《三维激光扫描隧道断面检测技术规程》

ICS号

CCS号

团体标准

T/CHTSXXXXX-XXXX

三维激光扫描隧道断面检测技术规程

TechnicalCodeforTunnelSectionDetectionBasedon

3DLaserScanning

（征求意见稿）

xxxx-xx-xx发布xxxx-xx-xx实施

中国公路学会发布

目次

1总则.........................................................................................................................................1

2术语.........................................................................................................................................2

3基本规定................................................................................................................................4

3.1空间坐标系统.............................................................................................................4

3.2时间系统.....................................................................................................................4

3.3点云精度.....................................................................................................................4

3.4仪器类型.....................................................................................................................4

3.5平台搭建.....................................................................................................................5

3.6工作环境.....................................................................................................................6

3.7工作流程.....................................................................................................................6

4检测技术................................................................................................................................7

4.1一般规定.....................................................................................................................7

4.2技术资料收集.............................................................................................................7

4.3仪器准备.....................................................................................................................7

4.4人员准备.....................................................................................................................8

4.5现场勘测.....................................................................................................................8

4.6方案设计.....................................................................................................................8

5数据采集................................................................................................................................8

5.1一般规定.....................................................................................................................8

5.2采集流程.....................................................................................................................9

5.2作业准备.....................................................................................................................9

5.3控制点布测.................................................................................................................9

5.4扫描站布设...............................................................................................................10

5.5标靶球布设...............................................................................................................11

5.6点云数据采集...........................................................................................................11

6数据预处理..........................................................................................................................13

6.1一般规定...................................................................................................................13

6.2点云编辑....................................................................................................................13

6.3点云配准与拼接.......................................................................................................13

6.4坐标系转换...............................................................................................................14

6.5降噪与抽稀...............................................................................................................14

6.6点云数据导出...........................................................................................................14

7成果分析与归档..................................................................................................................15

7.1一般规定...................................................................................................................15

7.2文件上传...................................................................................................................15

7.3文件切割...................................................................................................................16

7.4数据计算...................................................................................................................16

7.5计算结果存储与展示...............................................................................................19

7.6报告生成...................................................................................................................19

7.7成果归档...................................................................................................................20

附录A控制标靶制作及要求................................................................................................21

附录B现场扫描原始记录表................................................................................................22

附录C开挖断面检测成果表................................................................................................23

附录D初支断面检测成果表................................................................................................24

附录E二次衬砌断面检测成果表.........................................................................................25

附录F实操案例.....................................................................................................................26

用词说明..................................................................................................................................34

