3D激光扫描技术在地铁隧道断面收敛测量中应用.pdfVIP

上海国土资源 Shanghai Land Resources doi:10.3969/j.issn.2095-1329.2014.04.024 3D激光扫描技术在地铁隧道断面收敛测量中的应用 耿　直1,2 （1. 上海市地质调查研究院，上海 200072 ；2. 中国地质调查局地面沉降研究中心，上海 200072 ） 摘　要：地铁隧道断面收敛测量是地铁施工和日常监护的重要内容，关系到隧道整体的稳定性和安全性。3D激光扫描技 术利用其高采样率，能提供全面、高精度的数据，为地铁施工及运营提供安全预判的直观、精确数据，具有传统测量方 法难以完成的技术优势。本文对比传统方法与3D激光扫描技术的特点，给出3D激光扫描技术在地铁隧道断面收敛测量 中的应用方法，并结合具体案例，深入分析3D扫描技术测量的内符合性和外符合性。 关键词：变形监测；收敛测量；3D激光扫描技术；地铁隧道；安全监护 中图分类号：P642.26 文献标志码：A 文章编号：2095-1329(2014)04-0102-03 工程性地面沉降以及区域地面沉降对城市线性工程的 管片均匀布设多个观测点，通过全站仪观测各点获得数据 影响，日益受到关注和重视。地铁隧道断面收敛测量是地 进行变形分析，也有收敛计测量系统、安装传感器进行监 铁施工和日常监护的重要内容，关系到隧道整体的稳定性 测等方法。而传统方法的难点主要表现在以下几个方面： 和安全性[1,2] 。传统的全站仪法收敛测量只能有选择地测量 （1 ）传统方法的布点、测量无法保证上下行的测 一部分认为重要的断面数据，不能全面反映隧道形变，3D 站、定向、检核点严格地在同一条直线上，更无法保证 激光扫描技术利用其高采样率的特点能提供全面、高精度 其共面，因此无法保证所测上下行线监测环在同一横断 的数据，为地铁施工及运营提供安全预判的直观、精确数 面上。 据，具有传统测量方法难以完成的技术优势[3,4] 。本文探讨 （2 ）观测速度较慢，成本较高，并且不能每个管片 3D激光扫描技术在地铁隧道断面收敛测量中的应用方法， 都能观测到。 并结合具体案例，深入分析3D扫描技术测量的内符合性和 （3 ）成果和分析上也存在一定的难度，以往收敛监 外符合性。 测数据为单站的测量数据，对于双站数据，以及需要人为 添加隔离墙的厚度（无法精确测量）的地铁隧道，中间不 1 基于3D激光扫描技术的地铁隧道断面收敛测量 可控的环节过多，结果的准确性和可靠性将大幅下降。 地铁隧道收敛变形，是指地铁隧道在施工和营运过程 目前上海已建和正在建的地铁有近500km ，近500座车 中，由于受到地面、周边建筑物负载及土体扰动、隧道周 站，传统方法很难满足大规模的数据采集任务，更无法及 边工程施工及隧道工程结构施工、地铁列车运行振动等， 时获得成果指导地铁隧道结构的养护。因此采用新的测量 对隧道产生综合影响而造成的隧道变形[5] 。隧道变形通常 技术势在必行。 分为绝对变形和相对变形，绝对变形是隧道环片相对于设 1.2 三维激光扫描技术的应用特点 计或者施工时各环片的绝对位移，通常很难测定；相对变 三维激光扫描技术又称“实景复制技术”，可获取任 形是隧道钢体相对于设计或者施工初期的相对变化量，而