探析激光监测技术在隧道施工中的运用

王朋

（辽宁省有色地质局一〇七队 辽宁 大连 116113）

0 引言

在隧道施工过程中，由于对山地或地质中的岩石进行去除，进而使各岩石之间的受力状态得到改变，其不仅具有一定危险性，同时还具有一定技术性。而传统施工监测技术由于方式老旧，不仅无法达到预期精确程度，而且安全威胁程度较大。针对这一情况，在该施工环节中相关技术人员积极采用激光监测技术，使监测精准程度得到有效提升，安全威胁下降，并且还能促进我国基础建设事业良好发展。

1 激光监测技术分析及人员使用要求

在分析隧道施工中激光监测技术运用问题时，相关技术人员需要对该技术以及人员使用要求进行详细研究，以此保证该技术的各项优势能够得到充分发挥。在这一问题中，主要分为技术分析和人员使用要求两部分：

第一，激光监测技术分析。该技术主要由激光测距原理和激光测位移原理作为主要支撑。其中，激光测距原理为：激光二极管对目标发射激光脉冲，在散射过后部分激光会被反射到接收器中，进而根据所接收的激光强度以及所经历的时间进行距离分析，最后结论出测试工作的具体结果，由于激光监测技术具有该原理，所以激光监测技术在当前被普遍用于测试距离的施工环节中，其不仅具有一定的方便性，同时还拥有相当高的准确性和合理性。与传统测量方式相比，技术不仅在人员投入上给予节省，同时还减少不必要的财力浪费。

激光测位移原理便是通过激光发射器所释放出的信号，在被测空间内进行散播，而经物体反射后信号被设备上的信号接收器所收集，进而在设备内部的CCD 线性相机进行相应处理，通过不同视角下所看到的光电实施数据分析，并根据角度、已知激光、相机位置等因素，总结出传感器与被测量物体之间的距离。

同时，工作人员职业素养问题也与激光测试工作的质量存在直接关系，所以管理者也应当对该问题给予一定的重视，以此保证激光测量工作的质量能够得到有效提升。期间，可以通过积极开展内部教育活动，用以提升工作人员的职业素养。

2 隧道施工中激光监测技术的运用

2.1 拱顶沉降中激光监测运用

在隧道施工过程中，拱顶沉降测量技术在整体施工环节里，不仅具有一定的技术性，同时还能有效确保施工技术人员对拱顶参数的管控。首先，技术人员需要对施工现场监测界面的拱顶处设置一个水平板，而水平板位置的选择，需要技术人员根据施工现场实际情况，并结合后期各项施工环节的技术要求进行科学、合理的制定，不仅要满足测量工作的精度需求，同时还要保证施工的流畅性。其次，在拱顶与地面位置的中间墙壁上布设一个激光位移传感器，用来测试拱顶上水平板与激光位移传感器之间的直线距离。最后，需要将电子全站仪放置于拱顶水平板与墙壁上激光位移传感器之间，保证其三者处于对称进而形成三角形位置，使用电子全站仪测量出与拱顶水平板以及拱腰激光位移传感器之间的垂直距离。

测量状态形成等腰三角形，所以其沉降变化量的计算方式为：h=CA-CE/CA*AB。

2.2 净空收敛激光监测的原理

在激光监测过程中，拱顶与地面位置中间墙壁上的激光位移传感器所放射出的光纤进行水平照射，之后设备再根据监测光线的往返情况计算出相应的相位差。根据相位差、光的波长等因素，计算出激光位移传感器与测量点之间的实际距离，再通过激光位移传感器初始的净空距离和施工现场实际情况中的隧道净空距离，计算出该条隧道的收敛值。而在这一过程中，激光位移传感器便很好的运用到上述激光测位移原理对相关目标进行测量，同时也凸显出激光位移测量在激光测量技术中的重要性。而该测量技术总体有技术优势：

第一，激光测量技术实现实时测量。该测量技术方式实现施工环节测量工作的在线实时测量，同时与传统测量方式相比，该技术方式具有高效率的特点。测量人员可根据对设备的测量时间进行设置，进而让设备实时自主测量，其最短频率可调设到15min 测量一次，并且该项测量技术还能实现同时多截面测量。

第二，对现场要求低。由于激光测量技术单纯要求水平板、位移传感器、电子全站仪三种测量设备的放置准确性，同时还利用激光测量的便利性，所以该测量技术对施工环境的要求较低，以此体现出该测量技术的便捷性、方便性和科学性。

第三，保证数据真实。由于激光监测技术可以设置为自行工作模式，所以在测量过程中无需人工操作，进而消除了工作期间人员对数据造假的可能，以此保证测量数据的真实性。

2.3 用激光指示隧道掘进方向

在隧道施工期间，为确保施工质量能够达到预期成效，同时保证隧道挖掘方向符合设计和测量标准，施工人员需要在激光光束的指示下进行挖掘作业。而在挖掘过程中，也需要根据实际施工情况，制定激光测量位置，其主要分为直线隧道和曲线隧道两种情况。

第一，直线隧道。在挖掘施工前，技术人员需要打开激光测量设备的光束开关，将其光束照射方向与隧道中线保持一致便可开始施工。而在施工过程中，激光指示光束便可以很好的为施工人员提供高度、方向等方面的参考依据。在施工后期，若遇到隧道坡度时，技术人员可将激光监测设备的调整到相应位置上，保障激光光束与坡度中线保持一致时，便可开始施工挖掘。

第二，曲线隧道。与直线隧道挖掘方式相同，挖掘前期需要技术人员将监测光束的方向调整与隧道中线一致的水平，之后当挖掘到曲线阶段时，需要将激光监测设备调整相应的位置上，保证光束方向达到标准时，施工人员方可继续挖掘[2]。

3 结语

综上所述，激光监测技术在隧道施工环节中有着重要作用，其不仅能够保证工程测量的准确性，同时还能保障挖掘工作的总体质量，所以该监测技术具有一定的重要性和必要性。对隧道施工中的激光监测技术不断进行研究，在提升测量结果准确度的同时，还能促进我国基建事业的未来良好发展。