三维激光扫描隧道断面检测技术规程

1总则

1.0.1为规范三维激光扫描隧道断面检测的技术要求，提高隧道断面检测质量，制定本

规程。

1.0.2本规程适用于三维激光扫描的隧道断面检测，包括矿山法开挖的施工隧道的开挖

断面检测、初支断面检测和二衬断面检测以及运营隧道断面净空检测。

1.0.3盾构隧道、明挖隧道的三维激光扫描断面检测亦可参照本规程执行。

1.0.4断面检测的参数要求，除应符合本规程的规定外，尚应符合国家现行有关规范、

规程及标准的规定。

1

2术语

CHZ3017-2015界定的以及下列术语与和定义适应于本标准。

2.0.1三维激光扫描技术3Dlaserscanningtechnology

一种采用高频率的激光非接触的捕捉物体表面三维坐标、反射光强度等多种信息的主动

测量技术。

2.0.2点云pointcloud

以离散、不规则方式分布在三维空间中的点的集合。

2.0.3三维激光点云3Dlaserpointcloud

通过三维激光扫描技术扫描获得的点云。

2.0.4点云配准pointcloudregistration

将不在同一坐标系下的点云数据变换至同一坐标系下的过程。

2.0.5特征点featurepoints

在点云中便于识别选取的结构角点、线状结构交叉点等。

2.0.6平曲线flatcurve

指隧道在平面线形中路线转向处曲线的总称，连接两直线间的线，包括圆曲线和缓和曲

线。

2.0.7竖曲线verticalcurve

指隧道在线路纵断面上，以变坡点为交点，连接两相邻坡段的曲线，其包括凸形和凹形

两种。

2.0.8隧道设计内轮廓线tunneldesigninnercontourline

指设计确定的隧道净空断面和隧道支护或衬砌尺寸线。

2

2.0.9隧道实际内轮廓线tunnelactualinnercontourline

指隧道支护或衬砌完成后的内空截面的周边线。

2.0.10隧道断面设计坐标系tunnelsectiondesigncoordinatesystem

以设计隧道断面图中拱部所在圆弧段的圆心为原点，水平方向为x轴，竖直方向为y

轴的平面直角坐标系。

2.0.11隧道断面轴心偏差Axialdeviationoftunnelsection

实际隧道断面轴心与设计轴心在隧道断面设计坐标系中各坐标分量上的差值。

3

3基本规定

3.1空间坐标系统

3.1.1施工隧道三维激光扫描断面检测工作应采用隧道施工控制坐标系，采用自定义坐

标系时应与隧道施工控制坐标系建立联系。

条文说明

隧道施工一般采用大地坐标系作为隧道施工控制坐标系，以便于隧道断面点云数据的提

取和减少计算误差的传递。

3.1.2运营隧道三维激光扫描断面检测工作宜采用隧道施工控制坐标系，条件不允许时

可采用独立坐标系。

3.1.3三维激光扫描隧道断面检测参数计算宜采用隧道断面设计坐标系。

条文说明

隧道断面检测需依据设计断面轮廓进行参数计算，实际工作一般使用隧道断面内轮廓设

计图中各圆的半径、圆心位置、圆心角、拱部所在圆圆心与测设线之间的垂直距离、拱部所

在圆圆心与地面标高之间的垂直距离要素将设计断面轮廓运用到隧道断面设计坐标系下。

3.2时间系统

三维激光扫描隧道断面检测工作的日期应采用公元纪年，时间应采用北京时间。

3.3点云精度

3.3.1点云特征点间距中误差≤5mm；

3.3.2点云最大点间距≤5mm。

3.4仪器类型

3.4.1三维激光扫描隧道断面检测工作宜采用地面三维激光扫描仪进行隧道断面数据的

采集，地面三维激光扫描仪技术要求宜符合表3.4.1要求：

表3.4.1三维激光扫描仪主要技术要求

有效点云范围≥50m

扫描速率（万点/秒）≥1

4

视场范围垂直：0~300°、水平：0~360°

角度分辨率≥20″

距离分辨率1mm

激光等级1级

内存≥16G

工作时长>3小时（内部电池供电）

温度范围-10~45℃（工作），-20~50℃（存储）

保护级别IP53

3.5平台搭建

3.5.1三维激光扫描隧道断面检测点云文件及相关信息宜上传至软件或网络平台系统进

行数据处理，完成断面检测工作。

3.5.2三维激光扫描隧道断面检测系统软件性能宜符合表3.5.2要求：

表3.5.2平台搭建软件性能

兼容性适配多个操作系统

1支持用户角色管理；

2支持多种类型文件上传；

3支持上传文件的新增、搜索、修改与删除；

基础功能4支持上传数据的调用与展示；

5支持超大点云文件页面渲染；

6支持点云文件自动处理，并生成检测报告；

7支持历史文件回滚；

包括但不限于文件上传、文件切割、数据计算、结

系统功能果储存、计算结果展示、报告生成、报警判断等功能;

