1、背景

在工程隧道施工过程中，常常遭遇溶洞这一地质现象，如果在施工过程中处理不当，可能会引发塌方、涌水等地质灾害，不仅延长了施工工期，还会对施工人员的人身安全造成严重威胁。如何获取溶洞形态和规模的准确信息是溶洞处治的前提和难点。然而由于洞内情况复杂，没有自然光线射入，通视条件差，排风不畅，空气质量差，且存在暗河和积水，传统的测量方法工作强度大、效率低，工作方式存在一定的安全隐患，而且得到测量结果也仅为稀疏的几个点，只能反映洞内局部现象。三维激光扫描技术的出现，为溶洞测量提供了新的解决方案。与传统的测量方法相比，该技术获取的测量点密度远远大于传统测量方法，有扫描范围大、精度高、无需接触测量目标的优点。安徽省高速公路试验检测科研中心有限公司作为一家专业的检测机构，拥有专业的检测设备与检测人员，具有桥隧专项的检测资质，可以对隧道及隧道施工中遇到的溶洞进行检测。

2、案例分析

 某隧道在施工过程中在掌子面右拱脚位置处出现一个溶洞并向开挖轮廓右侧及拱顶延伸。受施工单位委托，我司对该溶洞进行三维激光扫描并通过内业数据处理计算出该溶洞的体积，为该溶洞排危处置提供一定的数据参考以及后期处置提供数据支撑。

3、作业流程

溶洞三维激光扫描测量工作主要可分为外业测量数据获取和点云数据建模两部分。主要包含数据获取、点云抽稀、数据滤波、去除体外孤点、去除非连接项等工作；点云数据建模主要包含三维模型重建、删除钉状物、填补漏洞等工作。

3.1 溶洞内控制点布设

首先将隧道内的控制点根据溶洞走向将控制点引入溶洞内部，本次共在溶洞内布设5个控制点，以便三维激光扫描仪架设使用。

3.2 外业扫描工作

科学合理的设计扫描站点，可以有效的减少工作量和内业数据量，由于溶洞内部地形复杂，需要选择合适的位置架设站点尽可能的将溶洞内部表面细节扫描出来。

3.3 内业数据处理

内业数据主要包含数据获取、点云抽稀、数据滤波、去除体外孤点、去除非连接项等工作；点云数据建模主要包含三维模型重建、删除钉状物、填补漏洞等。

通过删除杂点、点云的体外孤点以及噪声点使得点云形态贴近溶洞真实状态。

    本次扫描主要目的是获取该溶洞的体积，将整理的点云数据分割为两部分，分别计算后再进行汇总即得到整个溶洞腔体的体积。

（采集的原始点云数据）

（数据修整后的点云数据）

通过点云计算可以得到上、下部分的体积分别为3390m³、5221m³。

4、总结

溶洞是隧道建设中存在的重大安全隐患，本案例采用三维激光扫描仪对隧道溶洞进行三维激光扫描测量的工作，通过采集的点云数据得到溶洞形状、体积的同时，大大地提高测量工作的效率。