隧道激光断面仪编制说明

隧道激光断面仪检定规程编写说明

一、任务来源

根据2022年交通运输标准化计划安排，交通运输部公路科学研究所等单位

承担了《隧道激光断面仪》计量检定规程制定任务（计划编号：JJG2022-09），

规程编写组结合前期科研基础，开展了规程制定的相关技术工作。

二、编写背景

我国是一个多山国家，在山地基础设施建设中尤其重视隧道设计和施工。

开挖是隧道施工工期和造价的关键工序，超挖不仅因为出渣量及衬砌量增多而

提高工程造价，还会因为局部超挖产生应力集中问题而直接影响围岩稳定性。

欠挖则直接影响衬砌厚度，对于工程质量和安全产生隐患。各种资料显示，超

欠挖控制对隧道结构的可靠度及经济效益有重要影响。

隧道断面检测是一项在隧道施工和养护阶段必须进行的测量工作。在公路

或铁路隧道等的洞身开挖前，精确、快速地测放出设计开挖轮廓线，可以有效

地减少超欠挖量、加快施工进度，节约建设成本；在隧道开挖后及初期支护后，

经常要进行隧道断面的随机检测、局部检测和单点随机检测；在竣工验收阶段，

要汇总一定里程间隔的实测断面同设计断面比照资料，作为工程质量评定的依

据；在养护阶段，需要定期对隧道的特定断面位置进行跟踪检测，以长期观测

隧道围岩位移、拱顶下沉、净空变形等技术指标。

隧道激光断面仪采用高精度激光测距技术和精密测角技术，将极坐标测量

方法与计算机技术紧密结合，配合图形处理软件，快速获得隧道横剖面连续空

间轮廓曲线，实时计算并显示超欠挖数据，同时对收敛情况、开挖土石方量进

行测量，具有指示炮眼功能，无需后处理可快速出具检测结果及报告。

高精度隧道激光断面仪目前已在公路工程试验检测机构大量应用，在《交

通运输部公路水运工程试验检测机构等级标准》中，隧道激光断面仪也被列为

公路工程综合甲级、桥梁隧道工程专项资质的必备设备。为提升隧道激光断面

仪测量结果的准确性、一致性，急需开展计量技术研究，建立的隧道激光断面

仪的计量检定规程。

1

隧道激光断面仪检定规程编写说明

根据2021年交通运输标准化计划工作安排，由交通运输部公路科学研究所

承担了部门标准化研究项目《隧道激光断面仪检定规程研究》，项目针对以下内

容开展了研究工作：

1）调研国内外隧道激光断面仪的研究现状及使用情况，并收集分析相关数

据资料。

2）对隧道激光断面仪的基础理论、设备原理和指标模型进行深入剖析，确

定主要计量技术指标，提出关键量值的复现方法。

3）研制隧道激光断面仪计量标准装置，并选用国内具有代表性的该类设备

进行重复性、稳定性试验。

4）研究识别测量不确定度来源，分析各计量标准装置的测量不确定度分量，

研究隧道激光断面仪校准的测量不确定度评定方法。

5）编写隧道激光断面仪检定规程及编写说明，并形成送审稿，规范隧道激

光断面仪的计量性能要求、通用技术要求、计量器具控制、检定方法等技术内

容，可作为隧道激光断面仪首次检定、后续检定和使用中检查的技术依据。

项目的主要研究目标为：研究隧道激光断面仪动态原位校准装置，并形成

系统化的校准方法，为编写检定规程提供技术支撑。

三、编写过程

（一）规程研究和起草过程

2021年01月—2021年03月根据《隧道激光断面仪检定规程研究》项

目研究大纲内容，完成隧道激光断面仪研究现状及使用情况的国内外相关资料

调研。

2021年04月—2021年06月分析确定隧道激光断面仪计量标准装置的

主要计量技术指标，研究隧道激光断面仪计量标准装置的量值溯源途径，确定

主要计量技术指标的量值复现方法。

2021年07月—2021年09月搭建隧道激光断面仪计量标准试验装置，

2

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并选用国内具有代表性的该类设备进行重复性、稳定性试验。

2021年10月—2021年12月研究隧道激光断面仪的测量影响因素及量

化评估方法，开展测量不确定度评定。

2022年01月—2022年05月完成检定规程及编写说明（征求意见稿）

编写，公开征求意见，并召开中期项目咨询会。

2022年06月—2022年07月根据中期咨询会专家意见，修改检定规程文

稿，完成预研项目验收。

2022年11月《隧道激光断面仪》检定规程制定计划正式发布。

2022年12月规程编写组在前期预研基础上，编写形成本征求意见稿。

（二）主要起草人员及其所作的工作

本规程主要起草单位为交通运输部公路科学研究所，规程研究过程中的主

要参与起草人如表1所示。

表1主要起草人承担工作情况表

序号姓名工作单位承担的工作

协调规程内容的编写，规划安排编写过程涉

1荆根强交通运输部公路科学研究所

及的试验并完成统稿工作。

2李孝兵交通运输部公路科学研究所测量装置研发、试验验证

主要计量技术指标的现场试验、方案验证和

3郭鸿博中路高科交通科技集团有限公司

实施等。

中路高科交通检测检验认证有限

4毛利建现场试验验证及技术分析

公司

5毛庆洲武汉夕睿光电技术有限公司试验方案的验证、数据分析

6张冰中路高科交通科技集团有限公司组织开展规程的适用性试验和分析。

本规程的适用性分析，试验方案的论证，关

7蔡嘉程交通运输部公路科学研究所

键技术指标的确定。

四、编写依据

（一）规程编写依据

3

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规程编写格式依据JJF1002-2010《国家计量检定规程编写规则》。根据隧道

