隧道3D斷面結(jié)構(gòu)形變及表觀病害檢測(cè)系統(tǒng)

新建隧道在施工過(guò)程中面臨著洞口開(kāi)挖、隧道掘進(jìn)、支護(hù)加固、排水處理、通風(fēng)與照明、管線敷設(shè)等過(guò)程，需定期觀察和測(cè)量開(kāi)挖面、支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形及掘進(jìn)機(jī)機(jī)頭的位置和前進(jìn)方向，對(duì)于保證施工人員的安全和隧道結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期穩(wěn)定至關(guān)重要。

運(yùn)營(yíng)隧道在維養(yǎng)過(guò)程中，為了解隧道整體結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)，需定期對(duì)隧道整體收斂變形演化情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)指標(biāo)包括局部異常形變量沉降量、斷面收斂量、限界等及時(shí)預(yù)警超限和異常情況。

運(yùn)營(yíng)隧道在運(yùn)行過(guò)程中，存在各種不同程度的外觀結(jié)構(gòu)病害，如襯砌裂損、掉塊、錯(cuò)臺(tái)、漏水等，病害不僅縮短了隧道的維護(hù)周期與使用壽命，更會(huì)威脅到隧道運(yùn)營(yíng)安全，需定期對(duì)建成隧道內(nèi)病害進(jìn)行識(shí)別和定級(jí)，采取有效修復(fù)手段，控制病害發(fā)展和蔓延。

隧道3D斷面結(jié)構(gòu)形變及表觀病害檢測(cè)系統(tǒng)功能

基于現(xiàn)有隧道檢監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)方式的缺陷，科天健自主研發(fā)一套隧道綜合檢測(cè)小車，包括:(1)虛擬導(dǎo)線測(cè)量系統(tǒng):基于折線光路相機(jī)鏈攝像測(cè)量原理，利用隧道內(nèi)的有效空間，在隧道內(nèi)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件和測(cè)量要求設(shè)置多個(gè)高速相機(jī)傳遞站，利用相機(jī)視場(chǎng)觀測(cè)前一級(jí)站點(diǎn)，形成攝影測(cè)量光線多級(jí)傳遞的虛擬導(dǎo)線，實(shí)現(xiàn)了隧道施工過(guò)程中的開(kāi)挖面、支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形及掘進(jìn)機(jī)機(jī)頭高精度在線測(cè)量，準(zhǔn)確反映了隧道軸線的走向、為精確控制隧道施工軸線提供了保證。

(2)巡檢小車測(cè)量系統(tǒng);基于動(dòng)聯(lián)相機(jī)網(wǎng)絡(luò)攝像測(cè)量原理，由激光雷達(dá)、環(huán)視圖像陣列和側(cè)視圖像陣列構(gòu)成，采集隧道內(nèi)壁點(diǎn)云及高清圖像數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)對(duì)病害特征的多模態(tài)數(shù)據(jù)識(shí)別與分析，可獲取錯(cuò)臺(tái)、裂縫、掉塊等病害數(shù)據(jù):也可獲得凈空、橢圓度，限界等多項(xiàng)隧道數(shù)據(jù)，高清圖像同時(shí)記錄虛擬導(dǎo)線中提供的靶標(biāo)控制點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道整體點(diǎn)云的全局對(duì)齊，用于監(jiān)測(cè)隧道的收斂變形演化情況

與傳統(tǒng)方法相比，該系統(tǒng)可有效解決測(cè)量基準(zhǔn)與待測(cè)目標(biāo)遮擋不通視問(wèn)題、隧道整體幾何形狀對(duì)齊誤差大的問(wèn)題，具有非接觸式、自成體系、不受干擾、測(cè)量精度高、實(shí)時(shí)性好、智能化等優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)采集并處理數(shù)據(jù)，反饋給控制人員，使之對(duì)即時(shí)信息做出相應(yīng)反應(yīng)，極大提升了新建隧道和運(yùn)營(yíng)隧道中各類測(cè)量任務(wù)的效率，可推廣至多種隧道、地鐵、管道等不通視場(chǎng)景中的高精度放樣測(cè)量及變形監(jiān)測(cè)等應(yīng)用場(chǎng)景。

針對(duì)隧道等長(zhǎng)大線狀結(jié)構(gòu)的沉降監(jiān)測(cè)，將相機(jī)測(cè)站放置于車載平臺(tái)上，在巡檢過(guò)程中對(duì)相機(jī)測(cè)站動(dòng)態(tài)組網(wǎng)，形成車載平臺(tái)的動(dòng)聯(lián)相機(jī)網(wǎng)絡(luò)，是串并聯(lián)相機(jī)網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步拓展。

通過(guò)相機(jī)測(cè)站動(dòng)態(tài)組網(wǎng)，解決車載平臺(tái)運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)大里程結(jié)構(gòu)沉降變形量的高精度、移動(dòng)式、高效測(cè)量。