隧洞中利用激光指向仪快速放样开挖断面

1、隧洞中利用激光指向仪快速放样开挖断面摘要：介绍YBT-A型激光指向仪在水工隧洞施工中的安装、调试方法，在直线隧洞中 的应用及注意事项。关键词：水工隧洞；激光指向仪；五寸台法：放样一、前言 水工隧洞是指在山体中或地下开凿的过水洞，可用于灌溉、发电、供水、 泄水、输水、施工导流和通航。隧洞洞身断面多为圆形、城门洞形或马蹄形，其断面较一 般公路、铁路隧道断面更为狭小(如本人目前从事的工程为2. 5mX2. 5m马蹄形输水隧 洞)，给洞内施工造成极大不便，同时也给洞内施工测量增加了一定难度。隧洞中光线弱、 空间小、气象差、红外线测量仪器的反射信号太弱等不利的测量条件都会对测量放样的时 间产生较大的影响

2、。但若测量工作占用时间过长，将直接影响工程进度和经济效益，这就 要求在进行隧洞施工测量时，必须要快速、准确、及时，有效控制隧洞掘进方向，并有效 控制隧洞的超欠挖。用常规方法进行隧洞测量时，需要洞内停工、通风并加强照明，占用了宝贵的洞内施 工时间。近年来，随着激光技术的不断发展，激光指向仪在地下工程中已经得到了广泛的 应用。由于激光具有良好的方向性，发散角很小，能以大致恒定的光束直线传播相当长的 距离，所以它就成为地下工程施工中一种良好的指向工具。目前，激光指向仪已被广泛应 用F指示地下工程掘进的中心线和坡度线中，它具有体积小、重量轻、结构简单、光束质 量好、工作稳定、安装调试方便等优点。在隧洞

3、中合理使用激光指向仪，能大大提高隧洞 施工质量和速度。本文主要介绍激光指向仪在隧洞直线部分的应用方法。二、激光指向仪的安装和调试1、激光指向仪的安装YBJ-A隔爆型激光指向仪采用悬挂方式安置在隧洞内的锚杆上，其技术参数为： 有 效射程：600800m可调光斑直径：V50mm(600800m处) 工作电压：DC3V水平调节距离: 15mm 水平调节角度：2±5°垂直调节角度：25°工作环境温度：-2040重量:4. 5kg 激光指向仪既可以安装在隧洞顶部，也可以安装在隧洞边墙上，因为输水隧洞断 面空间狭小，为避免施工过程中发生碰动或施工人员随意操作，所以选择将激光指

4、向仪安 装在隧洞顶部中线处或中线附近。安装在中线处时，激光光束与隧洞中线重合；安装在中线附近时, 应使激光光束与隧洞中线平行。如图一所示：图1安装前需事先在隧洞顶部安装2根直径为22mm的锚杆，埋设深度不宜小于50cm,锚 杆间距为30"40cm即可，锚杆外露的长度以不影响激光指向仪的安装、调试和洞内施工即 可。待锚杆稳定后方可按图1所示的方法安装激光指向仪。将激光指向仪通过接合器悬挂 在锚杆下方并固定，再用拉杆将两根锚杆连接在一起，以增强激光指向仪的稳定性。2、激光指向仪的调试激光指向仪安装好后，接通电源，使激光光束照射到掌子面上，调整激光指向仪上的 竖直水平调节器，使激光光束与隧

5、洞中线大致平行。在隧洞内控制点上安置具有免棱镜功能的全站仪，测定图1中激光指向仪尾部的中心 点A的三维坐标(XA, YA, ZA),计算点A距隧洞中线的偏距dxA及A点与其所在里程的 隧洞顶点间的高差dyA,然后测定学子面上激光点B的三维坐标(XB, YB, ZB),并计算 dxB、 dyBo则竖直方向修正值为 dy=dyA-dyB水平方向修正值为 dx=dxA_dxB根据修正值，调整激光指向仪的水平、竖直调节器，使激光点在水平、竖直方向分别 移动dx、dy。重新测定激光点B的三维坐标，直至和dx均等于0,此时应再次 测定点A的三维坐标，重新计算dx、Ady,如dx、均等于0则调试结束，如不为

6、 零，则需重复上述步骤，直至满足要求为止。调试完成后在激光指向仪和隧洞掌子面之间 设置检查点，要求激光光束通过该检查点。激光指向仪经过调试后，满足了激光光束与隧洞中线平行或重合，激光光束的坡度与 隧洞坡度一致的条件。所以任意断面上激光点和隧洞中线的距离dx、激光点和隧洞拱顶间 的高差dy均为定值，如图2所示。激光指向仪的指向误差主要来源于激光光束标定误差和激光光斑的直径大小。激光光 束的标定误差受控制点点位误差和全站仪测量误差的共同影响。在激光指向仪调试过程中, 应使全站仪严格对中，同时将激光光斑调至最清晰，最小状态，以减小对激光指向仪的指 向精度的影响(使用精度为2的全站仪进行测量，激光指向

