[发明专利]一种矿山法隧道开挖与初支质量检测方法

说明书

本发明提出一种矿山法隧道开挖与初支质量检测方法，包括：第一步、确定最佳精度点和激光扫描仪激光束最大入射角；第二步、确定所述激光扫描仪测站间距和所需测站总数；第三步、获取隧道初支表面点云数据，所述点云数据是指以隧道监测基准点所在坐标系下的隧道初次支护表面点的三维坐标；第四步、根据施工现场隧道断面检测要求，确定需要检测的隧道断面里程；第五步、将提取的所述三维点坐标投影到待检测的隧道断面上；第六步、确定拟合所用的型值点，拟合构造出曲线，所述曲线是隧道断面开挖得到的实际边界；第七步、确定隧道断面超欠挖量及超欠挖位置。本发明实现矿山法隧道初支质量自动化、高精度、连续检测。

技术领域

本发明属于隧道检测领域，具体地，涉及一种矿山法隧道开挖与初支质量检测方法。

背景技术

近年来，随着轨道交通的快速发展，工程建设的规模的数量呈现不断上升的趋势。根据国家交通运输部的统计，2017年全国铁路营业里程已达12.7万公里。铁路建设中由于线路规划、施工技术和施工成本等因素的影响，需要建设大量隧道以满足工程需求。矿山法是修建隧道最常用的方法之一，该方法主要通过爆破方式使开挖面围岩松动，然后按照顺序分部开挖岩体，并对已开挖部分的岩体进行支护，以保证开挖部分岩体的稳定和施工安全。由于隧道穿越地层往往岩性复杂、类型多变，以及人为操作等原因，爆破效果往往达不到设计要求。同时，由于隧道开挖造成原始地应力平衡被打破，隧道围岩发生收敛变形，多种因素造成开挖后的实际断面与设计开挖断面往往存在偏差，即发生超欠挖现象。欠挖导致二次衬砌厚度不足，易造成坍塌和沉降的加大，同时再次超挖增加了对岩体的扰动。超挖造成出渣量增大，延长出渣作业时间，同时导致混凝土回填量加大，增加工程成本。可见，超欠挖对矿山法隧道断面开挖质量、施工进度和安全以及工程成本存在重大影响。因此，有必要在隧道开挖初次支护后对开挖断面进行质量检测，并与设计断面尺寸进行对比，从而发现超欠挖、隧道断面变形等问题并及时弥补。

经对现有技术文献的检索发现，中国专利申请号为CN201620030051，公开号为CN205577997U，专利名称为：一种隧道超欠挖检测控制装置，该专利公开了：“一种隧道超欠挖检测控制装置，其包括：行走系统，通过全站仪定位“平行双拼角钢”进行所述装置定位，装置底设置胶轮人工推行行走；骨架系统，由工字钢和钢管组成稳定的三角支撑体系；伸缩系统，由七根伸缩丝杆组成，调节台车高度，以适应不同的围岩断面；刚性轮廓系统，采用钢筋焊接成骨架，与隧道开挖及初支待检测段断面轮廓一致。”该专利所述的超欠挖检测装置主要是通过伸缩丝杆预先确定隧道开挖初支设计断面轮廓，然后人工推动台车通过检测段，若台车能顺利通过即表明无欠挖，然后通过丝杆伸出的长度反映超挖量的大小。然而，在实际隧道断面质量检测过程中，往往需要对断面进行自动、连续检测。此方法主要依靠人工推动台车进行测量，由于台车轨道铺设存在高差等原因，台车行进过程中伸缩丝杆难以时刻准确保持设计初支开挖轮廓。同时，此方法超挖量主要依靠人工通过肉眼观测丝杆伸出长度得到，准确性难以保证，当断面某点超挖量过大时，可能导致丝杆长度不足而无法测量。

综上所述，现有的测量装置的现场操作繁琐复杂，难以控制，准确性难以保证，大量人为因素的存在导致检测作业可靠性差，费时费力，效率低下。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于三维激光扫描技术的矿山法隧道开挖与初支质量检测方法，该方法克服了现有技术中存在的检测精度差，效率低，无法连续检测的缺点和不足，实现矿山法隧道初支质量自动化、高精度、连续检测。

为实现上述目的，本发明提出一种矿山法隧道开挖与初支质量检测方法，包括：

第一步、确定最佳精度点和激光扫描仪激光束最大入射角；

在待检测隧道拱腰上沿隧道轴线水平方向设置若干个标靶纸，确定其中一个所述标靶纸为所述最佳精度点；

所述最大入射角是指激光扫描仪激光束发射点和所述最佳精度点的连线与所述激光扫描仪激光束发射点所在隧道横截面的夹角；