激光指向仪在隧道施工中的应用

Trimble三维激光扫描仪在隧道修缮·对比监测中的应用及其解决方案近年来，地铁以其高效、节能和稳定等优势，已逐渐成为大中城市的主要交通工具。

但地铁线路多分布在城市主要繁华区域，建筑和人群都较为密集，如不对地铁隧道的安全问题给以足够重视，势必成为整个城市交通系统的隐患。

因此，在地铁隧道的实时安全监测方面存在着巨大的技术需求；目前上海.延安东路隧道浦东至西方向进行大修缮。

采用以地面型激光扫描系统采集的三维点云为数据源，共分为4部分：狭长结构点云拼接、中轴线提取、基于邻域局部曲面拟合的断面截取和基于三次样条函数的形变曲线拟合，对地铁隧道的变形进行多次监测对比。

验证结果表明，三维激光扫描系统监测方法在数据拼接和断面截取方面均能达到工程应用的精度要求，能够快速准确的提取出隧道的形变信息；同时，对比于传统的数据采集方式，三维激光扫描技术在数据量、数据采集速度和人力要求等方面都具有比较明显的优势。

采用地面三维激光扫描技术测量隧道全断面变形,解决数据采集和数据处理两大方面的问题。

数据采集方面,为兼顾数据采集的精度与效率,通过几何分析方法对关键的扫描参数进行优化,给出测站间距和扫描分辨率的最佳取值。

讨论隧道内多个测站数据的拼接方法以及不同标靶布设方式对拼接精度的影响,建议采用全局拼接方案以减少误差。

数据处理方面,由于地面三维激光扫描的原始数据(称为"点云")不能直观地表示隧道的变形,因此提出基于点云的隧道三维建模算法,使隧道变形可视化。

通过与全站仪的精度比较试验,验证地面三维激光扫描技术在隧道变形测量中的可靠性,利用隧道三维建模算法得到的变形量与全站仪的测量结果相差在2mm以内。

其中涉及设备有天宝TX5及天宝TX8两款三维激光扫描系统，由于地面三维激光扫描技术能够高速度、高精度、高密度的获取物体表面的三维空间坐标，且无需接触被测物体，该技术已应用于隧道修缮·对比监测之中。

激光定向辅助盾构隧道联络通道掘进施工工法激光定向辅助盾构隧道联络通道掘进施工工法一、前言随着城市规划的发展和人口流动的增加，城市地下空间的利用逐渐成为解决交通压力和城市发展的重要途径。

盾构隧道作为一种常用的地下交通建设方式，其施工工法一直在不断创新和完善。

激光定向辅助盾构隧道联络通道掘进施工工法是一种颇具潜力的创新工法，可以提高施工效率，降低施工风险，并使施工质量得到有效控制。

二、工法特点激光定向辅助盾构隧道联络通道掘进工法是在传统盾构隧道施工的基础上，引入激光定位和导向系统，通过实时测量与控制盾构机的位置和姿态，保证隧道轨迹的准确性和稳定性。

