三維激光掃描儀在隧道斷面檢測(cè)中的應(yīng)用

黃志威

摘 要：以廣東云茂高速SDJC-3標(biāo)段隧道斷面檢測(cè)為依托，運(yùn)用三維激光掃描儀斷面檢測(cè)技術(shù)，總結(jié)三維激光掃描儀技術(shù)在隧道開挖斷面檢測(cè)的應(yīng)用。采用常規(guī)的斷面儀及全站儀檢測(cè)，速度慢，檢測(cè)點(diǎn)數(shù)少，且影響施工。為解決速度慢，測(cè)點(diǎn)數(shù)少的問題，在施工中采用了三維激光掃描儀檢測(cè)技術(shù)。結(jié)合三維激光掃描儀技術(shù)在廣東云茂高速SDJC-3標(biāo)段隧道施工中的應(yīng)用情況，介紹三維激光掃描儀檢測(cè)原理及數(shù)據(jù)的分析，解決了檢測(cè)對(duì)施工的干擾，能為類似工程施工提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：三維激光掃描儀技術(shù)；隧道施工；超欠挖檢測(cè)

中圖分類號(hào)：U456 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）21-0183-02

Abstract： Based on the tunnel section detection of Yunmao high speed SDJC-3 section in Guangdong province， the application of three-dimensional laser scanner technology in tunnel excavation section detection is summarized by using three-dimensional laser scanner section detection technology. The use of conventional section instrument and total station detection， the speed is slow， the number of detection points is small， and affect the construction. In order to solve the problems of slow speed and few measuring points， the detection technology of three-dimensional laser scanner is adopted in the construction. Combined with the application of three-dimensional laser scanner technology in the construction of Yunmao high-speed SDJC-3 tunnel in Guangdong Province， the detection principle and data analysis of three-dimensional laser scanner are introduced， and the interference of detection to construction is solved. This can provide reference and reference for the construction of similar projects.

Keywords： three-dimensional laser scanner technology； tunnel construction； over-undercut detection

1 概述

隨著2019工程建設(shè)的進(jìn)一步推進(jìn)，如何實(shí)現(xiàn)精細(xì)化施工、信息化管理以及成本的精準(zhǔn)有效控制，成為參建各方的重要關(guān)切。常規(guī)斷面檢測(cè)技術(shù)的局限性日益凸顯。常規(guī)斷面檢測(cè)采用全站儀、斷面儀檢測(cè)。常規(guī)量測(cè)技術(shù)工作難度大，測(cè)量時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，檢測(cè)過程中換站頻繁，而且需要中斷隧道交通，影響正常施工生產(chǎn)；而采用三維激光掃描儀技術(shù)則很好地解決了上述問題，因其不干擾施工、操作簡(jiǎn)便、一次設(shè)站可檢測(cè)大于100米，且僅需5～10分鐘就能完成一次檢測(cè)，工作效率高等優(yōu)點(diǎn)能很好的應(yīng)用于隧道施工，三維激光掃描儀能有效的控制隧道開挖輪廓、初支變形情況及確保二次襯砌的厚度，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)開挖過程中存在的問題，以便及時(shí)調(diào)整開挖工法及支護(hù)參數(shù)，為隧道施工提供科學(xué)依據(jù)，確保隧道順利貫通。

2 工程概況

廣東省云浮羅定至茂名信宜（粵桂界）高速公路起于云浮羅定市圍底鎮(zhèn)，終于茂名高州荷花鎮(zhèn)，終點(diǎn)與廣西浦北至北流（清灣）公路工程對(duì)接。本項(xiàng)目主線全長(zhǎng)129.816km，其中經(jīng)羅定市里程約40.506km、信宜市里程約74.08km，高州市里程約15.23km。主線采用設(shè)計(jì)車速為100km/h的雙向四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)。全線共設(shè)隧道8座，總長(zhǎng)11595m，其中特長(zhǎng)隧道3457m/1座，長(zhǎng)隧道5774.5m/3座，中隧道1666m/2座，短隧道697.5m/2座。

3 隧道斷面檢測(cè)目的

（1）及時(shí)發(fā)現(xiàn)隧道開挖輪廓超欠挖情況，利于及時(shí)整改；（2）指導(dǎo)施工，避免開挖輪廓侵入襯砌界限導(dǎo)致襯砌厚度不足的情況發(fā)生；（3）為施工質(zhì)量提供科學(xué)依據(jù)。

4 三維激光掃描儀的技術(shù)原理

三維激光掃描技術(shù)是近年來出現(xiàn)的新技術(shù)，在國(guó)內(nèi)越來越引起研究領(lǐng)域的關(guān)注。它是利用激光測(cè)距的原理，通過記錄被測(cè)物體表面大量的密集的點(diǎn)的三維坐標(biāo)、反射率和紋理等信息，可快速?gòu)?fù)建出被測(cè)目標(biāo)的三維模型及線、面、體等各種圖件數(shù)據(jù)。由于三維激光掃描系統(tǒng)可以密集地大量獲取目標(biāo)對(duì)象的數(shù)據(jù)點(diǎn)，因此相對(duì)于傳統(tǒng)的單點(diǎn)測(cè)量，三維激光掃描技術(shù)也被稱為從單點(diǎn)測(cè)量進(jìn)化到面測(cè)量的革命性技術(shù)突破。該技術(shù)在文物古跡保護(hù)、建筑、規(guī)劃、土木工程、工廠改造、室內(nèi)設(shè)計(jì)、建筑監(jiān)測(cè)、交通事故處理、法律證據(jù)收集、災(zāi)害評(píng)估、船舶設(shè)計(jì)、數(shù)字城市、軍事分析等領(lǐng)域也有了很多的嘗試、應(yīng)用和探索。三維激光掃描系統(tǒng)包含數(shù)據(jù)采集的硬件部分和數(shù)據(jù)處理的軟件部分。

應(yīng)用掃描技術(shù)來測(cè)量工件的尺寸及形狀等原理來工作。主要應(yīng)用于逆向工程，負(fù)責(zé)曲面抄數(shù)，工件三維測(cè)量，針對(duì)現(xiàn)有三維實(shí)物（樣品或模型）在沒有技術(shù)文檔的情況下，可快速測(cè)得物體的輪廓集合數(shù)據(jù)，并加以建構(gòu)，編輯，修改生成通用輸出格式的曲面數(shù)字化模型。