隧道超欠挖分析

我们之前为大家分享了思拓力三维激光扫描仪在建筑立面改造、文物保护、交通道路等诸多行业的实际应用案例，今天我们将为大家介绍的是思拓力三维激光扫描仪X300 Plus在常益长高铁项目隧道超欠挖分析的应用案例。

项目背景

常益长高铁连接了湖南省常德、益阳、长沙三座城市，是国家“八纵八横”高速铁路中厦门至重庆、呼和浩特至南宁两条大通道的重要组成部分，同时也是湖南省高铁环线的重要组成部分。2018年7月，常益长高铁环评获批复。根据批复，常益长高铁正线工程为常德站至长沙西站，属于双线高铁客运专线，线路长157.314 km，工程总工期4年。

何为隧道超欠挖

隧道超欠挖，就是在隧道施工过程中以隧道设计开挖轮廓线为基准，实际开挖的断面在基准线以外的部分称为超挖，即隧道开挖轮廓线大于隧道设计轮廓线；在基准线以内的部分称为欠挖，即隧道开挖轮廓线小于隧道设计轮廓线。

隧道超欠挖会直接影响隧道施工进度和安全质量，还可能增加开挖费用，更重要的是会由此造成过量的超填混凝土费用。

传统的隧道超欠挖测量方法主要有：1、直接测量法，2、直角坐标法，3、三维近景摄影法，4、极坐标法（激光断面仪法）等多种手段。上述四种方法在现场实施时，不仅需要各部门的协调配合，而且需要预留一定时间进行数据采集作业，既对现场施工作业进度造成一定影响，又增加了测量人员的劳动强度。

为了更快速准确地获取隧道内部开挖面数据、一衬（喷浆）数据、二衬断数据，采用思拓力X系列三维激光扫描仪对现场数据进行采集，利用思拓力自主研发的隧道版软件进行超欠挖数据分析，同时生成可输出的报告，供各方研判做出科学决策。

项目实施

第一步：现场扫描作业

在隧道开挖面，或一衬或二衬之后进行现场数据采集工作，单站有效数据可达半径40米左右。与传统作业方式相比，不但减少了数据采集时间，而且增加了采集的数据量，为后期隧道超欠挖分析提供了大量真实有效的点云数据。

隧道数据采集定向（标靶球+棱镜）
现场数据采集耗时不到3分钟
（不包含全站仪坐标点获取）

在隧道内部采用标靶球+棱镜获取地理坐标

第二步：点云内业数据处理

采用由思拓力软件开发团队自主研发的点云后处理软件（隧道模块），进行专业的隧道超欠挖数据处理工作。

SiScan-Tunnel 隧道模块界面预览

对所需要处理的点云数据进行添加

隧道点云一衬（侧俯视图）

隧道点云一衬（二维图）

隧道内部一衬（高程彩色）

检查导入的数据，然后对隧道超欠挖分析用到的设计路线（平曲线、竖曲线），设计断面等数据（由客户提供隧道设计参数）进行输入转换，如下：
 

（1）设计路线输入：

隧道线路编辑器（平曲线=竖曲线）根据平曲线要素表进行转换

由隧道设计路径的相关坐标进行转换窗口

（2）设计断面输入

二衬设计断面插入（选择插入或者导入）

输入设计断面的数据值

（3）对点云进行定向、生成断面线等操作

根据现场全站仪获取的标靶球和仪器中心的地理坐标，对导入的点云数据进行定向。完成以上步骤后，开始进行断面线生成，将设计线路（平曲线、竖曲线）拖入到点云数据窗口中：

在菜单栏中选择“导出—生成断面”

对导出断面的“类型、间隔、线宽度”等内容根据实际需要进行导出

断面线与点云（侧视图）

实测隧道断面线

对生成的断面线进行检查，移除因距离过远获取的点生成的无效断面线。

移除无效断面线

编辑断面线

对生成的断面进行比对

红色为一衬实测断面，蓝色为二衬设计断面

超欠挖分析得出结果之后，可以导出dxf文件和xls表格进行查看。

dxf格式数据预览

可编辑（CAD图）

xls表格报告

思拓力三维激光扫描仪在隧道超欠挖分析方面具有以下几个优势：三维显示更加直观，外业测量更加安全，自定义断面间距，自动输出超欠挖图表成果等。通过下面这段视频详细了解下利用 SiScan-Tunnel 进行隧道超欠挖分析的过程。

如果您希望了解更多思拓力三维激光扫描仪产品信息，请与思拓力（020-66252886）或当地代理商联系！

更多精彩案例，请关注思拓力测绘（微信号：situolisurveying）的持续更新！

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