同时，该工法还利用激光投影仪将设计轮廓和施工轮廓投影在掘进面上，使施工人员可以实时了解隧道的进度和几何形状。

此外，采用激光定向辅助盾构机还可以避免传统施工中需要频繁使用填土和钢帘篷等支护材料的问题，减少施工时间和成本。

三、适应范围激光定向辅助盾构隧道联络通道掘进工法适用于地下城市交通网络的建设，特别是在复杂的地质条件下。

由于采用了激光定位和导向系统，可以有效解决地下复杂地质条件下的掘进问题，如软土层、岩层和水文条件复杂的地区。

此外，该工法还适用于长距离掘进和曲线段的施工，能够满足不同地区和地质条件下的隧道建设需求。

四、工艺原理激光定向辅助盾构隧道联络通道掘进工法将施工工法与实际工程之间的联系相结合，通过采取技术措施，实现隧道的准确掘进和施工。

其主要原理是通过激光测量系统获得盾构机的位置和姿态信息，然后通过计算机控制系统对盾构机进行实时控制和导航，实现隧道轴线的准确控制。

同时，通过激光投影仪将设计轮廓和施工轮廓投影在掘进面上，使施工人员可以实时了解隧道几何形状和掘进进度，确保施工质量和效率。

五、施工工艺激光定向辅助盾构隧道联络通道掘进工法包括以下几个施工阶段：1. 前期准备：确定隧道的设计轴线和施工轮廓，并安装激光测量系统和投影仪等设备。

2. 掘进准备：进行隧道开挖的准备工作，包括搭设盾构机和导线等。

隧道偏位检测方法说实话隧道偏位检测这事，我一开始也是瞎摸索。

我最早就知道传统的全站仪测量法。

那时候我就想啊，这全站仪在地面上测量一些工程结构的位置精度挺高的，那在隧道里应该也可以。

我就兴高采烈地带着全站仪进隧道了。

但是呢，隧道里那环境啊，又暗又狭小，还各种施工机械和材料堆得到处都是，找个合适的测量点都特别难。

而且光线不好的时候，全站仪的信号接收有时候也不稳定，测量出来的数据那是时好时坏，我当时就觉得这方法在隧道里好像不太行，真是好失败。

后来，我看过别人用激光指向仪来进行初步检测。

听起来挺简单的，就是在隧道一端放置激光指向仪，然后在另一端看光斑的位置是不是在预设的地方。

我试了这个方法，可问题又来了。

这隧道可不是完全笔直的，有些地段会有弯道，激光打过去弯道之后偏差就很难用肉眼直接判断准确了。

再后来啊，我有幸参与到一个比较规范化的隧道偏位检测项目里。

他们是这样做的，沿着隧道壁，按照一定的间距安装一些特制的反射片，就像给隧道壁贴上小标识一样。

然后用高精度的测量机器人和全站仪结合来测量。

这个测量机器人就像一个超级精确的小机器人，它可以快速准确地找到那些反射片并获取数据。

但是这个方法呢成本很高啊，设备都特别昂贵，不是所有项目都能用得起。

我还听说有一种基于卫星定位的测量方式可以检测隧道偏位。

不过这隧道一般都在地下，卫星信号受到阻挡，我不敢确定这种方式的准确性，所以一直没敢尝试。

不过通过这么多的尝试我也有点心得了。

在进行隧道偏位检测之前啊，一定要先把隧道里面的施工环境整理好，这样能大大提高传统测量方法的准确性。

而且呢，可以先使用多种简单的方法初步检测，比如用激光指向仪先大概看看，要是发现偏差比较大的地方，再考虑用比较精确但是麻烦又昂贵的方法，就像看病先做个初步的检查，有必要了再深入检查一样。

虽然现在我不敢说我完全掌握了隧道偏位检测最好的方法，但是这些尝试的过程让我积累了不少经验。

反正要是再让我检测隧道偏位，我就知道哪些坑不能再掉进去了，知道怎么能更快更有效地得到一些可靠的数据了。

1激光指向仪在隧道施工中的应用引言：随着社会的不断进步，我国的铁路事业也如火如荼的开展。

在新建铁路和公路以及城市轨道交通的施工中,长大隧道通常是全线的控制性工程,一般工期都较为紧迫。

进行隧道施工测量时,必须要快速、准确、及时,以便有效控制隧道掘进方向,尽快掌握隧道的超欠挖情况。

由于施工隧道中光线弱、空间小、气象差等不利的测量条件向测量工程师及其使用的测量仪器和技术提出了挑战。

用常规方法进行隧道中线测量时,需要洞内停工、通风并加强照明,要占用宝贵的洞内施工时间,在洞内定桩容易破坏,使用也不方便。

一、激光指向仪的特点激光指向仪具有价格低廉、安装调试简单、发射可见光、使用方便等特点,能指示隧道掘进的方向和坡度,可以快速准确地标定隧道中线位置,从而有效地控制隧道的超欠挖。

