深汕西高速是沈海高速(G15)的重要部分,是连接广州、深圳、东莞、惠州与粤东的主要大通道。深汕西高速公路改扩建项目是目前广东投资规模最大、里程最长的高速公路改扩建项目。项目路线起于汕尾陆丰,向西途经汕尾、深汕合作区、惠州、深圳,终于深圳龙岗,全长约146公里。扩建完成后,项目全线将由原来双向4车道变为双向8车道,路基将由原来24.5米拓宽到42米,设计速度从100公里/小时提升到120公里/小时,为粤东经济腾飞提供一条更为强劲的交通“大动脉”。
    Trimble SX12扫描机器人是一台集成了高精度测量、高清影像获取和三维激光点云扫描的“多面手”型测量仪器,将诸多创新技术融合于简单易用的工作流程里,对现有工作提效明显,应用点多面广,颇具推广价值。

一、超欠挖分析

    不像一般的三维扫描仪每次都进行360°无差别扫描,SX12具备多种自定义的方式可以灵活地选取扫描的区域,将大片的无关区域排除在外,从而最大程度地减少数据冗余、实现很高的现场作业效率。另外,不像一般的三维扫描仪需要进行点云拼接和坐标转换后才能用于计算,SX12可以直接使用现场测量控制点,成果点云直接带有工地绝对坐标,可以直接用于计算。

现场扫描

原始点云

    与SX12配套的天宝TBC软件拥有隧道模块,是专门针对隧道工程而定制的专业化模块,SX12在外业获取的三维点云数据可以通过天宝TBC软件隧道模块高效处理。

天宝TBC内业处理软件隧道模块主要特点

  • 专业的隧道术语,覆盖钻爆法、盾构法等众多施工场景;

  • 标准的数据结构,易于大量数据管理维护;
  • 流程化数据处理,上手快学习周期短;
  • 高效的数据处理引擎,高速处理海量数据;
  • 测量精度控制报告与数据历史追溯,保证数据可靠性;
  • 批量处理点云数据,人工干预少;
  • 定制化的超欠挖报告,可使用 Word 快速创建模板;
  • 自动统计实测方量报告,控制和计算二衬混凝土浇筑量;
  • 专业的测绘数据平台,兼容第三方数据,支持众多行业标准格式;

天宝 TBC 隧道模块

1

创建隧道

    进行超欠挖分析前最重要的一步就是根据隧道设计数据创建隧道模型,主要流程如下:

    通俗来讲就是将隧道相关的设计数据(平曲线、竖曲线、断面形状)导入天宝TBC软件中,软件可以自动生成隧道模型,然后进行标准化、流程化的数据处理。

主要特点

1、隧道中心线支持交点法、元素法等多种形式线路数据的录入编辑;也可以直接导入CAD文件,则无需录入编辑。

2、支持国际标准LandXML格式(通用的标准道路数据格式);

3、支持断链数据,长链断链自动识别计算;支持超高、加宽;

4、支持隧道断面形状的直接缩放与旋转,添加设计坡度;

2

数据导入

    外业原始文件直接拖入TBC中即可,不需要进行点云拼接及坐标转换。另外整个项目的隧道设计数据只需要导入一次,即可生成模板,下次直接调用,然后导入扫描数据即可。

数据导入

导入后数据显示

3

数据处理(去除杂点)

    TBC软件具备专业的全自动分类功能,而且对于隧道场景,具有隧道点云全自动分类功能。能够一键将隧道壁,隧道地面和隧道中的杂点自动分离出来,从而告别了费时费事的人工去除点云的过程。

隧道自动分类前后对比

4

生成报告

    处理好点云数据后,只需设置超欠挖限差、起止里程,报告即可一键生成,简单、便捷、高效。根据现场扫描点云与设计隧道模型对比,软件自动生成隧道竣工报告;基于现场海量点云数据,我们可以在后期生成任意断面超欠挖报告。

计算参数及限差设置

(只需设置一次,以后直接延用)

