FARO三维激光扫描技术为轨道交通工程提供更高效的支持

轨道交通施工与运营过程中的隧道形变检测与监测是北京城建勘测设计研究院的主要工作内容之一,提供确保项目安全的独立评估是他们经常从事的一项工作。“我们专门从事岩土工程、尤其是轨道交通和土建工程项目的勘察和测绘工作,”北京城建勘测设计研究院开发工程师张蕴明先生说。“我们与客户共同磋商,经常应客户的要求帮助开展与地质灾害有关的监控、监督、测试和风险评估。

建设北京地铁六号线

为完成工作项目,北京城建勘测设计研究院应用了各种先进的测绘技术,三维激光扫描技术就是其中之一。这项创新技术首先出现于上世纪九十年代中期,它重新定义行业标准并为用户提供新技术来取得更多的成就。北京城建勘测设计研究院不假思索选择了三维激光扫描技术。“我们一直在寻找新的技术应用来保持我们的领先地位,”张先生说,“早在 2010 年,我们通过一家业内伙伴得知了 FARO Laser Scanner Focus3D。我们相信它能为我们的项目提供帮助,因此决定投资购买该设备。”


利用轻质的 FARO Laser Scanner Focus3D 扫描隧道断面
监控地铁隧道

北京城建勘测设计研究院的许多项目都需要该团队勘探、测量和检查地铁轨道及隧道。为了检测潜在的不稳定迹象和防止造成任何环境影响,需要对隧道围面进行合理的监控。利用该团队所进行的分析,可以对地铁隧道进行相应的加固和处理,来确保结构的稳定性。收敛测量是评估稳定性条件最常用的方法,这体现于隧道直径和周长的变化。北京城建勘测设计研究院主要使用 Focus3D 来获取指定断面的扫描数据,并对这些数据进行后处理,来检查随着时间推移所产生的任何偏差。

Focus3D 是一款高速激光扫描仪,每秒可收集 976,000 个测量点,精度可以精确到毫米,能够在数分钟内创建精确的虚拟实境拷贝。对于北京城建勘测设计研究院而言,这比过去所用的收敛监控方法先进得多。“过去,我们使用变形测定仪来人工测量单一轴线上的移动,或者使用全站仪来获取分析数据,”张先生解释称,“这些设备价格虽然相对便宜,但我们无法利用它们来发挥我们的最大潜力。”


生产率更高,细节更丰富

北京城建勘测设计研究院所原来采用的数据获取方法有许多局限性。例如,进行测量时需要耗费较长的时间。“使用全站仪来收集数据时,该团队需要花费多达 8 小时的时间,”张先生提到,“这甚至不包括处理和分析信息所花费的时间。然而,利用 Focus3D, 我们只需大约 3-4 个小时。”

其他应用

作为一家高瞻远瞩的机构,北京城建勘测设计研究院不断地寻找应用 Focus3D的新方法。除了隧道收敛检测以外,他们还使用 Focus3D 检测建筑结构、进行虚拟实境演示和构建三维系统。张先生总结称,“我们希望有更多的机会使用这款功能强大的工具。从事文物保护项目的同事也发现 Focus3D 极为有用且易于操作。这项投资已经获得了回报,我们期待着这项技术的下一次升级。”


利用轻质的 FARO Laser Scanner Focus3D 扫描隧道断面

另外,利用隧道收敛仪或全站仪所收集的数据是不完全的,因为该团队只能测量有限数量的离散点并且不得不对其他的点作出推断。因此,指示不稳定性或变形的关键数据点经常被漏检。“在使用 Focus3D 之前,我们从来无法获得如此详细的数据,” 张先生透露称,“现在,我们能够在 25 米的扫描距离内获得高度精确的扫描数据,并且偏差不足 2 毫米。”利用 Focus3D, 北京城建勘测设计研究院设法提高了生产率和精确度。该团队还能够为其客户生成更佳的报告,包括隧道横断面、柱状图和三维模型输出档案。另外, Focus3D 的便携性也让北京城建勘测设计研究院受益良多。Focus3D 的体积仅为 240 x 200 x 100 立方毫米,重量仅为 0.5 公斤,为该团队提供了极大便利。作为一个独立解决方案,该设备在使用时不需要连接外部设备,因此无需将任何额外的设备运至扫描点。
关于北京城建勘测设计研究院有限责任公司

北京城建勘测设计研究院成立于1958年,是新中国成立以来最早获得岩土工程勘察甲级资质证书的单位。

作为中国最早开展地铁勘测业务的大型企业,该公司专门从事铁路运输和土木建筑项目,所提供的服务包括咨询、勘测、监控、监督、试验以及地质灾害风险评估。

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