所以激光指向仪在隧道的使用越来越广泛。

而且在隧道内合理使用激光指向仪,能大大提高隧道施工质量和速度。

二、测量在隧道中的重要性在隧道施工过程中，测量贯穿整个施工过程的始末，它指导隧道施工的每一步。

每一步施工都需要测量作为前提条件，测量必须准确。

只有在测量准确的条件下，其后的施工工序才能有效进行。

否则可能会浪费大量的人力物力，并造成一定的经济损失。

再者，测量工作质量的好坏直接影响整个隧道工程的工程质量、施工工期和工程造价。

为提高隧道工程的质量和外观，测量在整个施工过程中起着不可忽视的先决作用。

三、激光指向仪的安装及保护1.激光指向仪的安装位置激光指向仪的安装原则为方便复测、容易被保护。

激光指向仪既可以安置在隧道顶部,使激光光束和隧道中线重合,也可以安置在隧道边墙上,使激光光束和隧道中线平行。

X-X区间隧道A断面（台阶法施工单导洞）激光指向仪安装位置在隧道顶部，E段面（CRD法施工多导洞）激光指向仪安装在隧道边墙。

2.激光指向仪的安装方法我们以x-x区间暗挖隧道A断面激光指向仪安装为例。

安装如下图1所示，将直径为18mm的两根锚杆埋设在隧道顶部，锚杆的高度离拱顶50cm左右。

隧道测量实用知识点总结一、测量仪器的选择和使用1. 高精度全站仪：在隧道测量中，高精度全站仪是一种非常常用的测量仪器。

它具有测角、测距和测高等功能，可用于测量隧道轴线、截面和地形等。

在选择全站仪时，应根据具体的测量要求和工程环境，选择合适的测距精度、角度精度和工作温度范围等参数。

在使用全站仪时，应注意保持仪器的稳定性和观测的准确性，避免在强风、雨雪等恶劣天气条件下进行测量。

2. 激光测距仪：激光测距仪是一种用激光束测量距离的专业测量仪器。

在隧道测量中，它可用于快速测量通风孔、道岔口、排水孔等位置的坐标和高程。

在选择激光测距仪时，应注意其测距精度、测距范围和工作稳定性等指标。

在使用激光测距仪时，应选择合适的测量环境，避免在强光、强尘、多雾等情况下进行测量。

3. 激光测量仪：激光测距仪和激光测量仪在外形上很相似，但在功能上有一定区别。

激光测距仪主要用于测量点到点的距离，而激光测量仪则可用于复杂地形和结构的三维测量。

在隧道测量中，激光测量仪可以用于测量隧道断面、支护结构和地质构造等。

4. GPS测量仪：全球定位系统（GPS）是一种用于测量地球表面坐标的卫星导航系统。

在隧道测量中，GPS可以用于测量隧道入口和出口的地理位置，以及隧道上部地质构造的坐标。

在选择GPS测量仪时，应考虑其测量精度、多路径效应和信号强度等因素。

在使用GPS测量仪时，应尽量选择没有遮挡的开阔地区进行观测，避免遮蔽信号和增加误差。

5. 其他测量仪器：除了以上常用的测量仪器外，还有一些其他特殊用途的仪器可以用于隧道测量，如探地雷达、地形扫描仪、便携式高精度测距仪等。

在选择和使用这些仪器时，应根据具体的测量任务和工程要求，进行合理的选择和布设。

二、隧道测量的原理和方法1. 点的测量：隧道测量中，点的测量是最基本的工作之一。

包括定位点的坐标和高程、关键控制点的坐标和走向、隧道截面点的坐标和形状等。

在点的测量中，应注意选择合适的测量方法，如单次测距法、交会测量法、三角测量法等，确保测量的准确性和可靠性。

三维激光扫描技术在工程项目中的应用案例三维激光扫描技术是一种非常先进的测量方法，通过激光仪器发射激光束对目标进行扫描，并记录下目标表面的几何形状和颜色信息。

这种技术在工程项目中有着广泛的应用，以下是一些应用案例。

1. 建筑物测量：在建筑工程中，三维激光扫描技术可以用于测量建筑物的外部和内部结构。

通过扫描建筑物的立面和内部空间，可以获取到高精度的三维模型，用于设计和规划。

2. 桥梁检测：对于桥梁的结构检测和评估，可以使用三维激光扫描技术。

通过扫描桥梁的各个部位，可以检测到裂缝、变形等结构问题，及时进行修复和维护。

3. 隧道测量：在隧道工程中，使用三维激光扫描技术可以对隧道结构进行高精度测量和评估。

通过扫描隧道内部的几何形状，可以帮助工程师进行设计和施工方案的制定。

4. 矿山测量：在矿山工程中，使用三维激光扫描技术可以对矿山的地质结构和开采情况进行测量和分析。

通过扫描矿山的地面和洞穴，可以获取到地质形态的三维模型，用于资源开采的规划和管理。

5. 风电场布局：在风电场的规划和布局过程中，可以使用三维激光扫描技术对地形进行测量和分析。

通过扫描地形的高程和地貌特征，可以帮助工程师选择合适的风力发电机组布置方案。

6. 道路施工：在道路施工过程中，使用三维激光扫描技术可以对道路的地面和路基进行测量和分析。

通过扫描道路的几何形状和高程，可以帮助工程师进行道路设计和施工质量的评估。

7. 基础设施维护：在城市基础设施的维护过程中，可以使用三维激光扫描技术对道路、桥梁、管道等设施进行测量和检测。

通过扫描设施的几何形状和结构，可以及时发现并修复潜在的问题。

8. 管道布局：在工业管道的布局过程中，使用三维激光扫描技术可以对现有设施进行测量和分析，帮助工程师确定最佳的管道布局方案。

9. 水利工程：在水利工程中，可以使用三维激光扫描技术对水坝、水渠等设施进行测量和评估。

通过扫描设施的几何形状和结构，可以检测到裂缝和变形等问题，及时采取措施进行修复和加固。

激光导向系统在TBM施工中的应用中铁第十八集团公司隧道工程公司赵文华王宝友内容提要：TB880E型掘进机的调向是TBM施工中的重要环节，对提高TBM掘进机施工质量起着重要的作用。