注：可根据实际需求选配基础功能和系统功能。

3.5.3三维激光扫描隧道断面检测系统硬件指标宜符合表3.5.3要求：

表3.5.3平台搭建主要硬件指标

cpu优于i5处理器

内存≥4G

5

显存≥2G

带宽≥10M

3.6工作环境

3.6.1三维激光扫描隧道断面检测工作环境应满足以下条件：

1隧道被检测段落灰尘浓度不宜过高；

2隧道被检测段落不宜存在露水、涌水等情况；

3隧道被检测段落能见度不宜过低；

4隧道被检测段落应确保在仪器扫描视场范围内不被大范围遮挡。

3.7工作流程

3.7.1三维激光扫描隧道断面检测工作应包括技术准备、数据采集、数据预处理、成果

分析与归档。

6

4检测技术

4.1一般规定

4.1.1三维激光扫描隧道断面检测工作前应进行技术准备，对已有资料进行补充。

4.1.2技术准备包括技术资料收集、仪器准备、人员准备、现场勘测、方案设计。

4.2技术资料收集

4.2.1三维激光扫描隧道断面检测工作应收集以下技术资料：

1隧道被扫描段落所在平曲线及相邻曲线的平曲线要素值；

2隧道被扫描段落所在竖曲线及相邻竖曲线的竖曲线要素；

3隧道断面内轮廓设计图及相关设计参数；

4隧道被扫描段落围岩情况及对应围岩等级下的复合衬砌设计图，复合衬砌设计图应包

括初支厚度、二衬厚度及预留变形量；

5隧道施工控制测量成果表。

4.3仪器准备

4.3.1三维激光扫描仪。用于三维激光扫描隧道断面检测的三维激光扫描仪应符合下列

规定：

1仪器应在检校合格有效期内，且未受到明显碰撞、损坏或在极端使用条件下使用；

2仪器所采用软件应通过测试并在技术主管部门进行备案；

3根据三维激光扫描隧道断面检测工作的要求，可选择符合要求的单一类型三维激光扫

描仪，也可选择符合要求的多种类型三维激光扫描仪混合使用，但应考虑现场实际操作情况

以及数据处理软件的兼容性。

4.3.2控制标靶。控制标靶制作应满足以下要求：

1标靶尺寸大小应根据扫描仪识别能力而定（示例参见附录A）；

2标靶支撑装置宜具有角度条件功能；

3标靶材质不应反射率过高。

7

4.3.3标靶球。标靶球制作要求应符合《地面三维激光扫描作业技术规程》

（CHZ3017-2015）的有关规定。

4.3.4全站仪。用于为三维激光扫描隧道断面检测工作进行坐标转换的全站仪精度应满

足相关设计或规范的要求，全站仪应检定合格且在检定有效期内。

4.4人员准备

4.4.1应至少配备三名专业技术人员，并指定一名负责人；

4.4.2工作人员应经过安全、技术培训，培训合格后方能参与作业。

4.5现场勘测

4.5.1实地了解隧道现场施工情况。

4.5.2需根据测量任务、要求以及现场条件制定三维激光隧道断面检测扫描作业计划，

主要包括扫描仪、配准标靶的选择和扫描站的选择等。

条文说明

三维激光扫描隧道断面检测扫描作业计划应根据隧道类型、扫描段落实际情况、扫描工

作量大小、仪器情况、控制点位置等综合考虑后进行制定。

4.6方案设计

4.6.1方案内容应包括工程概况、检测目的及依据、检测项目和内容、检测指标、仪器

设备、实施方法、检测精度、检测频次、检测信息的记录制度与处理方法等主要内容。

4.6.2应根据项目实际情况合理制定检测方案，并报有关部门批准。

5数据采集

5.1一般规定

5.1.1三维激光扫描隧道断面检测数据采集可分为施工隧道断面检测数据采集与运营隧

道断面检测数据采集。

5.1.2施工隧道断面检测数据采集可分为开挖断面检测数据采集、初支断面检测数据采

集以及二衬断面检测数据采集。

5.1.3进行三维激光扫描隧道断面检测数据采集应符合以下规定：

8

1施工隧道开挖断面应在隧道出渣，开挖面清理完毕后，根据本规程进行断面检测数据

采集；

2施工隧道初支断面应在初支变形趋于稳定后，根据本规程进行断面检测数据采集；

3施工隧道二衬断面应在二衬拆模之后，根据本规程进行断面检测数据采集；

4运营隧道断面检测前应提前与交通主管部门进行备案，并由其对被扫描隧道段落进行

交通管制后，在交通管制时间段内根据本规程进行断面检测数据采集。

5.2采集流程

5.2.1三维激光扫描隧道断面检测数据采集流程包括作业准备、控制点布测、扫描站布

设、标靶布设、设站扫描、外业数据检查、数据导出（图5.2.1）。

图5.2.1三维激光扫描断面检测数据采集流程

条文说明

只有一站的扫描作业，完成定向后可不进行标靶布设。

现场扫描数据检查主要包括检查被检测隧道段落是否扫描完整、是否存在被遮挡以及是

否存在仪器抖动、地面不稳而导致数据异常的情况。

5.2作业准备

5.2.1三维激光扫描隧道断面检测数据采集工作前应满足以下要求：

1确保三维激光扫描仪器各部件及其附件齐全且相互匹配；

2确保仪器电池容量及内存容量能满足作业时间需求；

3宜先进行预扫描，确保仪器可以正常获取数据。

5.3控制点布测

5.3.1三维激光扫描断面检测控制点布测应满足以下要求：

9

1宜采用控制标靶作为控制点;

