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　三維激光掃描儀在隧道施工中的應(yīng)用

來(lái)源：時(shí)間：2019-1-7

2018年7月1日，我國(guó)自主研發(fā)的全球最長(zhǎng)高鐵列車“復(fù)興號(hào)”正式投入運(yùn)營(yíng)，最高時(shí)速可達(dá)400公里；2017年底，高鐵總里程已達(dá)到2.5萬(wàn)公里，占世界總量的66.3%，無(wú)論在核心技術(shù)上還是總里程數(shù)上，我國(guó)都穩(wěn)居世界首位，高鐵儼然成為我國(guó)“走出去”的新名片。

高鐵的快速發(fā)展，對(duì)建設(shè)施工行業(yè)提出了更高的要求。眾所周知，高鐵的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和施工難度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通鐵路，尤其是需要開(kāi)挖隧道的路段，難度系數(shù)更是成倍增長(zhǎng)。因?yàn)樵谒淼篱_(kāi)挖過(guò)程中，常常會(huì)出現(xiàn)由于人為因素導(dǎo)致的超欠挖情況。

什么是超欠挖？

超挖，顧名思義，就是實(shí)際開(kāi)挖的斷面尺寸過(guò)大，超過(guò)了設(shè)計(jì)施工輪廓，這將會(huì)影響隧道圍巖的穩(wěn)定性。

三維激光掃描儀在隧道施工中的應(yīng)用-欠挖

欠挖則反之，如果實(shí)際開(kāi)挖斷面尺寸小于設(shè)計(jì)尺寸，那么勢(shì)必會(huì)影響二襯的厚度，從而造成工程隱患。

過(guò)去常用的檢測(cè)方式是用全站儀進(jìn)行抽檢式的斷面測(cè)量。雖然全站儀的單點(diǎn)精度可以滿足施工要求，但無(wú)法進(jìn)行全面檢測(cè)，因此，未被檢測(cè)出來(lái)的超欠挖區(qū)域?qū)?huì)給之后的工程帶來(lái)安全隱患。

傳統(tǒng)檢測(cè)方式無(wú)法進(jìn)行全面檢測(cè)

那么，有沒(méi)有一種設(shè)備既能滿足斷面檢測(cè)的精度要求，又能實(shí)現(xiàn)全面檢測(cè)，同時(shí)效率還高呢？
答案：有，三維激光掃描儀。

Z+F IMAGER 5010三維激光掃描儀應(yīng)用于隧道測(cè)量

作業(yè)流程

1、外業(yè)數(shù)據(jù)采集

三維激光掃描儀應(yīng)用于隧道測(cè)量之?dāng)?shù)據(jù)采集配置圖

數(shù)據(jù)采集配置圖

儀器架設(shè)示意圖

2、數(shù)據(jù)預(yù)處理

將采集的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到軟件中，可自動(dòng)尋找球棱鏡位置，后視定向快速完成點(diǎn)云定位定向。

點(diǎn)云定位定向

三維激光掃描儀應(yīng)用于隧道測(cè)量之點(diǎn)云自動(dòng)降噪

點(diǎn)云降噪

同時(shí)可自動(dòng)進(jìn)行點(diǎn)云降噪，清洗無(wú)效數(shù)據(jù)，使測(cè)量數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)可靠。

3、數(shù)據(jù)檢查復(fù)查

數(shù)據(jù)預(yù)處理完成后，就可以進(jìn)行點(diǎn)云分析了。主要采用的方式為2D分析和3D分析。

三維激光掃描儀應(yīng)用于隧道測(cè)量之2D數(shù)據(jù)分析

2D分析結(jié)果

2D分析結(jié)果通過(guò)色譜圖的形式反映該段里程上隧道的超欠挖情況，并能實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前里程的超欠挖數(shù)據(jù)。