本文通过实例对其要点作了详细论述。

关键词：TB880E型掘进机调向秦岭隧道全长18.45km，是我国目前最长的铁路隧道。

秦岭隧道设计为两条平行的单线隧道，I线采用TBM（隧道掘进机）施工，TBM 的引进在铁道部尚属首次，它标志着我国铁路隧道施工进入了一个崭新阶段。

秦岭隧道I线采用的隧道掘进机由德国WIRTH公司生产，型号为TB880E，它集快捷、高效、安全、低污染等优点于一体，是当今最先进的隧道施工设备。

采用TBM施工，方向的控制极为重要。

这是因为，一方面，方向控制不当，不仅会造成盘型滚刀的损坏，而且还可能造成刀具轴承的卡滞，以致提高了换刀频率，增加了工程成本，且严重影响施工进度。

另一方面，方向控制不当，还会造成隧道超、欠挖严重，从而增加了后期工程的工作量，严重的还可能影响工程质量。

因此，在隧道施工中应严格控制掘进方向，将偏差控制在允许范围内。

TB880E型掘进机的导向系统为ZED—260全方位激光导向系统，它可以准确地监测隧道实际轴线与设计轴线的偏差，从而作适当调整。

（一）、ZED—260激光导向系统简介ZED—260是以激光器为基础的系统，其连接方式如下图所示：图一：ZED激光导向系统连接方式ZED—260全方位激光导向系统通过激光束射在TBM激光靶面位置点，经过电脑模块精确计算，提供TBM在掘进过程中的准确位置。

TBM操作司机根据ZED提供的当前位置，预测位置和导向角来调整TBM的掘进方向。

（二）、方向的调整1、操作员通过驾驶室内ZED显示屏提供的TBM位置状态来校正机器的方位。

TBM方向的调整是由操作室内的两个操作手柄（前支承、后支承控制手柄）来实现的，具体操作如下：（1）、松开撑靴，使TBM处于重新撑紧状态之前，操作前支承操作手柄，提升刀盘，以便于调向。

详谈激光垂准仪在建筑施工中的使用激光垂准仪是利用光学准直原理，将可见激光产生的铅垂线来对准基准点从而进行定位的仪器，常用作控制轴线向上投测的工具。

在高层建筑、高塔、烟囱、电梯、大型机构设备的施工安装等场合有着广泛的应用。

今天介绍激光垂准仪应用于主体的施工测量（±0.000以上），也就是建筑轴线的垂直放样（内控法）。

内控法是在建筑物内±0.000平面设置轴线控制点，并预埋标志，以后在各层楼板相应位置上预留100mm×100mm的传递孔，在轴线控制点上直接采用吊线坠法或激光铅垂仪法，通过预留孔将其点位垂直投测到任一楼层。

在基础施工完毕后，在±0.000首层平面上，适当位置设置与轴线平行的辅助轴线。

辅助轴线距轴线500～800mm为宜，并在辅助轴线交点或端点处埋设标志。

如图所示：1、激光垂准仪投测1) 投测基准点之前安排施工人员把测量孔部位的混凝土清理干净，然后在一层的基准点上架设垂准仪。

通过控制点，采用铅垂仪传递基准点。

架设垂准仪时，必须反复地进行整平及对中调节，以便提高投测精度。

确认无误后，分别在各楼层的楼面上测量孔位置处把激光接收靶放在楼面上定点，再用墨斗线准确地弹一个十字架。

十字架的交点为基准点。

如下图：2) 内控点（轴线控制点）竖向投测操作方法：(1) 将激光经纬仪架设在首层楼面基准点，调平后，接通电源射出激光束。

①通过调焦，使激光束打在作业层激光靶上的激光点最小，最清晰。

激光接收靶由300×300×5mm厚有机玻璃制作而成，接收靶上由不同半径的同心圆及正交坐标线组成。

接收靶示意图②通过顺时针转动望远镜360度，检查激光束的误差轨迹。

如轨迹在允许限差内，则轨迹圆心为所投轴线点。

③通过移动激光靶，使激光靶的圆心与轨迹圆心同心，后固定激光靶。

在进行控制点传递时，用对讲机通信联络。

④所有轴线控制点投测到楼层完成后，用全站仪及钢尺对控制轴线进行角度、距离校核，结果达到规范或设计要求后，进行下道工序。