    隧道竣工报告包括超欠挖、厚度、面积、方量、超限点位置,红蓝色分别代表超挖和欠挖等。

    除了一键生成隧道竣工报告以外,天宝TBC软件还能生成许多种报告, 并且支持用户自行定制报告,从而满足不同项目业主要求。

自定义报告
平整度检测等

                                                         二、监控量测

SX12是比普通三维扫描仪更专精于测绘现场的架站式三维扫描仪外,同时还是一台高精度机器人型全站仪,所以它在隧道施工领域的运用从来都不止是扫描这么简简单单!我们都知道隧道施工一定是离不开隧道监控量测工作的,而高精度自动化全站仪在这项工作中扮演了至关重要的作用,所以SX12的高精度机器人全站仪功能完全能在隧道监控量测上大显身手。这里配合天宝GDM机载App和NETDMC数据处理平台。

隧道监控量测

    目的:通过围岩地质状况和支护状况描述,对围岩进行合理的分类及对稳定性进行评价、对隧道拱顶下沉周边收敛位移进行监测,根据量测数据确认围岩的稳定性,判断支护效果,指导施工工序预防坍塌,保证施工安全,对周边收敛位移进行监测;根据变形的速率及量值判断围岩的稳定程度,选择适当的二衬支护时机,指导现场施工,对隧道埋深较浅段进行地表沉降监测,判定隧道开挖对地表的影响,与拱顶下沉数据相互应证,通过测定锚杆长度和注浆饱满度,检测锚杆长度和注浆效果。

    意义: 隧道监控量测作为新奥法的三大核心之一,对评价隧道施工方法的可行性和设计参数的合理性,了解隧道施工实际围岩级别及其变形特性等能够提供准确和及时的依据,对隧道二次衬砌的施作时间具有决定性意义,是保障隧道建设成功的重要手段。

GDM机载监测模块

    天宝Ground Deformation Measure (GDM) 监测App是一款用于自动化监测的机载外业软件。目前多测回角方式是建立高等级三角网、导线(网)以及大型构筑物、建筑物、隧道形变监测时的主要观测手段。这些观测具有目标多、回数精度要求高等特点,人工观测费时力,作业效率难以提高。按照国内测量规范设计的GDM 机载监测软件,对隧道地表下沉、周边位移拱顶下脚地表水平位移等监测具有很好的效果,能够提供高效、便捷的自动化测量,提高工作效率,降低了劳动强度,保障数据精度,其具有以下特点:

  • 多种设站方式:后视设站、方位设站、后方交会、高程设站;

  • 设置测回数和观方式:F1 …,F2 …,F1 …F2 …,F1/F2 …

  • 设置限差 ,是否启用限差,超限后处理方式;

  • 导入/导出学习数据文件;

  • 多种目标测量方式(无棱镜、模自动锁定精细)

  • 导出多种数据格式;

  • 通过串口输出成果数据;

  • 支持现场变形数据分析,现场查看变形分析成果;

NetDMC监测数据处理平台

    NETDMC是武汉天宝耐特科技有限公司于2020年推出的一款监测及控制测量数据处理软件,其主要功能包括平面网差、高程网平差、原始数据处理、精度分析、监测项目成果报表定制化、测量工具等。具备稳定的平差内核,平差结果严密可靠;具有操作简便、兼容性高、报告规范等特点。

现场监控量测

SX12特有的绿色激光指示点,清晰可见

现场查看沉降、位移、收敛等
NetDMC平台批量生成周期监测报告

三、总结

   天宝SX12兼顾了三维扫描仪、高精度自动化全站仪的所有功能,其工作流程及操作方式完全为测绘优化,并且能全面满足相关规范对数据精度的要求;配套的天宝外业、内业软件功能全面、成果类型丰富,技术成熟,在深汕西扩建项目中为隧道三维扫描、超欠挖分析、平整度检测、方量计算、地表下沉、周边位移、拱顶下沉、拱脚下沉、地表水平位移等提供了高效、便捷的自动化测量手段,大大提高了工作效率,降低了劳动强度,保障了数据精度,同时满足了实景三维点云采集和监控量测的使用需求。