激光断面仪使用的实际情况，对行业内目前的使用范围及需求进行了广泛的调

研，确定了需计量的技术指标，规程主要规定了隧道断面仪的计量性能要求、

通用技术要求、计量器具控制等内容。

（二）采用的国际、国内先进标准的情况

在规程编写中，编写组搜集了部分国内标准或规程资料，主要参照以下标

准或规程：

JJF1001《通用计量术语及定义》、JJF1059《测量不确定度评定与表示》、

JJF1002-2010《国家计量检定规程编写规则》、JJG1152-2018《工业测量型全

站仪》、JTG/T3660-2020《公路隧道施工技术规范》等内容。

本规程未直接采用国际或国外标准，但所依据规范JJF1001《通用计量术语

及定义》、JJF1059《测量不确定度评定与表示》的相关术语和定义与国际计量

领域的最新内容保持同步。

本规程不违背我国现行法律、法规和强制性国家标准。经比较，本规程的

技术内容与相关领域标准无重大分歧意见。

（三）规程编写原则

本规程编写服从适用性、成熟性和经济性的主要原则。

适用性原则：本规程针对隧道激光断面仪设备的关键测量性能参数计量方

面，提出了一种简易适用的检定方法，根据实际项目的需要，提出相关的技术

指标，适度控制规程的技术边界。

成熟性原则：对规程中的相关技术关键技术指标进行充分的调研、技术论

证或试验验证，依据充分，理论正确，验证可信，确保技术成熟性、可靠性。

经济性原则：合理的选取与设备计量性能最相关的关键参量，对于设备的

固有结构参数，主要由厂家进行控制，一旦设备出厂后即相对固定，简化对此

类参数的计量需求，节约相应的资源浪费。

4

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五、主要技术内容

（一）范围

本规程适用于隧道激光断面仪的首次检定、后续检定和使用中的检验。

隧道激光断面仪作为高度集成化的专用隧道断面测量仪器，因技术针对性

强，应用方便，目前已在公路工程试验检测机构大量应用。然而，目前针对隧

道激光断面仪并没有建立交通行业的计量标准，量值溯源工作主要参照全站仪、

水准仪的检定规程或校准规范，对旋转角度、测距误差进行静态校准。目前的

校准过程与隧道激光断面仪的实际工作过程有较大差异，且离散的校准点难以

形成连续断面曲线，无法对隧道激光断面仪的整体测量结果进行综合评定，溯

源工作的有效性难以得到保证。

为正确、全面的检验隧道激光断面仪的整体计量性能，为隧道质量监督和

检测工作提供可靠的技术保障，需要对隧道激光断面仪计量标准装置进行研究，

通过试验研究形成完善可靠的计量方法，并编写隧道激光断面仪检定规程。

（二）计量性能要求

隧道激光断面仪一般采用激光测距技术和精密技术，将极坐标测量方法与

计算机技术精密结合，同事配合专业图形处理软件，快速获得隧道封闭空间内

部轮廓曲线。对于计量性能部分，主要对设备的有效检测视角、激光传感器测

距误差、隧道断面超欠挖最大值和超欠挖面积测量误差、设备测值复现性等计

量性能进行了规定。

有效检测视角指标要求是确保设备能在规定的视角范围内获取到完成的隧

道断面曲线。

激光传感器测距误差是评价隧道激光断面仪设备的一个重要技术指标，可

以通过标准量块测量的方法对其进行检定。

隧道断面超欠挖最大值和超欠挖面积指标是检定设备最核心的计量参数。

根据《公路隧道施工技术规范》（JTG/T3660-2020）中7.3.3的规定，应严格控

制超欠挖，因此本规程中，也将断面超欠挖最大值和超欠挖面积列入其中最为

关键的计量参数。

设备测值复现性指标主要评价设备在实际的测量过程中，在测点位置不完

5

隧道激光断面仪检定规程编写说明

全相同的情况下，能否得到隧道断面的准确曲线。

综上所述，本检定规程提出了以下计量性能要求。

表2计量性能要求

序号检定项目计量性能要求

1检测视角范围60°~300°（仪器测头垂直向下为0°）

2激光测距仪示值误差±2mm

超欠挖最大值测量误差：±3mm

3隧道断面超欠挖指标测量误差

超欠挖面积相对测量误差：±10%

4断面仪测值的复现性标准偏差标准偏差系数不大于5%

（三）检定方法的确定

根据计量性能要求，逐项提出检定方法，并进行了试验验证：

1.检测视角范围检定方法试验验证

1)检定器具

钢卷尺：测量范围为（0～5）m，分度值不大于1mm。

2)检定步骤

断面仪检测视角范围的检定过程如下：

a)选取一处路面相对平整的道路，将道路中心作为校准点，并在该点路面

上沿中心线垂直方向绘制一条直线；

b)将断面仪架设在校准点正上方，安装并调整好仪器，首先调整仪器的激

光点对准道路中心线方向上，然后将断面仪测头在水平方向上旋转

