Topcon GTL-1000三維掃描技術(shù)隧道施工應用方案

來源：互聯(lián)網(wǎng)

隧道施工過程中，斷面測量及分析、方量計算、平整度檢測、凈空分析、厚度分析等是施工質(zhì)量和安全保障的重要過程控制手段。傳統(tǒng)作業(yè)方式用全站儀或斷面儀進行隧道開挖、初支及二襯過程的測量及檢測，這是一種以點代面的作業(yè)方式。

受限于外業(yè)作業(yè)效率及內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理能力，往往斷面間隔及同一斷面上的點位間隔均較大，很容易出現(xiàn)測量數(shù)據(jù)無法真實、完整體現(xiàn)現(xiàn)場實際工況的情況，如關(guān)鍵超欠挖數(shù)據(jù)正好出現(xiàn)在設(shè)站間隔之間等。傳統(tǒng)作業(yè)方式，也受到作業(yè)人員經(jīng)驗、主觀意愿的較大影響，不利于隧道施工過程安全質(zhì)量管理的標準化、信息化推進。

三維掃描技術(shù)所帶來的海量隧道點云數(shù)據(jù)配合點云隧道處理系統(tǒng)可完美解決上述問題。如何高效、高質(zhì)量的獲取不同施工階段現(xiàn)場點云數(shù)據(jù)，是目前隧道施工方要解決的首要問題。

01隧道施工三維掃描技術(shù)標準化應用方案

1. 系統(tǒng)框架

現(xiàn)場應用：

快速掃描

點云自動處理（去噪、拼接、自動點云剔除）

現(xiàn)場內(nèi)業(yè)成果

關(guān)鍵特征點自動放樣

Web 成果交互平臺：

成果報表展示

? 工程管理/用戶管理

? 設(shè)計數(shù)據(jù)（定線、斷面模板、線路設(shè)計等）
? 報表成果展示及導出

點云成果數(shù)據(jù)超欠挖著色

BIM平臺結(jié)合展示、應用

2. Topcon GTL-1000全站式掃描儀：

掃描模式：后視定向、后方交會直接定位絕對坐標

掃描速度：100,000點/秒

防護等級：IP65

自動放樣：關(guān)鍵特征點自動放樣

3. 點云隧道處理系統(tǒng)（BSY）

a) BSY現(xiàn)場快速應用

架站掃描：后方交會設(shè)站，無需全站儀配合，點云絕對坐標；

快速精準：2分鐘完成外業(yè)掃描、點云精度2mm以內(nèi)；

即時分析：點云自動均勻稀疏、自動過濾、從架設(shè)儀器開始，15分鐘內(nèi)立得成果數(shù)據(jù)，無需額外內(nèi)頁工作；

特征放樣：按需對特征點自動放樣，現(xiàn)場即可完成放樣、指導施工。

b) BSY測量成果管理平臺

設(shè)計數(shù)據(jù)、點云、成果報表等均通過數(shù)據(jù)庫管理，可隨時回溯當期施工細節(jié)，通過網(wǎng)頁直接查看；設(shè)計模型與點云疊加展示。點云包含全掃描次數(shù)的數(shù)據(jù)、點云按超欠挖值著色，可直觀看到工程進度及關(guān)鍵質(zhì)量指標；超欠挖、侵限、平整度、方量、厚度等成果均在頁面可視化展示，點擊即可查看詳細報告數(shù)據(jù)。

c) BSY測量成果VR展示

02隧道施工關(guān)鍵環(huán)節(jié)技術(shù)應用

1. 開挖控制

每循環(huán)開挖爆破、排危后，因為需要立即立拱架，時間窗口非常有限，僅有30分鐘。本套技術(shù)方案可以在有限的時間內(nèi)，實現(xiàn)對爆破面的掃描，并形成超欠挖、方量等成果數(shù)據(jù)，不影響現(xiàn)場正常施工。

超欠挖分析：點云直接按照超欠挖著色形成熱點圖、一目了然（欠挖為暖色系、超挖為冷色系，超欠挖越嚴重，色系越重）。隧道爆破環(huán)節(jié)，不允許欠挖存在。

開挖形成的超欠挖報告

點云按超欠挖著色的熱點圖

超方量分析：爆破開挖的超方量直接決定了隧道施作的成本和工藝水平。通過在爆破環(huán)節(jié)形成每個循環(huán)的超挖量、與混凝土價格關(guān)聯(lián)，即可得出超挖超耗的第一手精準數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)對于精確掌控隧道施工的經(jīng)濟狀況、促進隧道施作工藝提升具有重要意義。

爆破開挖后超方量分析

2. 初支控制

初支重點關(guān)注侵限、平整度情況，同時也可掌握理論二襯方量等數(shù)據(jù)。

初支不允許出現(xiàn)侵限，否則會造成二襯厚度不足。同時，初支平整度的情況將決定掛防水板的質(zhì)量，這將在后續(xù)直接決定隧道內(nèi)是否殘漏有間隙，對隧道的長期質(zhì)量影響重大。建議在初支變形一段時間、基本穩(wěn)定后，進行掃描，形成侵限報告，一旦發(fā)現(xiàn)侵限點，可立即通過放樣功能現(xiàn)場標記，立即處置。同時平整度報告根據(jù)規(guī)范1/20的深寬比自動生成，對于明顯的不平整區(qū)域，也可現(xiàn)場立即處置。

初支侵限報告

初支平整度報告，紅域為深寬比超標位置

初支超欠挖方量報告

3. 襯砌控制

襯重點關(guān)注襯砌厚度、襯砌方量、凈空分析。

二襯施作完成后，同一里程段的掃描點云與初支點云進行比較，可得出精準的二襯厚度數(shù)據(jù)，襯砌方量也可對應算出。而作為最終的形體尺寸驗收，凈空分析既可通過超欠挖的方式得到，也可直接指定高差線、或指定角度等方式設(shè)定，從而確保最終的隧道形體尺寸滿足設(shè)計要求。

襯砌厚度報告

二襯凈空分析，按高差線

按角度分割

二襯方量計算

03分典型應用案例

鐵路：川藏鐵路、渝昆鐵路、渝黔高鐵、成達萬高鐵、成自宜高鐵、漢巴南鐵路、成蘭高鐵、西延高鐵、宣績鐵路、池黃鐵路；