隧道3D斷面結構形變及表觀病害檢測系統

隧道3D斷面結構形變及表觀病害檢測系統

新建隧道在施工過程中面臨著洞口開挖、隧道掘進、支護加固、排水處理、通風與照明、管線敷設等過程，需定期觀察和測量開挖面、支護結構的變形及掘進機機頭的位置和前進方向，對于保證施工人員的安全和隧道結構的長期穩定至關重要。

運營隧道在維養過程中，為了解隧道整體結構的健康狀態，需定期對隧道整體收斂變形演化情況進行監測，監測指標包括局部異常形變量沉降量、斷面收斂量、限界等及時預警超限和異常情況。

運營隧道在運行過程中，存在各種不同程度的外觀結構病害，如襯砌裂損、掉塊、錯臺、漏水等，病害不僅縮短了隧道的維護周期與使用壽命，更會威脅到隧道運營安全，需定期對建成隧道內病害進行識別和定級，采取有效修復手段，控制病害發展和蔓延。

隧道3D斷面結構形變及表觀病害檢測系統功能

基于現有隧道檢監測實時方式的缺陷，科天健自主研發一套隧道綜合檢測小車，包括:(1)虛擬導線測量系統:基于折線光路相機鏈攝像測量原理，利用隧道內的有效空間，在隧道內根據現場條件和測量要求設置多個高速相機傳遞站，利用相機視場觀測前一級站點，形成攝影測量光線多級傳遞的虛擬導線，實現了隧道施工過程中的開挖面、支護結構的變形及掘進機機頭高精度在線測量，準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)巡檢小車測量系統;基于動聯相機網絡攝像測量原理，由激光雷達、環視圖像陣列和側視圖像陣列構成，采集隧道內壁點云及高清圖像數據，經過對病害特征的多模態數據識別與分析，可獲取錯臺、裂縫、掉塊等病害數據:也可獲得凈空、橢圓度，限界等多項隧道數據，高清圖像同時記錄虛擬導線中提供的靶標控制點，能實現對隧道整體點云的全局對齊，用于監測隧道的收斂變形演化情況

與傳統方法相比，該系統可有效解決測量基準與待測目標遮擋不通視問題、隧道整體幾何形狀對齊誤差大的問題，具有非接觸式、自成體系、不受干擾、測量精度高、實時性好、智能化等優點。系統現場實時采集并處理數據，反饋給控制人員，使之對即時信息做出相應反應，極大提升了新建隧道和運營隧道中各類測量任務的效率，可推廣至多種隧道、地鐵、管道等不通視場景中的高精度放樣測量及變形監測等應用場景。

針對隧道等長大線狀結構的沉降監測，將相機測站放置于車載平臺上，在巡檢過程中對相機測站動態組網，形成車載平臺的動聯相機網絡，是串并聯相機網絡的進一步拓展。

通過相機測站動態組網，解決車載平臺運動問題，實現長大里程結構沉降變形量的高精度、移動式、高效測量。