2控制点宜布设于变形已趋于稳定的隧道段落的隧道壁上；

3控制点数量应保持3个及其以上；

4控制点宜布设在隧道同一断面或相邻断面两侧；

5控制点布设完成后应与现有隧道施工控制点进行联测；

6控制点联测成果应进行保存并归档。

条文说明

控制点联测可通过全站仪或三维激光扫描仪自带测量系统实现，联测成果包括控制点坐

标、点之记以及控制点名称。控制点名称宜以工点名称、所在位置桩号、日期、编号组合的

方式进行命名。

5.3.2长期需使用的控制点应在一定时间周期内对联测结果进行复测，时间间隔不应大

于一周。

5.3.3临时控制点采用球棱镜进行布测，且数量不应少于三个，并确保球棱镜中心之间

三点不共线、四点不共面。

5.4扫描站布设

5.4.1扫描站第一站应布设于控制点附近，仪器与控制点最远距离相对距离不宜超过

15m；

5.4.2通过标靶球进行连续配准的扫描站站数不应大于4站；

5.4.3三维激光扫描隧道断面检测扫描站布设应满足以下要求：

1应根据隧道断面检测工作量以及仪器性能合理设置扫描站站数；

2应合理设置扫描站间距，以确保有效点云密度；

3扫描站应设置于视野开阔、地面稳定的安全区域。

条文说明

通过标靶球进行连续配准的扫描站数大于4站会影响点云配准精度，连续配准扫描站数

超过4站的扫描作业，扫描段落首末两端需布测控制点以提高点云配准精度。

10

5.5标靶球布设

5.5.1三维激光扫描隧道断面检测扫描站布设应满足以下要求：

1标靶球应布设在仪器扫描范围之内；

2标靶球数量至少为三个，且在两测站之间均匀分布；

3多个标靶球中心之间三点不共线、四点不共面；

4宜使两个或多个扫描站之间公共标靶球包围的面积尽量大；

5标靶球应布设于稳定的结构上。

5.6点云数据采集

三维激光扫描隧道断面检测点云数据采集应满足以下要求：

1应根据作业要求及隧道现场实际情况设定三维激光扫描仪参数（采集质量、采集分辨

率等）以确保有效点云密度；

2应根据现场实际情况填写现场扫描原始记录，现场扫描原始记录表格式示例参见附录

B。

3应满足相邻扫描站之间有效点云重叠度不低于30%，困难段落不低于15%；

4扫描站点命名，应符合以下规定：

1）站点命名宜包括隧道工点名称、检测类型（开挖/初支/二衬/运营）、扫描日期

以及编号；

2）隧道开挖断面扫描站点命名宜在以上要求下增加检测部位（上台阶/中台阶/下

台阶）；

3）隧道拱顶名称、扫描段落被检测类型以及检测部位宜选用拼音首字母；

4）同洞口当天两次或者多次同检测类型的站点命名编号依次递增。

5仪器扫描过程中如出现卡顿、死机、断电、抖动等特殊情况，应初始化仪器，重新设

置参数后进行扫描；

6相邻扫描站之间标靶球位置发生改变，应重新进行扫描作业；

7扫描工作完成后应即时检查点云数据的完整性，布设有标靶的站点应同时检查标靶点

云数据的完整性及有效性，对于缺失或异常数据应及时补测；

11

8扫描工作完成后宜即时将数据导出后处理。

12

6数据预处理

6.1一般规定

6.1.1三维激光扫描隧道断面检测点云数据预处理流程包括点云编辑、点云配准与拼接、

坐标系转换、点云数据降噪与抽稀、点云数据导出（图6.1.1）。

图6.1.1三维激光扫描断面检测数据预处理流程

6.1.2应根据扫描点云数据的实际情况进行预处理。

6.2点云编辑

隧道内轮廓内的结构点云数据的宜通过人机交互或有效算法进行点云编辑去除，保留有

效点云数据，粗略剔除多余点云数据。

条文说明

采用算法对隧道内轮廓内的结构进行剔除，应确保所用算法结构识别精度，避免有效点