三維激光掃描儀應(yīng)用于隧道測(cè)量之3D數(shù)據(jù)分析

點(diǎn)云3D分析

點(diǎn)云3D視圖的分析結(jié)果更為直觀，紅色表示欠挖，綠色表示超挖，超欠挖一眼就可以看出。

4、導(dǎo)出超欠挖報(bào)告

三維激光掃描儀應(yīng)用于隧道測(cè)量之導(dǎo)出超欠挖數(shù)據(jù)

斷面里程、實(shí)測(cè)和參考斷面面積、超欠挖面積等關(guān)鍵信息在報(bào)告清晰可見(jiàn)，并可根據(jù)實(shí)際需求定制化格式。
導(dǎo)出的超欠挖分析報(bào)告，一方面可以作為評(píng)估和控制施工質(zhì)量的重要依據(jù)，另一方面在智能放樣這個(gè)模塊中可以用來(lái)指導(dǎo)后續(xù)地施工工作。

5、全站儀聯(lián)動(dòng)超欠挖
聯(lián)合馬達(dá)全站儀直觀放樣出隧道超欠挖的位置和數(shù)值，實(shí)現(xiàn)“點(diǎn)哪兒指哪兒”。

全站儀指向

超欠挖顯示及實(shí)時(shí)放樣

優(yōu)勢(shì)總結(jié)

1、可視化測(cè)量，毫米級(jí)精度

Z+F三維激光掃描儀與全站儀的精度對(duì)比

經(jīng)過(guò)大量點(diǎn)的精度對(duì)比發(fā)現(xiàn)，Z+F三維激光掃描儀最大偏差在毫米級(jí)別，完全滿足超欠挖檢測(cè)的精度要求。

2、全方位掃描，自動(dòng)化處理

三維激光掃描儀點(diǎn)數(shù)量、斷面數(shù)也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)全站儀和斷面儀

由上表可見(jiàn)，三維激光掃描儀不僅單站測(cè)量速度遙遙領(lǐng)先，而且同等時(shí)間內(nèi)獲取的點(diǎn)數(shù)量、斷面數(shù)也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)全站儀和斷面儀。

3、聯(lián)動(dòng)全站儀，快速放樣
傳統(tǒng)開(kāi)挖斷面的測(cè)量放樣工作耗時(shí)長(zhǎng)，影響隧道施工安全和進(jìn)度。使用Z+F三維激光掃描儀配合馬達(dá)全站儀，可以快速對(duì)隧道超欠挖進(jìn)行有效控制。

Z+F三維激光掃描儀配合馬達(dá)全站儀，可以快速對(duì)隧道超欠挖進(jìn)行有效控制

快速放樣

以Z+F三維激光掃描儀為核心的隧道超欠挖檢測(cè)方案，不僅精度滿足隧道超欠挖檢測(cè)的要求，而且比傳統(tǒng)檢測(cè)方式的效率更高；不僅可以應(yīng)用于高鐵隧道的安全監(jiān)測(cè)，還可應(yīng)用于包括地鐵隧道、水利隧道、公路隧道等其他地下空間施工階段的安全監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。

Z+F IMAGER 5010C 高精度三維激光掃描儀

隧道工程百年大計(jì)，質(zhì)量安全重于泰山。三維激光掃描技術(shù)作為新型高精度測(cè)量技術(shù)，已經(jīng)在多條高鐵線路的施工檢測(cè)上發(fā)揮了重要作用。未來(lái)，定將繼續(xù)助力打造精品隧道工程，為工程安全保駕護(hù)航。深圳市拓普康測(cè)繪科技有限公司(測(cè)繪儀器銷售維修-計(jì)量檢定-儀器租賃-工程測(cè)量-變形監(jiān)測(cè)解決案）地址：深圳市龍崗區(qū)布吉街道龍崗大道2133號(hào)茂寶大廈一樓電話：0755-83659486傳真：0755-83659489網(wǎng)址：http://m.rczhtc.com 微信/QQ：75504988 郵箱：75504988@qq.com或13825255332@139.com

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