CN110457739B - 隧道超欠挖及初期支护、二次衬砌混凝土方量统计方法 - Google Patents

隧道超欠挖及初期支护、二次衬砌混凝土方量统计方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种隧道超欠挖及初期支护、二次衬砌混凝土方量统计方法,包括:A、隧道超欠挖方量计算:A1、将经预处理及去噪后的开挖断面点云与设计模型放置同一坐标系下套接,截取一定长度的点云l开挖;A2、沿着隧道轴线方向进行投影,投影得到开挖断面扫描点云、设计开挖断面轮廓的二维平面;A3、根据投影后的二维平面,得到二者之间的连通封闭区域,并计算该连通封闭区域的面积S封闭初期支护;A4、通过连通封闭区域的面积与步骤A1截取的点云长度的乘积,即可算出该段的超挖量。本发明实施简单,实现了对超欠挖及初期支护、二次衬砌混凝土方量的评估及监控,保证初期支护、二次衬砌施工质量,避免出现空洞。

Description

隧道超欠挖及初期支护、二次衬砌混凝土方量统计方法
技术领域
本发明涉及混凝土方量统计领域。更具体地说,本发明涉及一种的隧道超欠挖及初期支护、二次衬砌混凝土方量统计方法。
背景技术
在钻爆法等隧道施工中,隧道的超欠挖一般是不可避免的,而隧道的超欠挖对隧道施工质量和安全进度起到了至关重要的作用,同时从一定程度上决定了该工程的经济效益。因此如何合理地控制隧道超欠挖,以及如何快速进行超欠挖方量的统计,一直是目前隧道质量控制的重难点。
对于初期支护、二次衬砌混凝土实际所需方量的计算监测,由于在现场实际情况中,围岩超欠挖、初期支护的平整度及初期支护是否侵限决定了初期支护、二次衬砌所需混凝土量的实际大小。目前尚未有较为精确方法进行计算监测。因此,如何快速准确的计算出实际所需的初期支护、二次衬砌方量的大小并与实际使用方量对比,实现初期支护、二次衬砌方量监控,对于保证施工质量显得尤为重要。
发明内容
为了实现以上目的,本发明提供一种隧道超欠挖及初期支护、二次衬砌混凝土方量统计方法,包括:
A、隧道超欠挖方量计算:
A1、将经预处理及去噪后的开挖断面点云与设计模型放置同一坐标系下套接,截取一定长度的点云l开挖
A2、分别将开挖断面三维点云数据与设计模型,沿着隧道轴线方向进行投影,投影得到开挖断面扫描点云、设计开挖断面轮廓的二维平面;
A3、根据投影后的开挖断面扫描点云以及设计开挖断面轮廓的二维平面,得到二者之间的连通封闭区域,并计算该连通封闭区域的面积S封闭初期支护
A4、通过连通封闭区域的面积与步骤A1截取的点云长度的乘积,即可算出该段的超挖量:V超欠挖=l点云开挖*S封闭开挖
优选的是,所述的隧道超欠挖及初期支护、二次衬砌混凝土方量统计方法,还包括:
B、隧道初期支护混凝土方量计算:
B1、将经预处理及去噪后的初期支护点云与隧道开挖面点云放置同一坐标系下套接,截取一定长度的初期支护点云与隧道开挖面点云l初期支护
B2、分别将初期支护点云数据与隧道开挖面点云数据沿着隧道轴线方向进行投影,投影到初期支护点云数据、隧道开挖面点云二维平面;
B3、根据投影后的初期支护扫描点云以及隧道开挖面点云断面轮廓,得到二者之间所的连通封闭区域,并计算该连通封闭区域的面积S封闭初期支护
B4、通过连通封闭区域的面积S封闭初期支护与步骤B1截取的点云长度的乘积,再减去拱架和钢筋的体积,即可算出该段初期支护混凝土方量:V初期支护=l初期支护*S封闭初期支护—V拱架和钢筋体积。
优选的是,所述的隧道超欠挖及初期支护、二次衬砌混凝土方量统计方法,还包括:
C、隧道二次衬砌混凝土方量计算:
C1、将经处理及去噪后的初期支护点云与二次衬砌点云放置同一坐标系下套接,截取一定长度的二次衬砌点云及初期支护点云l二次衬砌
C2、分别将二次衬砌点云数据以及初期支护点云数据沿着隧道轴线方向进行投影,投影得到二次衬砌点云、初期支护点云的二维平面;
C3、根据投影后的二次衬砌点云、初期支护点云的二维平面,得到二次衬砌与初期支护点云所组成的连通封闭区域,并计算该连通封闭区域的面积S封闭二次衬砌
C4、通过连通封闭区域的面积S封闭二次衬砌与步骤C1截取的点云长度的乘积,再减去二次衬砌钢筋的体积,即可算出该段二次衬砌混凝土方量:V二次衬砌=l二次衬砌*S封闭二次衬砌—V二次衬砌钢筋
优选的是,所述的隧道超欠挖及初期支护、二次衬砌混凝土方量统计方法,其特征在于,所述步骤A1、步骤B1、步骤C1中点云的长度根据实际需要截图方量计算得到。