云被剔除。

6.3点云配准与拼接

6.3.1三维激光扫描隧道断面检测点云数据配准与拼接应满足以下要求：

1点云数据应通过不少于3个同名点建立转换矩阵进行点云配准与拼接；

2配准后最大拼接误差不应超过要求检测精度的1/3;

3点云数据连续配准次数不应超过4次。

条文说明

选用标靶球进行点云配准时，中心坐标可通过球心拟合进行计算获得。

13

6.4坐标系转换

6.4.1拼接完成后三维激光扫描隧道点云数据坐标系转换应符合以下规定：

1应采用均匀分布的控制点作为同名点；

2应通过7参数模型进行坐标系转换，转换时宜固定比例因子；

3转换残差应小于要求检测精度的1/3；

4坐标系转换结果宜为隧道施工的施工控制坐标系。

条文说明

选用控制标靶作为控制点时，点云数据中控制标靶中心的识别可通过角点识别算法进行

实现。

6.5降噪与抽稀

6.5.1降噪与抽稀应符合以下规定：

1点云数据中出现噪点时，应通过滤波或人机交互进行降噪处理；

2应综合考虑硬件设备、软件性能及检测要求，合理设置抽稀参数；

3点云数据抽稀不应影响隧道断面的提取以及标靶的识别。

条文说明

点云数据十分巨大，如果不滤除冗余点云，对其处理将变得十分复杂，点云数据抽稀算

法大致可以分为3类：范围抽稀、反射率抽稀、角度抽稀。

6.6点云数据导出

6.6.1点云数据导出应满足以下规定：

1导出数据文件名宜以隧道段落桩号区间及检测类型（开挖、初支、二衬、运营）组合

的首字母进行命名；

2开挖断面导出点云文件名宜以隧道段落桩号区间、检测类型、检测部位（上台阶/中

台阶/下台阶）组合的首字母进行命名；

3点云数据导出格式宜为.asc/.xyz/.las。

14

7成果分析与归档

7.1一般规定

7.1.1数据处理流程

三维激光扫描隧道断面检测数据处理流程包括文件上传、文件切割、数据计算、结果储

存、计算结果展示、报告生成（图7.1.1）。

图7.1.1数据处理流程

条文说明

三维激光扫描隧道扫描数据除运用于隧道断面检测外还可实现其他功能，包括但不限于

施工隧道的变形监测、施工进度管理，运营隧道的安全病害检测、应急响应等。

7.1.2成果归档要求

三维激光扫描隧道断面检测成果归档要求应符合《地面三维激光扫描作业技术规程》

CHZ3017-2015第9.3.1节要求。

7.2文件上传

7.2.1三维激光扫描隧道断面检测上传文件应包括以下内容：

1隧道断面检测项目基本信息；

2点云文件信息及对应的点云文件；

3数据处理算法文件；

4算法所涉及资料文件（平曲线要素、竖曲线要素、断面设计要素等）。

条文说明

项目基本信息包括项目信息、标段信息、隧道/工点信息、机构信息等。

点云文件信息包括隧道工点名称、文件属性（开挖断面/初支断面/二衬断面/运营隧道断

面）、衬砌类型、围岩级别、预留变形量、外放量、扫描设备、上传设备、断面间隔、开挖

15

线/纵向施工缝高度、起始里程、结束里程、掌子面里程以及工序节点。

算法包括点云切割算法、断面提取算法、表面去噪算法、超欠挖数值计算法、超欠挖面

积计算算法、平均超挖计算算法、轴心偏差计算算法。

7.3文件切割

隧道断面点云数据文件切割应根据任务量要求进行点云数据切割。

条文说明

隧道断面检测任务量要求指隧道断面检测段落的桩号起止要求，点云数据切割结果为起

止桩号间的点云数据。

7.4数据计算

7.4.1断面提取

隧道断面点云数据的提取应满足以下要求：

1应根据隧道的设计资料进行隧道断面点云数据的提取;

