激光指向儀在輸水隧道中的應(yīng)用
2012-07-31 來(lái)源：作者：王江 范戎 來(lái)源：中國(guó)論文網(wǎng)
1、引言
菲律賓大馬尼拉供水工程位于首都大馬尼拉東北部的BULACAN地區(qū)，分為AQ-5號(hào)線一期舊混凝土管的修復(fù)、AQ－6輸水管線二期鋼管工程及AQ-4和AQ-5連接段施工。其中AQ-6二期鋼管工程是沿著首都供排水系統(tǒng)的路權(quán)范圍，從釜餾2號(hào)進(jìn)水池至Novaliches下游出口總長(zhǎng)9.881km。一期工程5.5Km己于2005年建成，二期工程主要包括3條（原設(shè)計(jì)6條，設(shè)計(jì)變更后為3條）總長(zhǎng)度為3394m的引水隧洞及總長(zhǎng)度為6487m的引水鋼管；AQ-6一期與AQ-6二期的連接設(shè)施；AQ－6二期與Novaliches入口的連接。三條隧道長(zhǎng)度分別為1#隧道：824m、2#隧道505m、6#隧道2065m。隧道開(kāi)挖斷面為多圓心馬蹄形斷面，開(kāi)挖底寬3.6m，最大開(kāi)挖高度4.6m，砼襯砌后隧洞直徑為3.7m，襯砌厚度25cm。
新建三條隧洞周圍7-10m范圍均為原有老管線，因此按照技術(shù)規(guī)范要求該工程采非爆破式掘進(jìn)開(kāi)挖進(jìn)行施工。由于洞徑小，距離長(zhǎng)，洞內(nèi)通風(fēng)僅僅依靠洞口風(fēng)機(jī)，無(wú)法很好的解決由掘進(jìn)帶來(lái)的粉塵、支護(hù)噴漿粉塵、運(yùn)輸設(shè)備尾氣等帶來(lái)的影響。因此，在光線弱、空間小、氣象差、紅外測(cè)量?jī)x器反射信號(hào)差等條件對(duì)測(cè)量工程師和測(cè)量一起和技術(shù)提出了挑戰(zhàn)。如采用常規(guī)的隧道測(cè)量方法時(shí)，需要洞內(nèi)停工，加強(qiáng)通風(fēng)照明，待洞內(nèi)環(huán)境適合進(jìn)行測(cè)量時(shí)再進(jìn)行測(cè)量放樣。這樣勢(shì)必會(huì)浪費(fèi)很多寶貴的施工時(shí)間，使部分人員設(shè)備窩工，影響施工進(jìn)度及施增加施工成本。激光指向儀安裝調(diào)試簡(jiǎn)單，使用方便，價(jià)格低廉，能指示隧道的中線位置及方向和坡度。在隧道中合理使用激光指向儀，能夠大大的提高施工質(zhì)量和進(jìn)度，減少相應(yīng)的測(cè)量人員工作量，能夠有效的節(jié)約控制施工成本。
2、激光指向儀的安裝
1）本項(xiàng)目采用煤礦專用防爆型激光指向儀-YHJ800,其工作原理及技術(shù)參數(shù)為：
激光指向儀的工作原理是利用紅外線光束兩點(diǎn)定一直線，即可以根據(jù)已知的兩點(diǎn)，定出隧道中線、腰線或其它方便控制開(kāi)挖邊線的特征點(diǎn)，再在此基礎(chǔ)上在掌子面上標(biāo)示出開(kāi)挖邊線。激光指向儀只能用于隧道直線段，不適用于曲線段。
激光指向儀主要技術(shù)參數(shù)：
儀器有效距離為：800m（紅光）、1500m（綠光）
可調(diào)光斑直徑：Φ≤40mm
電壓：（交流）127v—230v、（直流）2v—5v
工作電流：60MA（紅光）、200MA（綠光）
光斑調(diào)節(jié)范圍：水平度±35、垂直度±25
儀器凈重量：2.8kg
環(huán)境溫度：-10℃~+40℃
環(huán)境濕度：≤95
2）激光指向儀的安裝：
指向儀應(yīng)安裝在距施工掌子面不小于30米處，以避免施工機(jī)械振動(dòng)及隧道初期變形而產(chǎn)生較大的位移，激光指向儀可以安裝在腰線處與中線平行，也可以安裝在隧道頂部與中線平行。根據(jù)本隧道施工實(shí)際情況，采用將激光指向儀安裝在兩側(cè)腰線上并對(duì)激光指向儀的支架部分進(jìn)行了改進(jìn)，原廠提供的固定支架，對(duì)安裝要求精度很高，在安裝固定過(guò)程中很難保證光束跟中線平行。