优选的是,所述的隧道超欠挖及初期支护、二次衬砌混凝土方量统计方法,步骤A3中,设计开挖断面与开挖断面点云的连通封闭区域由初期支护点云、设计断面以及点云底部到设计断面的法线构成。
优选的是,所述的隧道超欠挖及初期支护、二次衬砌混凝土方量统计方法,步骤B3中,初期支护与隧道开挖面点云的连通封闭区域由初期支护点云、隧道开挖面点云以及初期支护点云与隧道开挖面点云底部的连线构成。
优选的是,所述的隧道超欠挖及初期支护、二次衬砌混凝土方量统计方法,步骤C3中,二次衬砌与初期支护点云的连通封闭区域由二次衬砌点云、初期支护点云以及初期支护点云与二次衬砌点云底部的连线构成。
本发明至少包括以下有益效果:
本发明提供一种实施简单、快速精确的隧道超欠挖及初期支护、二次衬砌混凝土方量统计的方法,实现了对超欠挖及初期支护、二次衬砌混凝土方量的评估及监控,保证初期支护、二次衬砌施工质量,避免出现空洞。本发明通过确定方量计算长度、开挖断面点云与设计模型套接、初期支护点云与开挖断面点云套接、二次衬砌点云与初期支护点云套接、连通封闭区域的计算、方量的计算等,计算提取超欠挖方量以及初期支护、二次衬砌混凝土方量,可准确、快速地反映出隧道超欠挖、初期支护、二次衬砌施工方量的实际情况。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明的设计开挖断面与实际开挖断面点云投影后的连通封闭区域示意图;
图2为本发明的初期支护点云与实际开挖断面电云投影后的连通封闭区域示意图;
图3为本发明的二次衬砌点云与初期支护点云投影后的连通封闭区域示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
需要说明的是,下述实施方案中所述实验方法,如无特殊说明,均为常规方法,所述试剂和材料,如无特殊说明,均可从商业途径获得;在本发明的描述中,术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示,本发明提供一种隧道超欠挖及初期支护、二次衬砌混凝土方量统计方法,包括:
A、隧道超欠挖方量计算:
A1、将经预处理及去噪后的开挖断面点云与设计模型放置同一坐标系下套接,截取一定长度的点云l开挖;所述步骤A1中点云的长度根据实际需要截图方量计算得到。
A2、分别将开挖断面三维点云数据与设计模型,沿着隧道轴线方向进行投影,投影得到开挖断面扫描点云、设计开挖断面轮廓的二维平面;
A3、根据投影后的开挖断面扫描点云以及设计开挖断面轮廓的二维平面,得到二者之间的连通封闭区域,并计算该连通封闭区域的面积S封闭初期支护;步骤A3中,设计开挖断面与开挖断面点云的连通封闭区域由初期支护点云、设计断面以及点云底部到设计断面的法线构成。
A4、通过连通封闭区域的面积与步骤A1截取的点云长度的乘积,即可算出该段的超挖量:V超欠挖=l点云开挖*S封闭开挖
另一种实施方案中,如图2所示,所述的隧道超欠挖及初期支护、二次衬砌混凝土方量统计方法,还包括:
B、隧道初期支护混凝土方量计算:
B1、将经预处理及去噪后的初期支护点云与隧道开挖面点云放置同一坐标系下套接,截取一定长度的初期支护点云与隧道开挖面点云l初期支护;所述步骤B1中点云的长度根据实际需要截图方量计算得到。
B2、分别将初期支护点云数据与隧道开挖面点云数据沿着隧道轴线方向进行投影,投影到初期支护点云数据、隧道开挖面点云二维平面;
B3、根据投影后的初期支护扫描点云以及隧道开挖面点云断面轮廓,得到二者之间所的连通封闭区域,并计算该连通封闭区域的面积S封闭初期支护。步骤B3中,初期支护与隧道开挖面点云的连通封闭区域由初期支护点云、隧道开挖面点云以及初期支护点云与隧道开挖面点云底部的连线构成。
B4、通过连通封闭区域的面积S封闭初期支护与步骤B1截取的点云长度的乘积,再减去拱架和钢筋的体积,即可算出该段初期支护混凝土方量:V初期支护=l初期支护*S封闭初期支护—V拱架和钢筋体积。
另一种实施方案中,如图3所示,所述的隧道超欠挖及初期支护、二次衬砌混凝土方量统计方法,还包括:
C、隧道二次衬砌混凝土方量计算:
C1、将经处理及去噪后的初期支护点云与二次衬砌点云放置同一坐标系下套接,截取一定长度的二次衬砌点云及初期支护点云l二次衬砌;所述步骤C1中点云的长度根据实际需要截图方量计算得到。
