隧道施工中的超欠挖控制一直是隧道施工必不可少的控制环节，隧道超欠挖的控制好坏不仅直接影响到现场施工质量，更与施工单位的经济效益密不可分，及时的测量分析现场隧道超欠挖情况，控制超挖，节约成本的同时，杜绝因欠挖引起的二衬厚度不足等质量问题。本文结合三维激光扫描仪在现场隧道施工中的应用情况，为以后的隧道超欠挖控制测量提供参考。

1．三维扫描仪原理

三维激光扫描是利用激光测距的原理，通过记录被测物体表面大量的密集的点的三维坐标、反射率和纹理等信息，可快速复建出被测目标的三维模型及线、面、体等各种图件数据。三维激光扫描系统包含数据采集的硬件部分和数据处理的软件部分。根据其测量方式，三维扫描仪又可分为脉冲式和相位式。

2．传统测量手段与三维激光扫描对比

2.1传统测量

采用全站仪对隧道开挖轮廓进行测量，获取的为单点数据，通过对数据分析与设计开挖轮廓作出对比，得出隧道的超欠挖情况。由于受仪器和分析软件的限制，存在着工作量大，数据分析不全面，无法满足现有施工工艺要求，测量点位不密集，点位间隔过大，虽然所测点位未存在欠挖，但是点位间隔间存在的欠挖无法及时发现，从而而造成欠挖位置未能及时发现。

2.2三维激光扫描仪测量

可连续、自动、快速的收集大量的目标物表面三维点数据，即点云（PointClouds），因此相较传统测量有许多优势，如1）数据获取速度快，实时性强；2）数据量大，精度高；3）主动性强，能全天候工作；4）全数字特性，信息传输、加工、表达容易。它的工作过程实际上就是不断的数据采集和处理过程，通过具有一定分辨率的空间点所组成的点云图来表达系统对目标物表面发的采集结果。

3．三维激光扫描仪技术参数

三维激光扫描仪通过发射的不可见激光束对物体表面进行快速测量，本次使用的是法如350 premium三维激光扫描仪。主要技术参数如下：方法：相位式扫描，单站最大扫描距离350m，最小射程：0.3m，测距误差：≤1mm，分辨率范围：0.1mm，数据采集速率：200万点云/秒，数据扫描分辨率：垂直视场：320°，水平视野：360°，扫描时间：1-2分钟。

4．三维激光扫描仪外业采集

首先对需要进行检测的二衬断面进行三维激光扫描，每一站摆站间距大约为10-15米，并在扫描过程中标记好控制点位置，可以使用现有的控制点或者贴标靶纸然后用全站仪采集坐标。

采集完成后将数据导入法如scene预处理软件，对原始数据进行自动处理及拼接，拼接完成后根据采集到的坐标进行坐标转换，转换完成后导出点云数据。

5．三维激光扫描仪内业数据处理

本次内业数据处理采用的团建支持各种隧道施工工法和施工阶段。该系统由软硬件共同构成，软件配合和引导高精度测量硬件设备，高效、精准完成各个施工阶段的测量作业任务，，不但显著提高了数据采集和分析的效率和精度，而且在隧道掘进引导、高密度扫描断面超欠挖分析、精细化开挖方量分析、衬砌厚度分析、岩土工程监测分析和隧道竣工资料存档等方面有优秀表现。

6.导入点云

双击：测量数据→平导初支→点击点云右键导入点云：

6.点云线扫描2D和3D分析

点云导入成功后下一步进行点云的分析处理，先做点云的投影分析 点击项目目录：分析→增加点云分析：

如图所示，灰色的小方框表示这一段有数据，右侧是理论断面，选中有数据的里程右键 点击：处理选择的，等待便可即可完成投影处理。 处理好的界面如下图所示，灰色的小方框变成绿色，表示投影处理完成；如果当数据发 生变化或设置参数改变，颜色会变成红色，需要重新处理。 左下角选项，可以选择彩色偏差图，中间粉红色表示鼠标当前放的里程位置，右侧实时显示当前里程的超欠挖的里程分析，下图所示：

6.2断面分析

点击项目目录：分析→新增断面分析→选择分析类型实测 VS 设计

6.3断面成果导出

选择断面→右键→图形报告→保存（图片或者 PDF 格式）

6.4超欠挖方量计算

选择断面→右键→文本报告→保存（EXCEL 或者 PDF 格式）

7.总结

通过与传统方式对比，结合现场的应用情况，三维激光扫描仪在隧道超欠挖控制方面具有更准确、快速、全面的特点，对隧道的超欠挖控制也更全面，避免了因传统测量存在盲区导致的欠挖不能发现的弊端。随着科技的发展，三维激光隧道扫描将更广泛的应用于高铁隧道的施工，为高铁隧道的施工超欠挖控制带来一次全新的技术改革。随着应用技术的成熟，也将更广泛的应用于其他领域。