盾构管片&隧道质量安全

盾构管片是盾构施工的主要装配构件，是隧道的最内层屏障，承担着抵抗土层压力、地下水压力以及一些特殊荷载的作用。盾构管片是盾构法隧道的永久衬砌结构，管片的质量直接关系到隧道整体质量与安全，影响隧道的防水性能及耐久性能。故而，对盾构管片的测量检测是非常重要的，是对整个隧道工程顺利实施的基础保障，其检测要求和标准也十分严苛。

检测需求

    1、管片平整度检测

管片端面和侧面的平整度变化需得到严格的控制，如变化太大，就会造成环与环之间、块与块之间的拼装缝隙，从而引起隧道渗漏等问题。

    2、管片内外弧长检测

    管片内外弧长的超限，会影响整体拼装，造成管片挤压或磕碰，拼装后的隧道易出现错台等问题。

    3、管片角度的检测

    角度的变化会引起管片拼装中连接困难，进而造成螺栓孔位渗漏等问题。

    4、管片模具的检测

    管片模具在生产和后期使用中，可能会产生变形，如不能及时调整，会导致生产的管片出现质量问题，进一步影响后期拼装隧道的质量。

    5、检测精度要求

    随着工程质量标准与安全要求的不断提升，生产中测量检测环节的精度也在不断提升，现阶段管片检测精度通常要求为0.25mm。

传统检测方法

传统盾构管片，主要是使用千分尺、样板、塞尺等量具和工具进行手工测量。而手工测量的方法比较容易在以下环节出现不确定因素：

（1）手工测量较为片面，只能测量点对点的结果，很难更加全面地反馈出管片或模具各个位置的真实情况；

（2）很难保障一些复杂夹角的测量准确性；

（3）施工现场往往温湿度环境变化较为复杂，早晚和午间的温湿度变化较大就容易造成材料本身的热胀冷缩，而手工测量很难将这一部分的误差考虑到综合测量结果当中；

       （4）手工测量对于操作者的技术要求较高，且不同的操作者对于测量技巧、读数技巧等很难保持高度的一致，导致测量的不客观因素增加；

       （5）人工计数、计算，繁琐复杂，容易出错。

图1：API品牌系列激光跟踪仪产品

API解决方案

针对盾构管片及模具的特点，使用API品牌的Radian及iLT系列激光跟踪仪进行三维测量，即可实现全部测量需求，并较手工检测方式更加客观、高效。

图2：激光跟踪仪盾构管片侧面数据采集作业示意图

图3：管片侧面及端面误差测量数据色差分析图

只需将Radian或iLT激光跟踪仪架设在待测管片或模具旁合适的位置，即可开始测量。测量时，操作者手持内置棱镜的跟踪仪靶球（SMR），激光跟踪仪会射出激光至靶球中心并实时锁定跟踪，操作者只需使用靶球碰触待测点，或将靶球贴合待测面进行滑动，API跟踪仪即会以1000Hz的采集速率将待测位置的三维数据进行精准高效的采集，并实时反馈记录在软件中用于最终的分析。待全部数据采集完毕，即可在软件中选取相应的参照点，进行构建各种线、面、体，分析形位公差，加载数模进行实测值与名义值的比对等操作，实现检测的目的。

图4：API品牌Radian激光跟踪仪管片测量作业现场（1）

较传统的手工测量方法，使用Radian激光跟踪仪实施管片的检测作业特点明显，优势突出：

- 实时测量、密集采数，全面反映管片或模具真实状况；

- 复杂夹角、不规则型面也可精准测得；

- 集成温湿度补偿系统（气象站），对温度、湿度、海拔等误差因素自动补偿；

- 不同的操作者也可实现测量的高重复性，检测数据更客观；

- 数据自动分析，将计算错误率降至为零；

- 自动以列表、折线图、色差图、柱状图等等形式，生成测量报告，高效直观；

- 超大测量范围及微米级别（μm，1/1000mm）测量精度，可充分满足管片及模具检测精度需求。

图5：API品牌Radian激光跟踪仪管片测量作业现场（2）

图6：API品牌Radian激光跟踪仪管片测量作业现场（3）

图7：数据分析与报告

小结

综上所述，API激光跟踪仪功能强大、操作友好，可完全取代传统手工测量方式，成为盾构管片/模具更精准、更客观、更高效、更便捷的检测方法。