[发明专利]一种隧道二次衬砌厚度检测方法

说明书

技术领域

本发明属于隧道施工技术领域，尤其涉及一种隧道二次衬砌厚度检测方法。

背景技术

在山岭隧道施工过程中，新奥法的施工工序一般是隧道开挖、初次支护、二次衬砌支护，对施工结束后的二次衬砌混凝土厚度进行地质雷达无损检测。二次衬砌是隧道安全运营的重要保证，然而施工过程又无实质性的控制手段，一旦二次衬砌厚度不能满足施工规范要求，就很有可能产生隧道运营期二次衬砌开裂、渗漏水等问题，严重时可能发生隧道变形过大，导致隧道坍塌，严重威胁来往车辆的安全，直接影响隧道的正常使用。

传统的雷达无损检测方法存在诸多弊端，对隧道拱顶等位置较高部位进行雷达测量较困难，且采集到数据量小，只能反映雷达测线内二次衬砌厚度，而不能对隧道整体二次衬砌厚度进行全面检测，以及雷达测量时存在效率低下，操作不便等诸多问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种隧道二次衬砌厚度检测方法，克服了三维激光扫描技术在隧道模型建立与衬砌厚度分析中的不确定性问题和结构质量无法检测问题，以及克服了地质雷达在隧道衬砌检测检测中的信息量不足与效率低下问题。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种隧道二次衬砌厚度检测方法，包括以下步骤：

步骤1、在隧道施工中利用三维激光扫描仪分别在隧道初次支护后和二次衬砌施工结束后进行隧道真三维点云扫描，得到三维隧道初次衬砌实体模型和三维隧道二次衬砌实体模型；

步骤2、通过两次扫描的三维隧道初次衬砌实体模型和三维隧道二次衬砌实体模型进行对比分析，运用数据融合技术和分形技术得到隧道二次衬砌厚度。

作为优选，步骤1具体为：隧道初次支护施工完毕后，根据隧道施工控制网加密控制点，在加密控制点布设“十字标靶”或“标志球”，根据隧道断面尺寸划分测区，在每个测区的中部架设三维激光扫描仪，采集隧道真三维点云数据，对点云进行融合处理和分形处理，得到初次支护完毕后隧道三维模型，采用同样的方法得到相同里程段同一坐标系下隧道二次衬砌施工完毕后隧道三维模型。

作为优选，根据隧道施工控制网加密控制点，并连接成控制导线，导线边长度不超过10米，呈左右折线形式，导线点上分别安装“十字标靶”或“标志球”。

作为优选，根据隧道断面尺寸划分测区，测区长度为隧道宽度的2～3倍。

作为优选，步骤2具体为：将两次测量到的三维隧道初次衬砌实体模型和三维隧道二次衬砌实体模型在Geomagic Qualify软件中打开，并对其进行3D比较，通过数据融合分析可以得到隧道正射影像图、三维偏差数字分析模型和断面分析图；其中，所述隧道正射影像图以三维图谱的形式表现，颜色的深浅代表二次衬砌厚度的大小；所述断面分析图是用来确定隧道二次衬砌轮廓以及断面内任意一点的二次衬砌厚度；通过验证的三维偏差分析数字模型与设计文件中二次衬砌厚度进行对比，评定隧道二次衬砌厚度合格率。

作为优选，还包括：通过三维激光扫描方法所检测出的二次衬砌厚度值可以与使用地质雷达检测出的二次衬砌厚度值进行比较，应用数理统计中的假设检验与置信概率理论对其结果进行检验，以验证其正确性。

作为优选，在对三维扫描检测结果进行正确性验证时，首先使用地质雷达对隧道某一部位进行二次衬砌厚度检测，可以得出测线内二次衬砌厚度平均值σ₀，在三维偏差分析数字模型中通过坐标范围可以筛选出地质雷达测线范围内的二次衬砌厚度值，可以进一步计算出所筛选数据的均值σ与方差s，使用数理统计中假设检验的t检验方法，检验假设：H₀:σ＝σ₀在显著性水平α＝0.05的条件下是否成立，若成立，则证明本次三维扫描检测结果可信，若不成立，则检测过程中出现错误，应反复查证。

相比于传统方法，本发明具有以下优点：

1、三维扫描仪工作受环境影响小，测量过程中，全面采集隧道信息，同时具有精度高、速度快、自动化程度高，不影响现场施工工作，大大提高工作效率；

2、基于三维扫描的隧道二次衬砌厚度检测方法在Geomagic Qualify软件中进行对比运算，得到全隧道二次衬砌厚度，同时可以从整体、局部等不同角度进行观察，隧道二次衬砌厚度能够以Excel文件形式导出，便于进一步整理计算；

3、检测结果可以通过数理统计方法进行检验，结果真实可靠。

附图说明

图1为本发明实施过程中控制网布置图；

图2为本发明实施过程中的测区划分图；

图3为本发明实施过程中扫描仪与标靶位置图；