2隧道断面点云数据宜根据桩号进行划分；

3隧道断面的点云数据的提取厚度不宜大于2cm；

4隧道断面提取间距间距应以检测要求为前提，综合考虑点云密度、计算效率等因素，

合理设置提取间距。

条文说明

由断面的定义可知，隧道中轴线上某点处的断面与该点处的切线垂直，也即该点处的切

线向量就是该断面的法向量，由此在施工控制坐标系下的点云数据，可以根据隧道线路的设

计资料来提取断面。

隧道控制点丢失的运营隧道可通过二次投影法将隧道点云数据分别向水平方向和竖直

方向进行投影，然后使用RANSAC方法或中值法获取投影后的拟合数据，再分别对其进行

多项式拟合，得到两个方程，确定隧道轴线的三维姿态信息，从而求得隧道某点处的坐标和

切线向量，继而提取出某点所在断面。

不管扫描仪的分辨率多高，测量的点与点之间总会有一定的间隔，所以在实际提取断面

时，该断面并不是严格的平面，而是有一定厚度的平面。

16

7.4.2表面去噪

宜综合使用邻域统计法、距离阈值法、梯度去除法等对隧道断面点云数据进行表面去噪。

条文说明

不论施工隧道还是运营隧道，隧道壁上都有很多附属杂物，如大型设备、管线、钢筋网

片、护栏、风机等。这些附着物会影响断面检测结果，在进行计算前应予以去除。

7.4.3检测参数计算

7.4.3.1三维激光扫描断面检测宜将隧道设计内轮廓断面与实测内轮廓断面在隧道断面

设计坐标系下进行比较分析，计算隧道断面检测的各个参数。

条文说明

同一桩号下，隧道断面设计坐标系中隧道设计内轮廓断面可根据隧道断面设计资料计算

得到，隧道实测内轮廓断面宜通过该桩号的提取断面点云数据对隧道断面设计平面进行投影

得到。

7.4.3.2隧道断面检测参数包括设计面积、实测面积、超/欠挖数值、超/欠挖面积、初支

/二衬厚度、平均超挖和轴心偏差，各参数检测结果宜根据《公路工程质量检验评定标准第

一册土建工程》(JTGF80/1-2017)表10.2.2和表10.6.2进行处理。

条文说明

隧道断面检测具体到检测类型分为开挖断面检测、初支断面检测、初支断面厚度检测、

二衬断面检测、二衬断面厚度检测、运营隧道检测。

开挖断面检测参数包括设计面积、实测面积、超欠挖数值、超/欠挖数值、超/欠挖面积、

欠挖部位以及平均超挖。

初支断面检测参数包括设计面积、实测面积、超挖数值、侵限数值、最大超挖数值、侵

限面积、侵限部位以及轴心偏差。

初支断面厚度检测参数包括设计厚度、实测厚度、实测最大/小厚度。

二衬断面检测参数包括设计面积、实测面积、外放数值、最大外放量、最大侵限、侵限

面积、侵限部位以及轴心偏差。

二衬断面厚度检测参数包括设计厚度、实测厚度、实测最大/小厚度。

运营隧道断面检测参数宜根据检测要求计算。

7.4.3.3报警判断

17

三维激光扫描隧道断面检测宜根据《公路工程质量检验评定标准第一册土建工程》

(JTGF80/1-2017)表10.2.2和表10.6.2内容及业主要求综合设定各检测参数的分梯度报警阈

值。

7.4.3.4超欠挖数值计算

三维激光扫描隧道断面超欠挖数值应按如下公式进行计算：

22

Di(xixk)(yiyk)Rk(1)