90°，激光点应能落在a）中绘制的那一条垂直于中心线的直线上；

c)将仪器对中归零后（此时激光器方向垂直向下），通过断面仪自动测取

或手动采用钢卷尺测量该仪器高度h并记录（仪器高为相对地面的高

度）；

d)在竖直方向上，先逆时针方向调整断面仪测头，使其激光点能刚好避开

支架右侧的阻挡区域，用钢卷尺测量并记录激光点至校准点之间的距离

6

隧道激光断面仪检定规程编写说明

lα

1，通过式（1）计算仪器的起始视角1；

l

α=arctan(1)（1）

1h

式中：l激光测点至校准点之间的距离（）；

1——m

h——仪器相对地面的高度（m）。

e)重新将仪器对中归零后，用同样的方法，沿顺时针方向调整断面仪测头，

使其激光点能避开支架左侧的阻挡区域，用钢卷尺测量并记录激光点至

lα

校准点之间的距离2，通过式（2）计算仪器的终止视角2；

l

α=360a−arctan(2)（2）

2h

式中：l激光测点至校准点之间的距离（）；

2——m

h——仪器相对地面的高度（m）。

2.激光测距仪示值误差试验

1)检定器具

检定器具包括：

a)钢卷尺：测量范围为（0～50）m，分度值不大于1mm；

b)标准量块：5mm、20mm、40mm、80mm，准确度等级2级；

c)检测平台：L型平台，水平面与垂直面的边长均为150mm，厚10mm，

表面粗糙度Ra0.8μm，L型平台固定在三脚架上，可手动调整水平；

2)检定步骤

断面仪中激光测距仪示值误差的检定过程如下：

a)将待测断面仪安装并调试好，调整仪器测头至90°（仪器测头垂直向

下为0°），用钢卷尺在距离设备测点的位置10m处放置一个检测平台，

调整检测平台的三脚架高度，使得激光器投影点位于检测平台上的竖直

面中心位置处，并手动调整水平；

b)采集断面仪至检测平台的水平距离，作为零基准点，然后贴紧竖直板分

别放入标准值为5mm、20mm、40mm、80mm四种规格的标准量块，分

别记录对应得到的待测断面仪输出示值，按照式（3）计算激光测距仪

7

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相对于不同量块的示值误差。

∆=HH

H测-标（3）

式中：∆H——测距示值误差（mm）；

H测——激光测距仪测得的量块高度值（mm）；

H

标——所用量块的标称值（mm）。

c)取∆中最大值作为激光测距仪示值误差。

3.隧道断面超欠挖指标测量误差试验

1)检定用器具

检定器具主要包括：

a)标准隧道断面模型：断面半径不小于5m，模型内侧表面平整，断面结

构稳定；

b)参考断面仪：距离测量MPE：±1mm，角度测量分辨力不大于0.01°，

超欠挖参数计算方法符合附录A；

c)隧道断面调整块：横向长度L=560mm±2mm，宽度a=(500±2)mm，厚

度H=45mm～80mm，允许偏差±0.5mm，调整块材料线膨胀系数不超

过7.2×10-5/℃。其结构如图1所示。

a

图1调整块外结构尺寸示意图

2)检定步骤

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隧道激光断面仪检定规程编写说明

道断面超欠挖指标测量误差试验的检定过程如下：

a)将参考断面仪架设在标准隧道模型的中线点上，安装并调试好仪器；

b)设置60°为起始角度，以0.5°等间隔进行距离采样，直至采集到300°

角度为止，记录每个测角对应的距离值；

c)按照断面仪的计算原理和方法，通过专用软件进行数据处理，得到标准

隧道模型断面曲线；

d)通过在标准断面曲线上的不同位置（至少包含90°、135°、180°、

225°、270°位置）放置不同高度的调整块，得到模拟的隧道超欠挖断

h

面曲线，按附录A方法计算断面超欠挖最大值和超欠挖面积的标准值0

A

和0；

e)用被检定的断面仪对模拟的超欠挖隧道断面进行3次重复测量，保存隧

道断面测量数据，用断面仪的数据分析软件计算超欠挖最大值hi

（i=1,2,3）和超欠挖面积Ai（i=1,2,3）；

f)按式（4）计算得到断面超欠挖最大值测量误差，应符合4.3a)的规定。

∆=h−h（）

h04

式中：∆h——断面超欠挖最大值测量误差（mm）；

h——断面仪超欠挖最大值的平均值（mm）；

h断面超欠挖最大值的标准值（）。

0——mm

g)按式（5）计算得到断面超欠挖面积的相对误差，应符合4.3b)的规定。

A−A

δ=0×100%（5）

AA

0

δ

式中：A——断面超欠挖面积相对误差；

A——断面仪在中线点处超欠挖面积测量值的平均值（m2）;

