列规定：①拱部坍塌形成的超挖处理应编制方案，并经审批后按方案处理。②沿设计轮廓线的均匀超挖，有钢架时，可采用喷射混凝土回填，或增大钢架支护断面尺寸，使钢架贴近开挖轮廓，在施工二次衬砌时，以二次衬砌混凝土回填；无钢架时，可在施工二次衬砌时，以二次衬砌混凝土回填。③局部超挖，超挖量不超过200mm时，宜采用喷射混凝土回填密实。④边墙部位超挖，可采用混凝土或片石混凝土回填。

一、开挖质量标准

一、开挖质量标准4.爆破效果要求（3）两茬炮衔接时，出现的台阶形误差不得大于150mm。对于炮眼深度大于3m的情况，可根据实际情况另行确定。炮痕保存率标准

表5-6注：1.周边眼指均匀布置在开挖轮廊线周边的炮眼。2.式(5-1)中周边眼不包括底板周边眼。3.当痕迹保存率大于孔深70%时，按残留有痕迹的炮眼计数。4.松散软岩很难残留炮痕，主要以满足平整圆顺即可认定为合格。

一、开挖质量标准4.爆破效果要求（4）采用光面爆破[大型钻孔台车开挖，深眼(大于3m)爆破]开挖，爆破效果应符合表5-7的要求。光面爆破效果评定

表5-7注:①平均线性超挖量是由凿岩台车的外插角而定的，随循环进尺长度而变﹐孔深时取大值；②岩面上不要有明显的爆破裂缝；③爆破后石渣破碎程度要与所使用的装渣机械相适应，否则应调整爆破参数；

二、开挖断面检测方法

隧道开挖断面检测目前最常用的方法为极坐标法，其代表设备为隧道激光断面仪，仪器精度高、速度快、效率高，是一种非接触式测量方法。另外也可采用以内模为参留照物直接测量法、使用激光束的方法和使用投影机的方法

二、开挖断面检测方法隧道开挖断面检测方法

表5-8

二、开挖断面检测方法1.以内模为参照物直接测量法（1）测量方法

在二次衬砌立模后，以内模为参照物，从内模量至围岩壁的数据l加上内净空R1即为开挖断面数据。量测时,钢尺尽量与内模垂直(图5-15)。

二、开挖断面检测方法1.以内模为参照物直接测量法（1）测量方法图5-15以内模为参照物直接测量法

图5-16量测段数的划分

二、开挖断面检测方法1.以内模为参照物直接测量法（1）测量方法

量测段数的划分，自一侧盖板顶至拱顶均分为9段，两侧共18段，19个量测数据，编号分别为A1~A19，如图5-16所示。隧道内每隔5m(10m)测量一个开挖断面，测量时，钢尺尽量与内模(梳形木、钢拱架)垂直。（2）开挖质量评价原理

隧道开挖质量不能以某一个开挖断面为标准进行评价，而应以某一长度段内(通常以50m或100m长)所有的实测数据的综合计算分析来评价开挖质量；并与设计要求进行比较分析，综合评价。

二、开挖断面检测方法2.三维近景摄影法

用摄影经纬仪分别在隧道轴线上，摄影基线的左端、右端，采用正直、等倾左偏等摄影方法获取立体像对。摄影时需对欲测的洞壁较均匀地照明，然后将获取的隧道开挖的立体像对利用隧道内的施工控制导线，在室内用立体测图仪进行定向和测绘，即可获得实际开挖轮廓线与设计开挖轮廓线的比较。

二、开挖断面检测方法3.激光断面仪检测开挖断面（1）测量原理

激光断面仪的测量原理为极坐标法。如图5-17所示，以某物理方向(如水平方向)为起算方向，按一定间距(角度或距离)依次测定行方向，按一定间距(角度或距离)依次测定仪器旋转中心与实际开挖轮廓线交点之间的矢径（距离）及该矢径与水平方向的夹角，将这些矢径端点依次相连即可获得实际开挖的轮廓线。

二、开挖断面检测方法3.激光断面仪检测开挖断面（1）测量原理

激光断面仪的测量原理为极坐标法。如图5-17所示，以某物理方向(如水平方向)为起算方向，按一定间距(角度或距离)依次测定行方向，按一定间距(角度或距离)依次测定仪器旋转中心与实际开挖轮廓线交点之间的矢径（距离）及该矢径与水平方向的夹角，将这些矢径端点依次相连即可获得实际开挖的轮廓线。