式中，Di为第i点云数据的超欠挖量；xk为第i点云数据所在第k个圆弧段的圆心横坐

标；yk为第i点云数据所在第k个圆弧段的圆心纵坐标；xi为第i点云数据的横坐标；yi为

第i点云数据的纵坐标，Rk为第i点云数据所在第k个圆弧段的半径。

条文说明

根据不同围岩等级衬砌类型下的设计断面轮廓面，计算各圆弧段对应的圆心坐标、半径

及起始坐标方位角，计算平面坐标系中点云数据的坐标方位角(取值范围为[-π,π])，并获得第

i点云数据所在的第k个圆弧段，即通过式(1)计算出第i点云数据的超欠挖量。

隧道断面超欠挖值的计算应考虑二衬外放量和预留变形量。

7.4.3.5面积计算

三维激光扫描断面检测面积计算应满足以下要求：

1隧道断面面积的计算宜通过坐标轴、角度积分进行计算求得；

2超挖面积、欠挖/面积应分别计算；

7.4.3.6平均超挖计算

三维激光扫描隧道断面平均超挖分为拱部平均超挖以及边墙平均超挖，并按如下公式进

行计算：

(2)

𝑐�

�=�/�(3)

��

—�=�∙�

式中，d为拱部/边墙平均超挖量，Sci为拱部/边墙超挖面积，Ci为设计拱部/边墙周长，

为拱部/边墙部分对应的圆心角。

7.4.3.7轴心偏差

18

在隧道设计坐标系下，轴心偏差宜通过最小二乘法拟合隧道实测轮廓圆心求得。

条文说明

隧道断面设计坐标系下，设计轴心坐标即为原点坐标（0，0），隧道实测轮廓面点云拟

合的圆心坐标即为该断面下轴心的实际偏差值。

7.5计算结果存储与展示

7.5.1计算结果存储宜满足以下规定：

1不同项目的计算结果应储存至不同的位置；

2同一项目的不同检测断面类型（开挖断面、初支断面、二衬断面以及运营隧道断面）

计算结果应进行分类单独储存。

条文说明

隧道断面检测结果进行储存，防止数据丢失，提高平台数据处理效率。

7.5.2平台计算结果展示宜满足以下规定：

1应进行项目汇总；

2应展示扫描段落整体点云数据；

3应展示隧道断面点云数据；

4应展示断面扫描分析汇总表。

条文说明

项目汇总指汇总网络平台的所有项目，标段，隧道工点和在测断面数等数据。断面扫描

分析汇总指该断面各参数检测结果汇总。

7.6报告生成

7.6.1三维激光扫描隧道断面检测报告生成应满足以下规定：

1检测报告宜包括项目概况、检测依据、仪器设备与实施方法、检测结果与建议以及附

件（检测成果表、现场扫描作业照片等）；

2检测报告应具有独立报告编号；

19

条文说明

开挖断面扫描检测成果表示例参见附录C,初支断面扫描检测成果表示例参见附录D,二

衬断面扫描检测成果表示例参见附录E。

7.7成果归档

7.7.1三维激光扫描隧道断面检测成果归档内容应包括：

1成果清单；

2检测方案；

3断面检测参数计算资料；

4控制点成果（控制点坐标、点之记以及控制点名称）；

5现场扫描原始记录表；

6现场扫描原始文件；

7隧道点云导出文件；

8检测报告。

20

附录A控制标靶制作及要求

规格（单位：mm）说明

尺

寸

（尺寸根据扫描仪识别能力而定）

带有

固定

设装

计置，

图角度

可调

节

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附录B现场扫描原始记录表

表B现场扫描原始记录表

工点名称测量时间

里程范围测量单位

围岩等级/衬砌类型施工单位

工序阶段监理单位

隧道现场扫描平面布置示意图

注：

检测内容扫描设置

里程状态

备注：

观测：复核：审核：

22

附录C开挖断面检测成果表

表C现场扫描原始记录表

工点名称扫描时间

断面里程测量单位

围岩等级/衬

施工单位

砌类型

工序阶段监理单位

检测成果图

图例：

设计面积

开挖断面预警指标规范允许值实测值是否超限

（m2）

实测面积

最大超挖（cm）

（m2）

超挖面积拱部平均线性超挖

（m2）（cm）

侵限面积边墙平均线性超挖

（m2）（cm）

预留变形量

最大欠挖（cm）

（m）

备注：共欠挖处，中心坐标分别为：

观测:复核:

