探析激光監測技術在隧道施工中的運用

王朋

（遼寧省有色地質局一〇七隊 遼寧 大連 116113）

0 引言

在隧道施工過程中，由于對山地或地質中的巖石進行去除，進而使各巖石之間的受力狀態得到改變，其不僅具有一定危險性，同時還具有一定技術性。而傳統施工監測技術由于方式老舊，不僅無法達到預期精確程度，而且安全威脅程度較大。針對這一情況，在該施工環節中相關技術人員積極采用激光監測技術，使監測精準程度得到有效提升，安全威脅下降，并且還能促進我國基礎建設事業良好發展。

1 激光監測技術分析及人員使用要求

在分析隧道施工中激光監測技術運用問題時，相關技術人員需要對該技術以及人員使用要求進行詳細研究，以此保證該技術的各項優勢能夠得到充分發揮。在這一問題中，主要分為技術分析和人員使用要求兩部分：

第一，激光監測技術分析。該技術主要由激光測距原理和激光測位移原理作為主要支撐。其中，激光測距原理為：激光二極管對目標發射激光脈沖，在散射過后部分激光會被反射到接收器中，進而根據所接收的激光強度以及所經歷的時間進行距離分析，最后結論出測試工作的具體結果，由于激光監測技術具有該原理，所以激光監測技術在當前被普遍用于測試距離的施工環節中，其不僅具有一定的方便性，同時還擁有相當高的準確性和合理性。與傳統測量方式相比，技術不僅在人員投入上給予節省，同時還減少不必要的財力浪費。

激光測位移原理便是通過激光發射器所釋放出的信號，在被測空間內進行散播，而經物體反射后信號被設備上的信號接收器所收集，進而在設備內部的CCD 線性相機進行相應處理，通過不同視角下所看到的光電實施數據分析，并根據角度、已知激光、相機位置等因素，總結出傳感器與被測量物體之間的距離。

同時，工作人員職業素養問題也與激光測試工作的質量存在直接關系，所以管理者也應當對該問題給予一定的重視，以此保證激光測量工作的質量能夠得到有效提升。期間，可以通過積極開展內部教育活動，用以提升工作人員的職業素養。

2 隧道施工中激光監測技術的運用

2.1 拱頂沉降中激光監測運用

在隧道施工過程中，拱頂沉降測量技術在整體施工環節里，不僅具有一定的技術性，同時還能有效確保施工技術人員對拱頂參數的管控。首先，技術人員需要對施工現場監測界面的拱頂處設置一個水平板，而水平板位置的選擇，需要技術人員根據施工現場實際情況，并結合后期各項施工環節的技術要求進行科學、合理的制定，不僅要滿足測量工作的精度需求，同時還要保證施工的流暢性。其次，在拱頂與地面位置的中間墻壁上布設一個激光位移傳感器，用來測試拱頂上水平板與激光位移傳感器之間的直線距離。最后，需要將電子全站儀放置于拱頂水平板與墻壁上激光位移傳感器之間，保證其三者處于對稱進而形成三角形位置，使用電子全站儀測量出與拱頂水平板以及拱腰激光位移傳感器之間的垂直距離。

測量狀態形成等腰三角形，所以其沉降變化量的計算方式為：h=CA-CE/CA*AB。

2.2 凈空收斂激光監測的原理

在激光監測過程中，拱頂與地面位置中間墻壁上的激光位移傳感器所放射出的光纖進行水平照射，之后設備再根據監測光線的往返情況計算出相應的相位差。根據相位差、光的波長等因素，計算出激光位移傳感器與測量點之間的實際距離，再通過激光位移傳感器初始的凈空距離和施工現場實際情況中的隧道凈空距離，計算出該條隧道的收斂值。而在這一過程中，激光位移傳感器便很好的運用到上述激光測位移原理對相關目標進行測量，同時也凸顯出激光位移測量在激光測量技術中的重要性。而該測量技術總體有技術優勢：

第一，激光測量技術實現實時測量。該測量技術方式實現施工環節測量工作的在線實時測量，同時與傳統測量方式相比，該技術方式具有高效率的特點。測量人員可根據對設備的測量時間進行設置，進而讓設備實時自主測量，其最短頻率可調設到15min 測量一次，并且該項測量技術還能實現同時多截面測量。

第二，對現場要求低。由于激光測量技術單純要求水平板、位移傳感器、電子全站儀三種測量設備的放置準確性，同時還利用激光測量的便利性，所以該測量技術對施工環境的要求較低，以此體現出該測量技術的便捷性、方便性和科學性。

第三，保證數據真實。由于激光監測技術可以設置為自行工作模式，所以在測量過程中無需人工操作，進而消除了工作期間人員對數據造假的可能，以此保證測量數據的真實性。

2.3 用激光指示隧道掘進方向

在隧道施工期間，為確保施工質量能夠達到預期成效，同時保證隧道挖掘方向符合設計和測量標準，施工人員需要在激光光束的指示下進行挖掘作業。而在挖掘過程中，也需要根據實際施工情況，制定激光測量位置，其主要分為直線隧道和曲線隧道兩種情況。

第一，直線隧道。在挖掘施工前，技術人員需要打開激光測量設備的光束開關，將其光束照射方向與隧道中線保持一致便可開始施工。而在施工過程中，激光指示光束便可以很好的為施工人員提供高度、方向等方面的參考依據。在施工后期，若遇到隧道坡度時，技術人員可將激光監測設備的調整到相應位置上，保障激光光束與坡度中線保持一致時，便可開始施工挖掘。

第二，曲線隧道。與直線隧道挖掘方式相同，挖掘前期需要技術人員將監測光束的方向調整與隧道中線一致的水平，之后當挖掘到曲線階段時，需要將激光監測設備調整相應的位置上，保證光束方向達到標準時，施工人員方可繼續挖掘[2]。

3 結語

綜上所述，激光監測技術在隧道施工環節中有著重要作用，其不僅能夠保證工程測量的準確性，同時還能保障挖掘工作的總體質量，所以該監測技術具有一定的重要性和必要性。對隧道施工中的激光監測技術不斷進行研究，在提升測量結果準確度的同時，還能促進我國基建事業的未來良好發展。