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 三维激光扫描仪在隧道施工中的应用
来源:时间:2019-1-7
2018年7月1日,我国自主研发的全球最长高铁列车“复兴号”正式投入运营,最高时速可达400公里;2017年底,高铁总里程已达到2.5万公里,占世界总量的66.3%,无论在核心技术上还是总里程数上,我国都稳居世界首位,高铁俨然成为我国“走出去”的新名片。

三维激光扫描仪在隧道施工中的应用

高铁的快速发展,对建设施工行业提出了更高的要求。众所周知,高铁的建设标准和施工难度要远远大于普通铁路,尤其是需要开挖隧道的路段,难度系数更是成倍增长。因为在隧道开挖过程中,常常会出现由于人为因素导致的超欠挖情况。

什么是超欠挖?


三维激光扫描仪在隧道施工中的应用-超挖


超挖,顾名思义,就是实际开挖的断面尺寸过大,超过了设计施工轮廓,这将会影响隧道围岩的稳定性。


三维激光扫描仪在隧道施工中的应用-欠挖


欠挖则反之,如果实际开挖断面尺寸小于设计尺寸,那么势必会影响二衬的厚度,从而造成工程隐患。

过去常用的检测方式是用全站仪进行抽检式的断面测量。虽然全站仪的单点精度可以满足施工要求,但无法进行全面检测,因此,未被检测出来的超欠挖区域将会给之后的工程带来安全隐患。

用全站仪进行抽检式的断面测量
传统检测方式无法进行全面检测

那么,有没有一种设备既能满足断面检测的精度要求,又能实现全面检测,同时效率还高呢?
答案:有,三维激光扫描仪

Z+F IMAGER 5010三维激光扫描仪应用于隧道测量
Z+F IMAGER 5010三维激光扫描仪应用于隧道测量


作业流程

三维激光扫描仪应用于隧道测量作业流程


1、外业数据采集

三维激光扫描仪应用于隧道测量之数据采集配置图
数据采集配置图
三维激光扫描仪应用于隧道测量之仪器架设示意图
仪器架设示意图


2、数据预处理

将采集的数据导入到软件中,可自动寻找球棱镜位置,后视定向快速完成点云定位定向。

三维激光扫描仪应用于隧道测量之点云定位定向
点云定位定向
三维激光扫描仪应用于隧道测量之点云自动降噪
点云降噪

同时可自动进行点云降噪,清洗无效数据,使测量数据更加精准可靠。


3、数据检查复查

数据预处理完成后,就可以进行点云分析了。主要采用的方式为2D分析和3D分析。

三维激光扫描仪应用于隧道测量之2D数据分析
2D分析结果

2D分析结果通过色谱图的形式反映该段里程上隧道的超欠挖情况,并能实时显示当前里程的超欠挖数据。


三维激光扫描仪应用于隧道测量之3D数据分析
点云3D分析

点云3D视图的分析结果更为直观,红色表示欠挖,绿色表示超挖,超欠挖一眼就可以看出。

4、导出超欠挖报告

三维激光扫描仪应用于隧道测量之导出超欠挖数据

断面里程、实测和参考断面面积、超欠挖面积等关键信息在报告清晰可见,并可根据实际需求定制化格式。
导出的超欠挖分析报告,一方面可以作为评估和控制施工质量的重要依据,另一方面在智能放样这个模块中可以用来指导后续地施工工作。

5、全站仪联动超欠挖
联合马达全站仪直观放样出隧道超欠挖的位置和数值,实现“点哪儿指哪儿”。

三维激光扫描仪应用于隧道测量之全站仪指向
全站仪指向
三维激光扫描仪应用于隧道测量之超欠挖显示及实时放样
超欠挖显示及实时放样


优势总结

1、可视化测量,毫米级精度

Z+F三维激光扫描仪与全站仪的精度对比
Z+F三维激光扫描仪与全站仪的精度对比

经过大量点的精度对比发现,Z+F三维激光扫描仪最大偏差在毫米级别,完全满足超欠挖检测的精度要求。


2、全方位扫描,自动化处理

全方位扫描,自动化处理
三维激光扫描仪点数量、断面数也远远超过全站仪和断面仪

由上表可见,三维激光扫描仪不仅单站测量速度遥遥领先,而且同等时间内获取的点数量、断面数也远远超过全站仪和断面仪。

3、联动全站仪,快速放样
传统开挖断面的测量放样工作耗时长,影响隧道施工安全和进度。使用Z+F三维激光扫描仪配合马达全站仪,可以快速对隧道超欠挖进行有效控制。

Z+F三维激光扫描仪配合马达全站仪,可以快速对隧道超欠挖进行有效控制
快速放样

Z+F三维激光扫描仪为核心的隧道超欠挖检测方案,不仅精度满足隧道超欠挖检测的要求,而且比传统检测方式的效率更高;不仅可以应用于高铁隧道的安全监测,还可应用于包括地铁隧道、水利隧道、公路隧道等其他地下空间施工阶段的安全监测领域。

Z+F IMAGER 5010C 高精度三维激光扫描仪


隧道工程百年大计,质量安全重于泰山。三维激光扫描技术作为新型高精度测量技术,已经在多条高铁线路的施工检测上发挥了重要作用。未来,定将继续助力打造精品隧道工程,为工程安全保驾护航。深圳市拓普康测绘科技有限公司(测绘仪器销售维修-计量检定-仪器租赁-工程测量-变形监测解决案 )地址:深圳市龙岗区布吉街道龙岗大道2133号茂宝大厦一楼电话:0755-83659486传真:0755-83659489网址:http://www.sztopcon.com  微信/QQ:75504988    邮箱:75504988@qq.com或13825255332@139.com