二、开挖断面检测方法3.激光断面仪检测开挖断面（2）测量仪器

激光断面仪是把现代激光测距和计算机技术相结合开发出来的硬件、软件一体化的隧道断面测量仪器。我国自20世纪90年代初，引进瑞士Amberg公司生产的断面仪(有Profi-ler2000、Profiler300、Profile4000等型号)，其中Profiler4000型可以利用后方交会的方法来确定断面仪的坐标和方位。不过在隧道中用后方交会来确定测站坐标很不方便，有时很难操作。另外，专用断面仪价格十分昂贵。因此，为了对断面仪进进行定位，还需要用经纬仪或全仪进行测量。

二、开挖断面检测方法（3）检测方法1）检测前准备

①根据检测任务要求确定检测断面、单个断面检测点数。一般情况下，开挖检测断面为20m一个，初期支护检测断面为10m一个，二次衬砌检测断面为20一个。

②采用隧道激光断面仪对隧道开挖断面检测前，应先采用经纬仪或全站仪按一定间距放出测量断面中线测点(放置断面仪的点)及该测点实际高程和对应法向点(与测量点连线且在垂直于隧道轴线的横断面的点)，并记录该点的桩号、实际高程和中线偏位值。

二、开挖断面检测方法（3）检测方法1）检测前准备

③放点要求。隧道激光断面仪进行断面检测具有任意点检测的优势，检测时虽然无固定检测位置的要求，但为了便于后期数据处理，一般要求：a.条件允许情况下，检测点应放在隧道轴线上（保证等角自动测量时候各测点间距相等）。

二、开挖断面检测方法（3）检测方法

③放点要求。b.现场条件受限，不能在隧道轴线放置检测点时，可以偏离隧道轴线放检测点，但是应记录下实际高程和与隧道轴线偏位值，并适当加密检测点(避免被检断面远离检测点一侧的测点间距过大)。c.直线隧道且检测点距离较短情况下，可以用相邻测量断面的轴线检测点来确定测量断面与隧道轴线垂直的方向，但是曲线隧道和偏离隧道轴线放点的情况下，须事先放出法向点。

二、开挖断面检测方法（3）检测方法2）隧道断面检测步骤

①将隧道激光断面仪置于所需检测断面的测量点上，安装并调整好仪器,使仪器水平且垂直归零后光点在测量点上。

②利用该检测点的法向点或者相邻检测点(在直线段均为中线测点的情况下)，确定断面仪主机方向，保证所检测的断面在垂直隧道轴线的断面内，且统一按特定旋转顺序检测。

③退出仪器手动调试界面进主界面选择“测量断面”。

二、开挖断面检测方法（3）检测方法2）隧道断面检测步骤

④在“测量断面中”选择等角自动测量，并输入所测量断面的桩号并设置好所量测断面的起始和终止测量角度及所需量测的点数等参数，最后点“测量",仪器自动开始检测,检测时注意观察掌上电脑上所显示的检测断面曲线，如发现异常测点，及时现场观察，以便确定是否为障碍物遮挡引起。

二、开挖断面检测方法（3）检测方法2）隧道断面检测步骤

⑤测量结束，在提示栏中显示检测完的信息时即可退出，数据自动保存在掌上电脑中（部分新型断面仪，在测量结束后需要把新测的断面保存在已有或者新建的断面组文件内)，然后进行下一个断面检测。检测断面数据带回室内进行处理，以减少在隧道内的时间，减少对施工的影响。

二、开挖断面检测方法3）检测数据处理

现场检测完成后，回到室内将掌上电脑的测量数据传输到计算机上，采用该仪器提供的台式机后处理软件对数据进行处理。处理步骤一般如下：

①编辑标准断面。熟悉设计资料中的标准断面，根据检测断面测点选择情况和标准断情况，并考虑到各个断面的超高旋转等因素编制标准断面，

②打开标准断面。逐个导入测量曲线(部分新型断面仪导入断面组文件)。

二、开挖断面检测方法3）检测数据处理③断面数据处理。a.确定水平调整参数，根据测量点的中点偏位和标准断面原点的位置，确定水平偏位调整值X（测点在标准断面原点右侧为正值，左侧为负值)。b.确定高差调整值，根据测点实际高程H1和标准断面原点设计高程H2确定高差调整值△h。△h=H2-H1

