隧洞中利用激光指向儀快速放樣開挖斷面

1、隧洞中利用激光指向儀快速放樣開挖斷面摘要：介紹YBT-A型激光指向儀在水工隧洞施工中的安裝、調試方法，在直線隧洞中 的應用及注意事項。關鍵詞：水工隧洞；激光指向儀；五寸臺法：放樣一、前言 水工隧洞是指在山體中或地下開鑿的過水洞，可用于灌溉、發(fā)電、供水、 泄水、輸水、施工導流和通航。隧洞洞身斷面多為圓形、城門洞形或馬蹄形，其斷面較一 般公路、鐵路隧道斷面更為狹小(如本人目前從事的工程為2. 5mX2. 5m馬蹄形輸水隧 洞)，給洞內施工造成極大不便，同時也給洞內施工測量增加了一定難度。隧洞中光線弱、 空間小、氣象差、紅外線測量儀器的反射信號太弱等不利的測量條件都會對測量放樣的時 間產生較大的影響

2、。但若測量工作占用時間過長，將直接影響工程進度和經濟效益，這就 要求在進行隧洞施工測量時，必須要快速、準確、及時，有效控制隧洞掘進方向，并有效 控制隧洞的超欠挖。用常規(guī)方法進行隧洞測量時，需要洞內停工、通風并加強照明，占用了寶貴的洞內施 工時間。近年來，隨著激光技術的不斷發(fā)展，激光指向儀在地下工程中已經得到了廣泛的 應用。由于激光具有良好的方向性，發(fā)散角很小，能以大致恒定的光束直線傳播相當長的 距離，所以它就成為地下工程施工中一種良好的指向工具。目前，激光指向儀已被廣泛應 用F指示地下工程掘進的中心線和坡度線中，它具有體積小、重量輕、結構簡單、光束質 量好、工作穩(wěn)定、安裝調試方便等優(yōu)點。在隧洞

3、中合理使用激光指向儀，能大大提高隧洞 施工質量和速度。本文主要介紹激光指向儀在隧洞直線部分的應用方法。二、激光指向儀的安裝和調試1、激光指向儀的安裝YBJ-A隔爆型激光指向儀采用懸掛方式安置在隧洞內的錨桿上，其技術參數(shù)為： 有 效射程：600800m可調光斑直徑：V50mm(600800m處) 工作電壓：DC3V水平調節(jié)距離: 15mm 水平調節(jié)角度：2±5°垂直調節(jié)角度：25°工作環(huán)境溫度：-2040重量:4. 5kg 激光指向儀既可以安裝在隧洞頂部，也可以安裝在隧洞邊墻上，因為輸水隧洞斷 面空間狹小，為避免施工過程中發(fā)生碰動或施工人員隨意操作，所以選擇將激光指

4、向儀安 裝在隧洞頂部中線處或中線附近。安裝在中線處時，激光光束與隧洞中線重合；安裝在中線附近時, 應使激光光束與隧洞中線平行。如圖一所示：圖1安裝前需事先在隧洞頂部安裝2根直徑為22mm的錨桿，埋設深度不宜小于50cm,錨 桿間距為30"40cm即可，錨桿外露的長度以不影響激光指向儀的安裝、調試和洞內施工即 可。待錨桿穩(wěn)定后方可按圖1所示的方法安裝激光指向儀。將激光指向儀通過接合器懸掛 在錨桿下方并固定，再用拉桿將兩根錨桿連接在一起，以增強激光指向儀的穩(wěn)定性。2、激光指向儀的調試激光指向儀安裝好后，接通電源，使激光光束照射到掌子面上，調整激光指向儀上的 豎直水平調節(jié)器，使激光光束與隧

5、洞中線大致平行。在隧洞內控制點上安置具有免棱鏡功能的全站儀，測定圖1中激光指向儀尾部的中心 點A的三維坐標(XA, YA, ZA),計算點A距隧洞中線的偏距dxA及A點與其所在里程的 隧洞頂點間的高差dyA,然后測定學子面上激光點B的三維坐標(XB, YB, ZB),并計算 dxB、 dyBo則豎直方向修正值為 dy=dyA-dyB水平方向修正值為 dx=dxA_dxB根據(jù)修正值，調整激光指向儀的水平、豎直調節(jié)器，使激光點在水平、豎直方向分別 移動dx、dy。重新測定激光點B的三維坐標，直至和dx均等于0,此時應再次 測定點A的三維坐標，重新計算dx、Ady,如dx、均等于0則調試結束，如不為

6、 零，則需重復上述步驟，直至滿足要求為止。調試完成后在激光指向儀和隧洞掌子面之間 設置檢查點，要求激光光束通過該檢查點。激光指向儀經過調試后，滿足了激光光束與隧洞中線平行或重合，激光光束的坡度與 隧洞坡度一致的條件。所以任意斷面上激光點和隧洞中線的距離dx、激光點和隧洞拱頂間 的高差dy均為定值，如圖2所示。激光指向儀的指向誤差主要來源于激光光束標定誤差和激光光斑的直徑大小。激光光 束的標定誤差受控制點點位誤差和全站儀測量誤差的共同影響。在激光指向儀調試過程中, 應使全站儀嚴格對中，同時將激光光斑調至最清晰，最小狀態(tài)，以減小對激光指向儀的指 向精度的影響(使用精度為2的全站儀進行測量，激光指向