A断面超欠挖面积标准值（2）。

0——m

4.隧道断面仪测值的复现性

9

隧道激光断面仪检定规程编写说明

本规程中，隧道断面面积测量复现性用标准偏差系数Cv表示，检定过程如

下：

a)将被检定断面仪从隧道的中线点位置在垂直于隧道行车方向上，向左平

移1m，按照上述测量步骤进行隧道断面测量，计算断面仪在中线点偏

左位置时隧道断面超欠挖最大值hl和超欠挖面积Al；

b)同理，将断面仪从隧道的中线点位置在垂直于隧道行车方向上，向右平

移1m，按照上述测量步骤进行隧道断面测量，计算断面仪在中线点偏

右时隧道断面超欠挖最大值hr和超欠挖面积Ar；

c)采用式（6）计算断面仪在不同位置测量时，断面超欠挖最大值和超欠

挖面积的标准偏差系数Cv。

S

C=×100%（6）

vx

S=x−xC（7）

(maxmin)/

式中：

S——重复性标准差，极差系数C取2.33；

x——hi（i=1,2,3），hl，hr的平均值，或Ai（i=1,2,3），Al，Ar的

平均值；

xhhhAAA

max——i（i=1,2,3），l，r中的最大值，或i（i=1,2,3），l，r

中的最大值；

xhhhAAA

min——i（i=1,2,3），l，r中的最小值，或i（i=1,2,3），l，r

中的最小值。

10

隧道激光断面仪检定规程编写说明

附件一：主要计量技术指标的试验验证

为了验证规程中的相关指标的合理性，从该类设备中选取了一种典型设备

进行了相关试验，对规程中列出的指标进行了试验验证，相关的的试验结果如

下。

1、有效检测视角试验数据

按照检定规程中的检定方法，我们通过调研了五台该类设备，分别记录设

备在最小角度和最大角位置时的角度值，具体的测试结果见表3。

表3设备有效视角测试数据

实测值（°）

有效视角

1#2#3#4#5#

最小角度28.529.529.425.528.6

最大角度335.5330.5332.5331.6332.4

试验人：李孝兵、郭鸿博、荆根强试验时间：2022年4月14日

从结果可以看出，激光断面仪设备测头旋转角度一般均能满足要求，有的

设备有效检测视角范围更大，由于该项指标只要能满足扫描隧道路面以上的断

面即可，市场上绝大多数的设备均能达到该项指标。

2、激光传感器测距示值误差试验数据

由于激光传感器是该设备的核心关键设备，根据一般隧道断面检测的基本

要求，需要对其在长距离范围内的测距准确性进行检定，因此按照规程中的检

定方法对各个设备进行了长距离（约10m）测值准确性试验，相关实验结果数

据如下表4所示。

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隧道激光断面仪检定规程编写说明

表4激光器测值示值误差试验数据

实测值（mm）

标准量块（mm）

第1次第2次第3次第4次第5次

56.35.46.86.15.2

2020.818.519.519.321.1

4041.341.641.239.740.8

8078.280.581.179.678.3

-1.81.61.81.1-1.7

最大偏差∆H

试验人：李孝兵、郭鸿博、荆根强试验时间：2022年4月14日

从上述结果可以看出，在长距离测值的情况下，激光传感器测值误差大部

分能控制在±2mm及以内，其中也有一些传感器测值接近最大偏差，这与该类

设备标称测试精度能达到±1mm相差较远。

3、断面超欠挖最大值和超欠挖面积测量误差试验