因此應(yīng)對(duì)支架進(jìn)行了適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，使激光指示儀在高度上可上下在一定范圍可調(diào)，在左右方向也可在一定范圍內(nèi)可調(diào)；首先利用全站儀由隧道外的測(cè)量控制點(diǎn)做一條導(dǎo)線引入隧道內(nèi)，在距離擬安裝激光指向儀位置大約50m處架設(shè)測(cè)站，先測(cè)出腰線的高度，然后在此高度上，從中心線往腰線量1.85m所確定的點(diǎn)，即為激光指向儀安裝位置，并將其焊接于錨桿上。由于激光指向儀在定位過(guò)程中很難保證光束與中心線平行。因此，為了更好的利用激光指向儀，盡量減少測(cè)量誤差，利用兩點(diǎn)確定一條直線的原理及小孔成像原理，使得激光光束能夠跟中線平行，且在有效距離范圍內(nèi)減小光束的擴(kuò)散，保證投影點(diǎn)的清晰。采用兩塊可活動(dòng)的鋼板，在鋼板中心各鉆一直徑約3mm的小孔，和指向儀安裝方法相同，將兩塊鋼板焊接于腰線高度且距中線同一水平距離上，用儀器找準(zhǔn)兩點(diǎn)的位置，在保證鋼板面與中線絕對(duì)垂直的情況下，使得兩孔的連線平行于中線。鋼板間的距離約45m，激光指向儀與第一鋼板間的距離為3m。
3、激光指向儀的調(diào)試
將固定在支架上的激光指向儀接上電源，微調(diào)指向儀上下左右位置，使其光束穿過(guò)第一塊鋼板的小孔及同時(shí)打在第二塊鋼板小孔，然后旋動(dòng)激光指向儀上的微調(diào)手輪，使光斑同時(shí)穿過(guò)兩塊鋼板中心的小孔，然后鎖定微調(diào)手輪，固緊支架螺桿，銷緊微動(dòng)手輪，避免激光指向儀位移。然后再將激光光斑調(diào)整至最清晰，最小的狀態(tài)。
4、開(kāi)挖輪廓線的確定和控制
左右腰線兩臺(tái)激光指向儀投射到掌子面的兩個(gè)點(diǎn)（如圖1所示），分別為左右的腰線點(diǎn)，并且距中心均為1.85m，用進(jìn)度較為準(zhǔn)確的鋼卷尺校核兩點(diǎn)間的距離應(yīng)為3.7m,這兩點(diǎn)的中點(diǎn)即為隧洞上半圓的圓心，并標(biāo)記該點(diǎn)。再以標(biāo)記點(diǎn)為圓心，以2.38m為半徑即可畫(huà)出上半圓的開(kāi)挖控制邊線，由于本隧道設(shè)計(jì)是多圓心馬蹄形斷面，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，腰線以下左側(cè)的開(kāi)挖邊線則是以右側(cè)的腰線激光投射點(diǎn)為圓心，以4.23m為半徑畫(huà)弧，右側(cè)開(kāi)挖邊線以左側(cè)腰線激光投射點(diǎn)為圓心，以4.23m為半徑畫(huà)弧，弧線上方與上半圓弧線相連接，下方畫(huà)至開(kāi)挖水平面底板面，并在每個(gè)循環(huán)開(kāi)挖前用自噴漆將開(kāi)挖輪廓線繪制于掌子面上，以便于現(xiàn)場(chǎng)施工人員能夠準(zhǔn)確的控制開(kāi)挖，避免超挖欠挖超出規(guī)范允許的要求。
5、使用注意事項(xiàng)
1）激光指向儀應(yīng)罩上外罩，并立上警示牌，以免施工人員不小心碰到儀器。
2）應(yīng)定期對(duì)儀器進(jìn)行維護(hù)，使用時(shí)候發(fā)現(xiàn)光束斷斷續(xù)續(xù)的應(yīng)及時(shí)更換修理。
3）定期校核儀器激光投射點(diǎn)，如誤差超出允許范圍，必須進(jìn)行校核。
4）儀器使用時(shí)，嚴(yán)禁眼鏡直視激光光源，避免傷害眼睛。
5）儀器在不使用的時(shí)候關(guān)閉電源，延長(zhǎng)儀器的使用壽命。
6、結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)本項(xiàng)目最長(zhǎng)隧道6#隧道的貫通誤差（橫向2.2cm、縱向4.7cm、高程2.4cm）進(jìn)行分析，貫通誤差均滿足技術(shù)規(guī)范的精度要求。因此在輸水隧道開(kāi)挖輪廓線的確定和控制測(cè)量放樣施工中，運(yùn)用煤炭專用防爆激光指向儀可以有效的避免了對(duì)隧道正常施工循環(huán)的干擾，大大節(jié)約了時(shí)間，提高了工作效率，降低了勞動(dòng)成本，并能夠有效的控制貫通質(zhì)量，值得在類似工程中推廣應(yīng)用。