审核:

23

附录D初支断面检测成果表

表D现场扫描原始记录表

工点名称扫描时间

断面里程测量单位

围岩等级/衬砌类型施工单位

工序阶段监理单位

检测成果图

图例：

设计面积

预留变形量（m）

（m2）

轴线偏差

实测面积

最大超挖（cm）

（m2）

超挖面积

最大侵限（cm）

（m2）

预警等级

侵限面积

侵限处数

（m2）

备侵限位置中心坐标为:

注：

观测:复核:

审核:

24

附录E二次衬砌断面检测成果表

表E现场扫描原始记录表

工点名称检测时间

断面里程测量单位

围岩等级/衬砌类

施工单位

型

工序阶段监理单位

检测成果图

图例：

设计面

预留外放量（m）

积（m2）

轴线偏差

实测面

实测最大外放量（cm）

积（m2）

超挖面

最大侵限（cm）

积（m2）

预警等级

侵限面

侵限处数

积（m2）

备侵限位置坐标为:

注：

观测:复核:

审核:

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附录F实操案例

1项目背景

广东省某隧道设计为单洞双线隧道，行车速度350km/h，全长9781m，处于8度地震区。

隧道采用矿山法+盾构法+明挖法施工，设进口、1#斜井和2#斜井3个矿山法工区，出口盾

构和明挖段1个工区。隧址区以剥蚀丘陵为主，地形起伏，局部陡峭，沟谷狭长，多呈“V”

字型，最大埋深约180m，共穿越13条断层破碎带，其中有6条活动断裂带。

2技术准备

2.1技术资料收集

收集该隧道的平曲线要素表、竖曲线要素表、断面设计要素及施工控制测量成果表，具

体如下：

图F2.1-1某隧道平曲线要素表示意图

图F2.1-2某隧道竖曲线要素表示意图

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图F2.1-3某隧道竖曲线要素表示意图

图F2.1-4某隧道施工控制测量成果图

2.2仪器准备

2.2.1三维激光扫描仪

三维激光扫描仪采用测量型三维激光扫描仪Z+FIMAGER5010X，如图F2.2-1所示，

具体参数如表F2.2-1所示。内置陀螺仪、惯导、电力罗盘、GPS传感器等能记录站点位置，

并测站过程中进行数据拼接（点云配准），扫描现场可自动检索实时的扫描数据，配合使用

便携式平板电脑实时回传并接收数据。该三维激光扫描仪还拥有盲区分析，边扫描边拼接数

据等功能和自动标定标识、检查数据质量、检查标识质量、查找补测盲区等全新的工作流程。

图F2.2-1测量型三维激光扫描仪

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表F2.2-1技术参数

测程0.3-187.3米

激光发散度<0.3毫弧度

光束直径约3.5毫米（距离0.1米时）

数据获取速率≤101.6万点/秒

线性误差≤1毫米

视场范围垂直：0~340°，水平：0~360°

角度分辨率垂直：0.0004°，水平：0.0002°

距离分辨率0.1毫米

分辨率0.001度

双轴补偿器测量范围±0.5度

精度<0.007度

激光安全等级1级

工作时长>3小时（内部电池供电）

质量与尺寸286×170×395mm，9.5kg

温度范围-10~45℃（工作），-20~50℃（存储）

保护级别IP53

2.2.2控制标靶

控制标靶使用平面标靶，材质为不锈钢，标靶面采用蚀刻工艺，标靶面大小为

10cm*10cm，实物图如下：

图F2.2-2控制标靶

2.2.3球棱镜

选用球棱镜做为临时控制点，球棱镜半径为5cm，棱镜常数为-34.4mm，实物图如下：

图F2.2-3球棱镜

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2.2.4全站仪

采用徕卡高精度全站仪TS6