隧道断面仪在采集完隧道断面曲线后，采用专用数据处理软件，首先输入

隧道设计轮廓线（标准断面曲线），并将设备采集到的断面曲线导入其中，通过

比较标准断面曲线和检测断面曲线，就可以计算断面是否存在超挖或超欠挖，

并计算超欠挖的最大值以及面积等信息。

参考《公路隧道施工技术规范》（JTG/T3660-2020）中7.3.3的规定，当岩

层完整、岩石抗压强度大于30MPa并确认不影响衬砌结构稳定和强度时，每lm

内超欠挖面积不宜大于0.1m，超欠挖隆起量不得大于50mm。本规程在确定超

欠挖最大值的测量误差时，结合调整块与隧道壁之间贴合度的实际情况，将超

欠挖最大值的测量误差控制在±3mm以内，同时将超欠挖面积的测量相对误差

控制在±10%。

本检测规程通过在一个标准的隧道模型上设置不同高度的调整块，来实现

不同的超欠挖隧道断面曲线，通过比较标准超欠挖曲线和设备测得的超欠挖曲

线，即可计算出超欠挖最大值和超欠挖面积。

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隧道激光断面仪检定规程编写说明

在实际试验时，通过在模拟隧道内壁放置高度分别为45mm、60mm、80mm

的三个调整块，安装固定好后，通过参考隧道断面仪采集隧道基础断面曲线，

分别得到三处不同位置的超欠挖最大值和超欠挖面积。依次用设备在该装有调

整块的模拟隧道断面上进行采集，通过比较标准的隧道断面曲线和采集含有调

整块的隧道曲线，即可计算出隧道的超欠挖最大值和超欠挖面积。

表5隧道断面超欠挖最大值试验数据

标准超欠挖最大值实测超欠挖最大值（mm）

测量误差

（mm）第1次第2次第3次平均值

46.448.547.847.948.061.67

61.262.661.763.362.531.33

81.583.282.783.583.131.63

最大偏差1.67

试验人：李孝兵、郭鸿博试验时间：2022年6月16日

表6隧道断面超欠挖面积试验数据

2

标准超欠挖面积实测超欠挖面积（mm）

相对偏差

2

（mm）第1次第2次第3次均值

21180.322440.422149.622310.222300.075.29%

26930.427960.627152.128560.627891.13.57%

34230.835240.734950.235720.535303.83.13%

最大相对误差5.29%

试验人：李孝兵、郭鸿博试验时间：2022年6月16日

试验结果表明，这几次测量过程中单次超欠挖最大值偏差为2.1mm，超欠

挖值三次平均值的最大测量误差为1.67mm，超欠挖值的测量误差能控制在±

3mm以内，断面超欠挖面积相对误差最大值为5.29%，也能控制在±10%以内。

4、隧道断面仪测值的复现性试验

本规程中隧道断面仪复现性测试的目的是为检验设备在中线点位置和偏离

中线点位置时测值的一致性。在实际的测试过程中，中线点的位置会存在一定

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隧道激光断面仪检定规程编写说明

的偏差，因此通过复现性试验来检验该项指标。

在实际的实验过程中，通过比较设备在中线点位置和中线点偏左1米和偏

右1米三组数据进行验证，相关的试验数据如下：

表7隧道断面仪超欠挖最大值复现性试验数据

实测超欠挖最大值（mm）

测点位置

1号试验块2号试验块3号试验块

中

h48.562.683.2

线1

点

h

位247.861.782.7

置

