唐樹新

(遼寧省水利水電科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110003)

激光隧道斷面測(cè)距儀可以廣泛應(yīng)用于各種工程檢測(cè)，尤其是測(cè)量隧洞超欠挖施工過程中，設(shè)備重量輕、體積小、操作簡單速度快而準(zhǔn)確，可以更好的控制工程施工。

1 工作原理

激光隧道斷面測(cè)距儀，是利用激光對(duì)目標(biāo)的距離進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定的儀器[1]。測(cè)距儀在工作時(shí)向目標(biāo)射出一束激光，由光電元件接收目標(biāo)反射的激光束，計(jì)時(shí)器測(cè)定激光束從發(fā)射到接收的時(shí)間，計(jì)算出從觀測(cè)者到目標(biāo)的距離。

該儀器是建立在無合作目標(biāo)激光測(cè)距技術(shù)和精密數(shù)字測(cè)角技術(shù)之上。極坐標(biāo)測(cè)量法與計(jì)算機(jī)技術(shù)緊密相結(jié)合，加專門設(shè)計(jì)的圖像處理軟件，能迅速得到隧道斷面圖并與設(shè)計(jì)圖進(jìn)行對(duì)比，可以快速給出檢測(cè)報(bào)告等文件[2- 3]。由于采用大容量的內(nèi)存，儀器在現(xiàn)場(chǎng)無須使用計(jì)算機(jī)，即可檢測(cè)記錄約一百多組斷面數(shù)據(jù)。

2 用途及優(yōu)勢(shì)

激光隧道斷面測(cè)距儀用于隧道施工過程開挖斷面檢測(cè)、工程限界驗(yàn)收檢測(cè)以及隧道形變檢測(cè)等。如正在開發(fā)的公路、鐵路路基土石方快速測(cè)算，橋梁靜載測(cè)試，護(hù)坡?lián)跬翂Φ尿?yàn)收檢測(cè)等工作。

儀器重量輕、體積小、操作簡單速度快而準(zhǔn)確，測(cè)量一個(gè)斷面的時(shí)間約兩三分鐘；檢測(cè)工作半徑在0.2～60m；其誤差僅為其它光學(xué)測(cè)距儀的五分之一到數(shù)百分之一，測(cè)距的精度在±1mm；測(cè)角的精度在6′；在測(cè)量斷面時(shí)最多可以測(cè)量采集150個(gè)點(diǎn)。

3 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)及設(shè)備要求

激光隧道斷面測(cè)距儀可在基本清潔條件下使用，也可在粉塵煙霧條件下使用，但要盡量保證現(xiàn)場(chǎng)無其他機(jī)型設(shè)備作業(yè)引起震動(dòng)對(duì)設(shè)備檢測(cè)的影響；工作溫度范圍在-10～+45℃間，濕度條件≤85%。

在實(shí)際檢測(cè)過程中，儀器要保證自檢功能正常，顯示屏出現(xiàn)自檢信息，保證激光器的光點(diǎn)不畫圈，保證儀器在自動(dòng)及手動(dòng)狀態(tài)下可以正常工作。

4 斷面測(cè)量的檢測(cè)方法

首先，選擇所測(cè)隧洞斷面，找到地面標(biāo)志點(diǎn)，盡量使得三腳架的中心對(duì)準(zhǔn)正下方地面標(biāo)志點(diǎn)，在測(cè)量斷面前，隧道已用經(jīng)緯儀或全站儀放了點(diǎn)，將儀器放在三腳架的頂上，旋緊固定螺釘，儀器安裝完畢。

隨后，打儀器開關(guān)，儀器開始自檢，自動(dòng)進(jìn)入主菜單，進(jìn)入“脫機(jī)模式”后，激光器點(diǎn)亮，且儀器自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)到激光指向垂直于地面方向停住不動(dòng)。仔細(xì)移動(dòng)儀器在三腳架上面的位置，同時(shí)觀察圓水準(zhǔn)的位置，必要時(shí)隨時(shí)調(diào)整三角架的位置，使激光照在地面上位置正好與中心標(biāo)志點(diǎn)相重合，此時(shí)可以對(duì)所選斷面進(jìn)行檢測(cè)。

表1 各樁號(hào)斷面激光隧道斷面檢測(cè)儀法檢測(cè)結(jié)果

注：偏差為正時(shí)，表示檢測(cè)值大于設(shè)計(jì)值；偏差為負(fù)時(shí)，表示檢測(cè)值小于設(shè)計(jì)值。

表2 各樁號(hào)斷面激光隧道斷面檢測(cè)儀法檢測(cè)結(jié)果

注：1.斷面尺寸L1和L2所代表的意義見圖3；2.偏差為正時(shí)，表示檢測(cè)值大于設(shè)計(jì)值；偏差為負(fù)時(shí)，表示檢測(cè)值小于設(shè)計(jì)值。

5 斷面現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證測(cè)試

根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范[4- 5]要求，通過對(duì)遼寧某工程隧洞噴射混凝土及模筑混凝土現(xiàn)場(chǎng)的對(duì)比，采用BJSD- 2F型激光隧道斷面測(cè)距儀對(duì)其中的四個(gè)斷面進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集驗(yàn)證工作。

將采集到的四組數(shù)據(jù)進(jìn)行電腦程序解析，得到結(jié)果如圖1～5所示。然后將四個(gè)斷面的設(shè)計(jì)與實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量斷面進(jìn)行對(duì)比，并進(jìn)行誤差分析，驗(yàn)證噴射混凝土斷面2個(gè)，斷面樁號(hào)分別為0+481和0+181，檢測(cè)結(jié)果見表1。

圖1 樁號(hào)0+481噴射混凝土斷面激光掃描圖

圖2 樁號(hào)0+181噴射混凝土斷面激光掃描圖

由表1和圖1、2可知，所測(cè)2個(gè)噴射混凝土斷面中，超欠挖面積分別為1.233m2、1.527m2和0.681m2、0.525m2，斷面面積的偏差為0.553m2、1.002m2。

驗(yàn)證模筑混凝土襯砌斷面2個(gè)，斷面樁號(hào)分別為0+0540+154。所測(cè)2個(gè)斷面中，L1檢測(cè)值均小于設(shè)計(jì)值，L2檢測(cè)值均大于設(shè)計(jì)值，2個(gè)斷面面積檢測(cè)值小于設(shè)計(jì)值。檢測(cè)結(jié)果見表2。

圖3 模筑混凝土襯砌斷面示意圖

圖4 樁號(hào)0+054模筑混凝土襯砌斷面激光掃描圖

圖5 樁號(hào)0+154模筑混凝土襯砌斷面激光掃描圖

由表2和圖4、5可知，所測(cè)2個(gè)模筑混凝土襯砌斷面中，尺寸L1和L2的偏差分別為-0.128m、-0.137m和0.021m、0.032m，斷面面積的偏差為-0.025m2、0.003m2。

6 結(jié)語

通過使用BJSD- 2F型激光隧道斷面測(cè)距儀對(duì)現(xiàn)場(chǎng)斷面進(jìn)行數(shù)據(jù)驗(yàn)證測(cè)試，精度和適用范圍可以達(dá)到工程要求，測(cè)試結(jié)果可靠。

在實(shí)際操作過程中，由于儀器在測(cè)量過程中需要架設(shè)在腳架上，設(shè)備測(cè)量方位角范圍有限，為30°～330°這是此次的存在不足。

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