郑万铁路荣家湾隧道溶洞三维建模

1、三维激光在渝万铁路各隧道中的应用案例时间：2016年案例地点：重庆使用仪器：FARO Focus S70使用软件：智隧三维激光点云处理分析系统（TK-PCAS ）检测目的：对隧道衬砌净空、表观缺陷（裂缝及渗水等）健康技术状态进行检测一、项目概况渝万铁路，是重庆主城到万州区的一条城际铁路，也是郑州至重庆客运专线即郑 渔高铁的重要组成。渝万城际铁路全长约245公里，设计时速250公里，初期 运营顶棚时速210公里。包括大石坝隧道、燕窝隧道、排花洞隧道在内的数座 隧道，都处于地质复杂、修建艰险的状态，也伴随隧道遇到溶洞、地下水丰富、 相对高差大等问题，各种问题造成隧道不可避免的存在缺陷段，所以在完成

2、之际， 都需要对存在缺陷段进行复检，详细了解其缺陷性质其状况，为隧道安全检算以 及整治提供依据。二、设备及处理软件使用仪器：FARO Focus S70使用软件：智隧三维激光点云处理分析系统（TK-PCAS）三、隧道净空、表观缺陷检测：隧道净空通过激光扫描仪采集隧道衬砌内表面数据后进行分析得到检测结果。1）检测原理三维激光扫描仪的工作原理是将红外线激光束射到旋转光学镜的中心。该光 学镜将使激光在围绕扫描环境垂直旋转的方向上产生偏差；之后，将周围对象的 该点处的数据并对该点进行定位，散射光反射回扫描仪。图3-1工作原理图激光扫描仪使用相位偏移技术测量距离，即使用不同长度的等幅波对激光束 进行调制

3、通过测量红外线光波的相位偏移，即可准确判断扫描仪到对象的距离， 借助特殊的调制技术，可大幅提高调制信号的信噪比。之后，通过使用角度编码 器测量的镜像旋转和水平旋转，计算各点的X、Y、Z坐标，最终形成三维激光 点云。2）测站布置在离待测隧道段落的中线起点10米处架设三维激光扫描仪，并将该点作 为测站1，将2个参考球A、B沿隧道纵向放在离仪器10m处，参考球A、B的 摆放要能够良好识别并使两球有一定高差（见图3-2）。图3-2测站1扫描示意图开机扫描测量，当三维扫描仪自动扫描360度后，会保存三维点云数据，并在显示屏上显示出隧道云图。测站1扫描完成后将三维激光扫描仪沿隧道轴线向前搬动20m，在隧道

4、 中线上架设为测站2，参考球A、B保持原位不动，将参考球C、D沿隧道纵向 放在仪器前方10m处（见图3-3），参考球C、D的摆放要能够良好识别并使两 球有一定高差。图3-3测站2扫描示意图开机扫描测量，当三维扫描仪自动扫描360度后，会保存三维点云数据， 并在显示屏上显示出该段隧道云图。重复以上步骤直至整个隧道扫描结束。四、检测结果（以渝万铁路大石坝隧道为例）：渝万铁路大石坝隧道里程D1K24+780+850段隧道净空断面详见表4-1，各 断面详见附图5.1，隧道三维图像见附图5.2。表4-1渝万铁路大石坝隧道里程D1K24+780-+850段隧道净空断面序 号里程拱墙超侵限备注最大侵限各部位

5、最大超限部 位数值(cm)左边 墙左拱 腰拱顶右拱 腰右边 墙1D1K24+780-3.786.245.998.155.262D1K24+785-7.895.725.267.835.73序 号里程拱墙超侵限备注最大侵限各部位最大超限部 位数值(cm)左边 墙左拱 腰拱顶右拱 腰右边 墙3D1K24+790-7.324.65.635.736.924D1K24+795-6.934.714.358.263.845D1K24+800-4.522.594.677.123.866D1K24+805-2.534.696.628.861.257D1K24+810-5.052.565.098.674.518D1

6、K24+815-9.143.586.038.725.989D1K24+816.5-4.524.134.827.962.9510D1K24+820-5.766.745.098.728.6711D1K24+825-6.356.515.859.144.7112D1K24+830-7.365.565.69.234.2313D1K24+835-5.863.534.87.734.5714D1K24+838-6.684.285.687.363.815D1K24+840-6.136.794.898.722.7416D1K24+845-4.813.754.917.348.2317D1K24+850-8.477.435.188.234.53由表可知考察的17个断面均未侵入净空，各部位最大超限1.259.23cm。五、检测成果1、净空断面图附图5.1-1里程D1K24+780横断面与净空对比图附图附图5.1-2里程D1K24+785横断面与净空对比图附图2、隧道三维图和展示图附图5.2-1 D1K24+780- D1K24+800段衬砌表面三维图附图5.2-2 D1K24+800- D1K24+820段衬砌表面三维图附图5