h

347.963.383.5

中线点偏左1米49.864.886.6

中线点偏右1米46.361.582.1

变异系数3.13%2.26%2.31%

试验人：李孝兵、郭鸿博试验时间：2022年6月16日

表8隧道断面仪超欠挖面积复现性试验数据

实测超欠挖面积（mm2）

测点位置

1号试验块2号试验块3号试验块

中

S22440.427960.635240.7

线1

点

S

位222149.627152.134950.2

置

S

322310.228560.635720.5

中线点偏左1米22612.328530.236372.4

中线点偏右1米21066.527195.434482.5

变异系数3.00%2.17%2.29%

试验人：李孝兵、郭鸿博试验时间：2022年6月16日

从实验结果来看，设备的超欠挖最大值复现性偏差系数最大为3.13%，超欠

挖面积复现性偏差系数最大为3.00%，因此变异系数控制在5%以内应能满足要

求。

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隧道激光断面仪检定规程编写说明

附件二：测量不确定度评定示例

1.测量模型

激光测距仪在某一范围内的相对距离测量示值误差公式为：

∆=H−H

H0

式中：∆H——测距示值误差（mm）；

H——激光测距仪测得的量块高度值（mm）；

H

0——所用量块的标称值（mm）。

因为测距仪并非直接输出相对距离，而是通过两个距离的差值得到，因此：

H=D−D

10

式中：D——放入量块后的距离测量值（mm）；

1

D——初始距离测量值（mm）。

0

综上，激光测距仪在某一范围内的相对距离测量示值误差测量模型为：

∆=D−D−H+δ

H100

δ——测量过程中随机因素的影响（mm）。

2.各输入量引入的不确定度分量

（1）DD

1、0引入的不确定度分量

激光测距仪的测量不确定度由其校准证书获得，通过查阅相关校准证书，

知此不确定度分量为：

U=0.2mm,k=2

DD

1、0引入的标准不确定度分量为：

uD=uD=

(1)0.1mm,(0)0.1mm

两个距离测量值均为激光测距仪测得，可认为具有相同的不确定度，且强

H=D−D

相关，因此10部分的合成标准不确定度为：

15

隧道激光断面仪检定规程编写说明

u=uD+uD=

c,1(1)(0)0.2mm

（2）H

0引入的不确定度分量

H

0由量块的标称值提供，查量块检定规程，所采用的满足2级要求的量块

的量大允许误差为±2.5µm，采用B类评定方法，假设服从均匀分布，其引入的

不确定度分量为：

2.5μm

u==1.5μm

23

（3）δ引入的不确定度分量

考虑仪器工作在室外环境，温度变化、测量过程中的振动等随机因素将引

入不确定度。该不确定度分量采用试验结果的统计分量方法评定。

以常规测量时段（约1小时）为间隔，进行9次测量，记录示值误差测量

结果，如表9所示。

表9测距示值误差记录

单位：mm

序号123456789

∆

H,i0.80.60.81.10.80.91.10.70.9

由随机因素引入的示值误差的标准不确定度为：

u=

30.17mm

3.不确定度分量的合成

以上三个不确定度分量互不相关，按下式进行合成：

u=u2+u2+u2=

c1230.3mm

4.不确定度的表示

取包含因子k=2，激光测距示值误差的扩展不确定度为：

U=0.6mm,k=2.

