[发明专利]一种隧道施工监控量测与超欠挖测量控制方法

权利要求书

1.一种隧道施工监控量测与超欠挖测量控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)进行隧道开挖施工，在隧道开挖断面初步完成后，采用测量装置对隧道开挖断面进行扫描，获取已开挖隧道的三维点云数据，并通过数据处理装置对所述三维点云数据进行数据处理；

(2)测量装置根据实时扫描状态，将扫描得到的三维点云与实际的隧道开挖断面对应起来，得到开挖隧道的实际三维模型；对理论设计的隧道模型与所述实际三维模型进行合成，得到合成分析模型；所述合成分析模型用于表示隧道的超欠挖测量信息；理论设计的隧道模型是根据隧道的实际地质参数进行设计，在总控数据处理装置中建立理论设计的隧道建筑信息化模型；隧道的实际地质参数是通过以下操作获取的：施工前采用测量装置对待开挖的隧道掌子面进行扫描和探测，并采集待开挖的隧道掌子面的相关数据信息，包括围岩情况和地层岩性；然后将采集到的相关数据信息传输至总控数据处理装置，进行分析得到隧道的实际地质参数；

(3)根据超欠挖测量信息实时调整控制已开挖隧道的开挖量，使实际的隧道开挖量与理论设计的隧道模型相一致，从而实现对隧道的超欠挖情况进行有效控制；根据超欠挖测量信息是指根据合成分析模型中实际三维模型和理论设计的隧道模型之间的轮廓位置关系，确定超欠挖区域；实时调整控制已开挖隧道的开挖量包括调整超欠挖区域的面积和尺寸信息；

(4)保证实际的隧道开挖量与理论设计的隧道模型相一致之后，制定隧道施工监控量测方案，并对隧道进行初期支护；初期支护过程中，采用测量装置对已开挖隧道的施工过程进行监控量测，得到监控量测数据；监控量测的具体步骤包括：

1)在监控量测的隧道开挖断面的拱顶设定拱顶量测点，在隧道开挖断面上对称设定左侧均匀间隔的3个量测点和右侧均匀间隔的3个量测点，相应的左侧3个量测点和右侧3个量测点分别在同一高度上；

2)在拱顶量测点、左侧3个量测点和右侧3个量测点处分别采用钻孔预埋方式设置量测点单元；所述量测点单元在隧道开挖后、初喷前埋设，所述量测点单元采用Ф25热轧带肋钢筋，漏出隧道围岩的长度为7-8cm，漏出隧道围岩的热轧带肋钢筋表面设置有反射片；量测点单元埋设好后，采用无纺布将量测点单元端头部位包裹好；初喷完毕后应及时清理量测点单元端头的混凝土；

3)采用监测设备对上述量测点的量测点单元进行监测，从而获取所述多个量测点的位置信息；所述监测设备包括全站型电子测距仪、水平方向位移传感器和竖直方向位移传感器；

4)经过预设时间段，采用监测设备对上述量测点的量测点单元进行监测，再次获取所述多个量测点的位置信息；与步骤3)中的位置信息进行比较，综合数据处理后从而获得已开挖隧道的断面监测收敛和拱顶沉降变形值；所述预设时间为12-20h；

5)继续进行隧道开挖，在不同的量测断面进行上述步骤1)-4)的操作，实时进行隧道施工的监控量测；相邻的量测断面间距为20-25m；

(5)对所述监控量测数据进行数据处理分析，确定已开挖隧道的仰拱和二次衬砌的施工时间；然后根据已开挖隧道的掌子面监测情况和监控量测数据的数据处理分析确定隧道的变形等级情况；对掌子面监测包括以下步骤：

1)在距已开挖隧道的当前掌子面5-7m处的地面中央布设一个脉冲法测距仪；

2)在已开挖隧道的掌子面轮廓线上设置多个均匀间隔的监测点，并在每个监测点处安装激光反射器；

3)调整所述激光反射器，使得所述脉冲法测距仪的射线射中所述激光反射器；

4)测得各个监测点的距离，其为监测点到脉冲法测距仪之间的初始距离值；

5)按照预设时间段，所述预设时间段为3-5h，调节所述脉冲法测距仪对准所述激光反射器，测得各个监测点的实时距离，其为第N次测量第N个监测点到脉冲法测距仪之间的实时距离值；

6)用实时距离值减去初始距离值，得到各个监测点沿隧道轴向的位移值，从而监测到掌子面的变形情况；

(6)根据施工经验并结合隧道的变形等级情况对已开挖隧道的稳定性和安全性进行评价，并建立已开挖隧道的施工控制标准；若满足安全要求，则对已开挖隧道进行二次衬砌施工，该段隧道施工完成；若不满足安全要求，则需要根据变形情况对已开挖隧道进行动态设计和施工调整，再根据施工情况重复(4)-(6)步骤。