7、儀的指向誤差不超過 ±30mm) o三、利用激光指向儀結合五寸臺法放樣開挖斷面五寸臺法是施工放樣中常用的放樣方法，具體做法為從隧洞頂部向下每間隔50cm繪 制一條水平線，然后標注出每條水平線從隧洞中線到開挖邊線的橫向支距，所有支距端點 的連線即為隧洞斷面開挖的輪廓線。利用激光指向儀結合五寸臺法的方法對隧洞斷面進行放樣前，先在計算機上利用CAD 軟件繪制出隧洞五寸臺法放樣的橫斷面圖。施12放樣時，由激光點沿激光光束的垂線方向 量取水平距離dx,確定隧洞中線點。確定中線點后此中線點沿鉛垂線方向量取dy,得到隧洞的拱頂高程。最后，根據(jù)隧洞橫斷面的五寸臺尺寸確定隧洞的開挖輪廓線，從而對隧 洞

8、的開挖斷面進行控制。四、注意事項1、儀器安裝時應接牢地線，帶電時不準打開電源后蓋。外接電源電壓要與激光指向儀的額定電壓一致；2、儀器安置點距隧洞掘進工作面一般不應小于70m,以防爆破引起儀器振動或損壞；3、在保證激光光斑清晰和穩(wěn)定的前提下，可延長儀器的指向距離，但不能超過其最 大指向距離：4、儀器安置完畢后，應鎖緊調節(jié)裝置，以免碰動；5、每次使用前須檢查激光光束是否通過檢查點，發(fā)現(xiàn)問題應及時進行調整；6、定期進行檢查測量，并根據(jù)測量結果調整隧洞中線和坡度：7、儀器使用時，嚴禁用眼盯視激光光束，避免傷害眼睛；8、為延長儀器壽命，使用之后要及時關閉電源。五、結束語針對隧洞的斷面尺寸和開挖施工方法，

9、如何快速、及時、準確地提供測量成果，以有 效提高開挖輪廓線放樣的精度和效率，采用何種放樣方法顯得尤為重要。因為在隧洞施工 中，對掌子面開挖輪廓線的放樣是一道關鍵步驟，它直接影響到襯砌質量和施工成本費用, 放樣時間的長短也直接影響到施工進度。利用常規(guī)方法對隧洞斷面進行放樣時，每次放樣 時都需要架設儀器，其放樣時間一般為3040分鐘，甚至更長：而利用激光指向儀結合五 寸臺法的方法對隧洞斷面進行放樣，放樣時間一般為1015分鐘，并且不需要每次放樣均 架設儀器，只需定期進行復核檢查即可，同時減少了測量人員的工作量。由此可知，利用 激光指向儀結合五寸臺法的放樣方法，可以大大縮短放樣時間，并且能有效的控制

10、隧洞掘 進方向，即提高了施工質量，乂加快了施工進度，從而創(chuàng)造更大的經濟效益。參考文獻：1吳小勇。JZY-1A激光腰線(水平)儀在巷(隧)道掘進中的應用J,礦山測量， 2002, (4)。2王平，等。激光指向儀在井下大壓力巷道施工中的應用。煤炭技術，2021, (3) o3付金峰，等。BJZTII型激光指向儀的誤差分析J。礦山測量，2000, (1) o激光指向儀使用方法和注意事項摘要應用兩種方法均能及時發(fā)現(xiàn)光束偏離，應用第二種方法，相對增加其可靠性, 因其仍有一層保護，保險系數(shù)相對增大。第一種方法必須有負責任的班組長和工程技術 人員及施工隊伍，及時放下幾處中線進行檢查，也完全可以避免因線動造成

11、施工偏差。 綜上所述，我礦宏泰二隊項目部使用激光指向儀，取得較好成績。宏泰19隊和20隊在 施工14#層2705和14#層5705期間，在沿導向層掘進中，每次延線保證不低于90- 120米，而第二次延線后與激光偏差均小于30OL,取得令人滿意的效果。隨著科學技術的進一步發(fā)展，激光指向儀至煤礦巷道施工的普遍應用，是一項重大 的技術延深，不僅減輕了工人重復勞動，而且具有一目了然的功效，防止因人為目測照 線產生的偏差，造成巷道施工質量難以達到標準化要求，為此，現(xiàn)將我礦在激光指向儀 使用方面的若干方法和注意事項及有關規(guī)定介紹如下：一、對礦用激光指向儀的技術要求1、應滿足礦井的防火要求。2、儀器穩(wěn)定性可靠，各個調節(jié)螺旋應有固定裝置。3、為了減少激光光束發(fā)射角、激光光斑大小適宜，參數(shù)選擇在200米范圍內，光斑 不大于土2030。14、有與煤礦所需設備供電匹配，輸入電壓有±20%的波動范圍。5、儀器重量輕、體積小，安裝便利，操作簡易，