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交通运输部部门计量检定规程

隧道激光断面仪

（征求意见稿）

编写说明

规程起草组

2023年5月

隧道激光断面仪检定规程编写说明

一、任务来源

根据2022年交通运输标准化计划安排，交通运输部公路科学研究所等单位

承担了《隧道激光断面仪》计量检定规程制定任务（计划编号：JJG2022-09），

规程编写组结合前期科研基础，开展了规程制定的相关技术工作。

二、编写背景

我国是一个多山国家，在山地基础设施建设中尤其重视隧道设计和施工。

开挖是隧道施工工期和造价的关键工序，超挖不仅因为出渣量及衬砌量增多而

提高工程造价，还会因为局部超挖产生应力集中问题而直接影响围岩稳定性。

欠挖则直接影响衬砌厚度，对于工程质量和安全产生隐患。各种资料显示，超

欠挖控制对隧道结构的可靠度及经济效益有重要影响。

隧道断面检测是一项在隧道施工和养护阶段必须进行的测量工作。在公路

或铁路隧道等的洞身开挖前，精确、快速地测放出设计开挖轮廓线，可以有效

地减少超欠挖量、加快施工进度，节约建设成本；在隧道开挖后及初期支护后，

经常要进行隧道断面的随机检测、局部检测和单点随机检测；在竣工验收阶段，

要汇总一定里程间隔的实测断面同设计断面比照资料，作为工程质量评定的依

据；在养护阶段，需要定期对隧道的特定断面位置进行跟踪检测，以长期观测

隧道围岩位移、拱顶下沉、净空变形等技术指标。

隧道激光断面仪采用高精度激光测距技术和精密测角技术，将极坐标测量

方法与计算机技术紧密结合，配合图形处理软件，快速获得隧道横剖面连续空

间轮廓曲线，实时计算并显示超欠挖数据，同时对收敛情况、开挖土石方量进

行测量，具有指示炮眼功能，无需后处理可快速出具检测结果及报告。

高精度隧道激光断面仪目前已在公路工程试验检测机构大量应用，在《交

通运输部公路水运工程试验检测机构等级标准》中，隧道激光断面仪也被列为

公路工程综合甲级、桥梁隧道工程专项资质的必备设备。为提升隧道激光断面

仪测量结果的准确性、一致性，急需开展计量技术研究，建立的隧道激光断面

仪的计量检定规程。

1

隧道激光断面仪检定规程编写说明

根据2021年交通运输标准化计划工作安排，由交通运输部公路科学研究所

承担了部门标准化研究项目《隧道激光断面仪检定规程研究》，项目针对以下内

容开展了研究工作：

1）调研国内外隧道激光断面仪的研究现状及使用情况，并收集分析相关数

据资料。

2）对隧道激光断面仪的基础理论、设备原理和指标模型进行深入剖析，确

定主要计量技术指标，提出关键量值的复现方法。

3）研制隧道激光断面仪计量标准装置，并选用国内具有代表性的该类设备

进行重复性、稳定性试验。

4）研究识别测量不确定度来源，分析各计量标准装置的测量不确定度分量，

研究隧道激光断面仪校准的测量不确定度评定方法。

5）编写隧道激光断面仪检定规程及编写说明，并形成送审稿，规范隧道激

光断面仪的计量性能要求、通用技术要求、计量器具控制、检定方法等技术内

容，可作为隧道激光断面仪首次检定、后续检定和使用中检查的技术依据。