C2、分别将二次衬砌点云数据以及初期支护点云数据沿着隧道轴线方向进行投影,投影得到二次衬砌点云、初期支护点云的二维平面;
C3、根据投影后的二次衬砌点云、初期支护点云的二维平面,得到二次衬砌与初期支护点云所组成的连通封闭区域,并计算该连通封闭区域的面积S封闭二次衬砌。步骤C3中,二次衬砌与初期支护点云的连通封闭区域由二次衬砌点云、初期支护点云以及初期支护点云与二次衬砌点云底部的连线构成。
C4、通过连通封闭区域的面积S封闭二次衬砌与步骤C1截取的点云长度的乘积,再减去二次衬砌钢筋的体积,即可算出该段二次衬砌混凝土方量:V二次衬砌=l二次衬砌*S封闭二次衬砌—V二次衬砌钢筋
其中,三维激光扫描技术通过高速激光扫描测量,可大面积高分辨率地快速获取被测对象表面的三维坐标,得到所需的海量“点云数据”。
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (7)

1.一种隧道超欠挖及初期支护、二次衬砌混凝土方量统计方法,其特征在于,包括:
A、隧道超欠挖方量计算:
A1、将经预处理及去噪后的开挖断面点云与设计模型放置同一坐标系下套接,截取一定长度的点云l开挖
A2、分别将开挖断面三维点云数据与设计模型,沿着隧道轴线方向进行投影,投影得到开挖断面扫描点云、设计开挖断面轮廓的二维平面;
A3、根据投影后的开挖断面扫描点云以及设计开挖断面轮廓的二维平面,得到二者之间的连通封闭区域,并计算该连通封闭区域的面积S封闭初期支护
A4、通过连通封闭区域的面积与步骤A1截取的点云长度的乘积,即可算出该段的超挖量:V超欠挖=l点云开挖*S封闭开挖
2.如权利要求1所述的隧道超欠挖及初期支护、二次衬砌混凝土方量统计方法,其特征在于,还包括:
B、隧道初期支护混凝土方量计算:
B1、将经预处理及去噪后的初期支护点云与隧道开挖面点云放置同一坐标系下套接,截取一定长度的初期支护点云与隧道开挖面点云l初期支护
B2、分别将初期支护点云数据与隧道开挖面点云数据沿着隧道轴线方向进行投影,投影到初期支护点云数据、隧道开挖面点云二维平面;
B3、根据投影后的初期支护扫描点云以及隧道开挖面点云断面轮廓,得到二者之间所的连通封闭区域,并计算该连通封闭区域的面积S封闭初期支护
B4、通过连通封闭区域的面积S封闭初期支护与步骤B1截取的点云长度的乘积,再减去拱架和钢筋的体积,即可算出该段初期支护混凝土方量:V初期支护=l初期支护*S封闭初期支护—V拱架和钢筋体积
3.如权利要求2所述的隧道超欠挖及初期支护、二次衬砌混凝土方量统计方法,其特征在于,还包括:
C、隧道二次衬砌混凝土方量计算:
C1、将经处理及去噪后的初期支护点云与二次衬砌点云放置同一坐标系下套接,截取一定长度的二次衬砌点云及初期支护点云l二次衬砌
C2、分别将二次衬砌点云数据以及初期支护点云数据沿着隧道轴线方向进行投影,投影得到二次衬砌点云、初期支护点云的二维平面;
C3、根据投影后的二次衬砌点云、初期支护点云的二维平面,得到二次衬砌与初期支护点云所组成的连通封闭区域,并计算该连通封闭区域的面积S封闭二次衬砌
C4、通过连通封闭区域的面积S封闭二次衬砌与步骤C1截取的点云长度的乘积,再减去二次衬砌钢筋的体积,即可算出该段二次衬砌混凝土方量:V二次衬砌=l二次衬砌*S封闭二次衬砌—V二次衬砌钢筋
4.如权利要求1-3任一所述的隧道超欠挖及初期支护、二次衬砌混凝土方量统计方法,其特征在于,所述步骤A1、步骤B1、步骤C1中点云的长度根据实际需要截图方量计算得到。
5.如权利要求1所述的隧道超欠挖及初期支护、二次衬砌混凝土方量统计方法,其特征在于,步骤A3中,设计开挖断面与开挖断面点云的连通封闭区域由初期支护点云、设计断面以及点云底部到设计断面的法线构成。
6.如权利要求2所述的隧道超欠挖及初期支护、二次衬砌混凝土方量统计方法,其特征在于,步骤B3中,初期支护与隧道开挖面点云的连通封闭区域由初期支护点云、隧道开挖面点云以及初期支护点云与隧道开挖面点云底部的连线构成。
7.如权利要求3所述的隧道超欠挖及初期支护、二次衬砌混凝土方量统计方法,其特征在于,步骤C3中,二次衬砌与初期支护点云的连通封闭区域由二次衬砌点云、初期支护点云以及初期支护点云与二次衬砌点云底部的连线构成。
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