(式5-2)

二、开挖断面检测方法3）检测数据处理③断面数据处理。c.计算最终仪器高度值，用测量时的仪器高度值Z1和高差调整值△h计算标准断面仪器高度Z，即完成断面数据处理过程。Z=Z1-△h=Z1-(H2-H1)(式5-3)二、开挖断面检测方法3）检测数据处理

④完善断面标记。输入相关测量信息(如测量时间、测量单位和测量人等)和检查断面桩号，如发现检测现场输入断面有误，在断面输出前重新编辑桩号。

⑤输入断面结果。根据检测要求和实际需要输出断面处理结果。最后根据处理的标准曲线和实测曲线对比图像和输出的附表的说明，判断隧道断面是否侵入标准断面（初期支护或者二次衬砌）的设计限界，在哪些部位存在侵限和侵限值大小。为了便于后期使用，在最后的结果中应标注障碍物等引起的假侵限部位。三、超挖回填

超挖应回填密实。超挖回填应符合设计规定，设计中没有规定时应符合下列规定：1.拱部坍塌形成的超挖处理应编制方案，并经审批后按方案处理。2.沿设计轮廓线的均匀超挖，有钢架时，可采用喷射混凝土回填，或增大钢架支护断面尺寸，使钢架贴近开挖轮廓，在施工二次衬砌时，以二次衬砌混凝土回填；无钢架时，可在施工二次衬砌时，以二次衬砌混凝土回填。3.局部超挖，超挖量不超过200mm时，宜采用喷射混凝土回填密实。4.边墙部位超挖，可采用混凝土或片石混凝土回填。题目一：1.某隧道按照“新奥法”原则进行设计，上下双洞分离式，单向三车道，采用三心圆内轮廓，隧道长770m，净宽14.55m，净高7.9m，属于特大断面隧道。本次检测断面围岩级别属于Ⅲ级围岩。采用XJ-400型隧道激光断面仪进行自动测量，检测精度为±1mm，每25m检测一个断面。根据隧道激光断面仪采集的数据，绘制出隧道实测净空断面如下图所示。注：图中不规则的曲线表示实际开挖断面尺寸，规则曲线表示设计开挖断面尺寸。图中数值表示距离(m)，正值表示超挖，负值表示欠挖。根据本隧道的相关信息，回答以下问题：(1)本隧道激光断面仪的测量原理为()，测量过程中，将XJ-400型隧道激光断面仪放置于()，以水平方向为起算方向，按一定间距(角度或距离)依次一一测定()之间的矢径(距离)及该矢径与水平方向的夹角，将这些矢径依次相连即得实际开挖的轮廓线。A.极坐标法，任意位置，仪器旋转中心到实际开挖轮廓线的交点B.极坐标法，隧道中心线位置，隧道中心线到实际开挖轮廓线的交点C.直角坐标法，任意位置，仪器旋转中心到实际开挖轮廓线的交点D.直角坐标法，隧道中心线位置，隧道中心线到实际开挖轮廓线的交点根据本隧道的相关信息，回答以下问题：(2)在检测结果所示的图形中，其设计开挖断而尺寸是由()，实际开挖断面尺寸是由()，若检测过程中发现漏测了某点，则可()。A.事先输入系统；断面仪对隧道断面的自动扫描、记录；暂停本次测量，返回漏测点补测，然后继续测量B.事先输入系统；断面仪对隧道断面的自动扫描、手动记录；暂停本次测量，返回漏测点补测，然后继续测量C.断面仪测定；断面仪对隧道断面的自动扫描、记录；忽略并继续测量D.事先输入系统；断面仪对隧道断面的自动扫描、记录；忽略并继续测量根据本隧道的相关信息，回答以下问题：(3)若在检测过程中，隧道断面仪某些激光点打到了管线上，这些点并()真实的隧道断面点，此时应()。A.不是；做好记录，用后处理软件处理数据时，将这些点不参与分析B.不是；做好记录，用后处理软件处理数据时，将这些点的坐标进行人工修正c.是；做好记录，用后处理软件处理数据时，将这些点不参与分析D.是；做好记录，用后处理软件处理数据时，将这些点的坐标进行人工修正根据本隧道的相关信息，回答以下问题：(4)本隧道的拱部最大()，边墙最大超挖宽度()，拱部最大欠挖高度()，仰拱()。A.超挖132mm；122mm；148mm；超挖113mmB.