项目的主要研究目标为：研究隧道激光断面仪动态原位校准装置，并形成

系统化的校准方法，为编写检定规程提供技术支撑。

三、编写过程

（一）规程研究和起草过程

2021年01月—2021年03月根据《隧道激光断面仪检定规程研究》项

目研究大纲内容，完成隧道激光断面仪研究现状及使用情况的国内外相关资料

调研。

2021年04月—2021年06月分析确定隧道激光断面仪计量标准装置的

主要计量技术指标，研究隧道激光断面仪计量标准装置的量值溯源途径，确定

主要计量技术指标的量值复现方法。

2021年07月—2021年09月搭建隧道激光断面仪计量标准试验装置，

2

隧道激光断面仪检定规程编写说明

并选用国内具有代表性的该类设备进行重复性、稳定性试验。

2021年10月—2021年12月研究隧道激光断面仪的测量影响因素及量

化评估方法，开展测量不确定度评定。

2022年01月—2022年05月完成检定规程及编写说明（征求意见稿）

编写，公开征求意见，并召开中期项目咨询会。

2022年06月—2022年07月根据中期咨询会专家意见，修改检定规程文

稿，完成预研项目验收。

2022年11月《隧道激光断面仪》检定规程制定计划正式发布。

2022年12月规程编写组在前期预研基础上，编写形成本征求意见稿。

（二）主要起草人员及其所作的工作

本规程主要起草单位为交通运输部公路科学研究所，规程研究过程中的主

要参与起草人如表1所示。

表1主要起草人承担工作情况表

序号姓名工作单位承担的工作

协调规程内容的编写，规划安排编写过程涉

1荆根强交通运输部公路科学研究所

及的试验并完成统稿工作。

2李孝兵交通运输部公路科学研究所测量装置研发、试验验证

主要计量技术指标的现场试验、方案验证和

3郭鸿博中路高科交通科技集团有限公司

实施等。

中路高科交通检测检验认证有限

4毛利建现场试验验证及技术分析

公司

5毛庆洲武汉夕睿光电技术有限公司试验方案的验证、数据分析

6张冰中路高科交通科技集团有限公司组织开展规程的适用性试验和分析。

本规程的适用性分析，试验方案的论证，关

7蔡嘉程交通运输部公路科学研究所

键技术指标的确定。

四、编写依据

（一）规程编写依据

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隧道激光断面仪检定规程编写说明

规程编写格式依据JJF1002-2010《国家计量检定规程编写规则》。根据隧道

激光断面仪使用的实际情况，对行业内目前的使用范围及需求进行了广泛的调

研，确定了需计量的技术指标，规程主要规定了隧道断面仪的计量性能要求、

通用技术要求、计量器具控制等内容。

（二）采用的国际、国内先进标准的情况

在规程编写中，编写组搜集了部分国内标准或规程资料，主要参照以下标

准或规程：

JJF1001《通用计量术语及定义》、JJF1059《测量不确定度评定与表示》、

JJF1002-2010《国家计量检定规程编写规则》、JJG1152-2018《工业测量型全

站仪》、JTG/T3660-2020《公路隧道施工技术规范》等内容。

本规程未直接采用国际或国外标准，但所依据规范JJF10