7、仪的指向误差不超过 ±30mm) o三、利用激光指向仪结合五寸台法放样开挖断面五寸台法是施工放样中常用的放样方法，具体做法为从隧洞顶部向下每间隔50cm绘 制一条水平线，然后标注出每条水平线从隧洞中线到开挖边线的横向支距，所有支距端点 的连线即为隧洞断面开挖的轮廓线。利用激光指向仪结合五寸台法的方法对隧洞断面进行放样前，先在计算机上利用CAD 软件绘制出隧洞五寸台法放样的横断面图。施12放样时，由激光点沿激光光束的垂线方向 量取水平距离dx,确定隧洞中线点。确定中线点后此中线点沿铅垂线方向量取dy,得到隧洞的拱顶高程。最后，根据隧洞横断面的五寸台尺寸确定隧洞的开挖轮廓线，从而对隧 洞

8、的开挖断面进行控制。四、注意事项1、仪器安装时应接牢地线，带电时不准打开电源后盖。外接电源电压要与激光指向仪的额定电压一致；2、仪器安置点距隧洞掘进工作面一般不应小于70m,以防爆破引起仪器振动或损坏；3、在保证激光光斑清晰和稳定的前提下，可延长仪器的指向距离，但不能超过其最 大指向距离：4、仪器安置完毕后，应锁紧调节装置，以免碰动；5、每次使用前须检查激光光束是否通过检查点，发现问题应及时进行调整；6、定期进行检查测量，并根据测量结果调整隧洞中线和坡度：7、仪器使用时，严禁用眼盯视激光光束，避免伤害眼睛；8、为延长仪器寿命，使用之后要及时关闭电源。五、结束语针对隧洞的断面尺寸和开挖施工方法，

9、如何快速、及时、准确地提供测量成果，以有 效提高开挖轮廓线放样的精度和效率，采用何种放样方法显得尤为重要。因为在隧洞施工 中，对掌子面开挖轮廓线的放样是一道关键步骤，它直接影响到衬砌质量和施工成本费用, 放样时间的长短也直接影响到施工进度。利用常规方法对隧洞断面进行放样时，每次放样 时都需要架设仪器，其放样时间一般为3040分钟，甚至更长：而利用激光指向仪结合五 寸台法的方法对隧洞断面进行放样，放样时间一般为1015分钟，并且不需要每次放样均 架设仪器，只需定期进行复核检查即可，同时减少了测量人员的工作量。由此可知，利用 激光指向仪结合五寸台法的放样方法，可以大大缩短放样时间，并且能有效的控制

10、隧洞掘 进方向，即提高了施工质量，乂加快了施工进度，从而创造更大的经济效益。参考文献：1吴小勇。JZY-1A激光腰线(水平)仪在巷(隧)道掘进中的应用J,矿山测量， 2002, (4)。2王平，等。激光指向仪在井下大压力巷道施工中的应用。煤炭技术，2021, (3) o3付金峰，等。BJZTII型激光指向仪的误差分析J。矿山测量，2000, (1) o激光指向仪使用方法和注意事项摘要应用两种方法均能及时发现光束偏离，应用第二种方法，相对增加其可靠性, 因其仍有一层保护，保险系数相对增大。第一种方法必须有负责任的班组长和工程技术 人员及施工队伍，及时放下几处中线进行检查，也完全可以避免因线动造成

11、施工偏差。 综上所述，我矿宏泰二队项目部使用激光指向仪，取得较好成绩。宏泰19队和20队在 施工14#层2705和14#层5705期间，在沿导向层掘进中，每次延线保证不低于90- 120米，而第二次延线后与激光偏差均小于30OL,取得令人满意的效果。随着科学技术的进一步发展，激光指向仪至煤矿巷道施工的普遍应用，是一项重大 的技术延深，不仅减轻了工人重复劳动，而且具有一目了然的功效，防止因人为目测照 线产生的偏差，造成巷道施工质量难以达到标准化要求，为此，现将我矿在激光指向仪 使用方面的若干方法和注意事项及有关规定介绍如下：一、对矿用激光指向仪的技术要求1、应满足矿井的防火要求。2、仪器稳定性可靠，各个调节螺旋应有固定装置。3、为了减少激光光束发射角、激光光斑大小适宜，参数选择在200米范围内，光斑 不大于土2030。14、有与煤矿所需设备供电匹配，输入电压有±20%的波动范围。5、仪器重量轻、体积小，安装便利，操作简易，