地铁隧道结构安全监测作为保障地铁系统安全运营的核心环节，要求对隧道建设全寿命周期及其内部关键区域实施高精度测量与深入数据分析。随着科技的不断进步，三维激光扫描技术在地铁隧道安全监测领域展现出无与伦比的优越性。该技术不仅能在施工阶段精确监测超挖与欠挖状况，有效预防塌方等安全风险，还能在运营阶段实现高效、系统的定期安全检查，为地铁的安全稳定运行构筑起坚实的防线。

鉴于地铁隧道独特的狭长管状结构及复杂多变的内部环境（如低照度、高湿度及有限的作业时间窗口），传统隧道测量机器人自动化监测与断面测量方法面临诸多限制。相比之下，三维激光扫描技术凭借其高效、全面、节省人力物力的特点，成为现代地铁隧道安全监测的首选方案。

 01  扫描标准、设备及原理 

1.1 遵循标准

本次扫描工作严格遵循以下国家、地方及行业标准，确保监测过程的标准化与科学性：

●《广东省城市轨道交通运营安全管理办法》（广东省人民政府令第276号）

●《深圳市城市轨道交通运营管理办法》（深圳市人民政府令第278号）

●《轨道交通运营安全保护区和建设规划控制区工程管理办法（2021年版）》

●《城市轨道交通结构安全保护技术规范》（CJJ/T 202-2013）

●《城市轨道交通既有结构保护技术规范》（DBJ/T 15-120-2017）

●《城市轨道交通既有结构保护监测技术标准》（DBJ/T 15-231-2021）

●《地铁设计规范》（GB 50157-2013）

●《盾构隧道工程设计标准》（GB/T 51438-2021）

●《城市轨道交通隧道结构养护技术标准》（CJJ/T 289-2018）

●《地铁盾构隧道衬砌结构安全性鉴定标准》试行稿QB/SZMC-107XX-2020

● 其他国家、广东省及深圳市现行相关规范、规程和技术规定

1.2 扫描设备

本次监测选用天宝X12三维激光扫描仪，该设备凭借卓越的测量精度与性能，成为行业内的佼佼者。其主要技术指标包括：

1.3 扫描原理

天宝X12三维激光扫描仪通过向被测物体表面发射激光束，并接收其反射信号，利用时间差（或相位差）原理精确计算仪器至目标的距离。同时，结合高精度角度编码器获取的水平角和垂直角信息，运用内置算法精确解算出目标点的三维坐标。此过程由仪器内部的伺服马达驱动反射棱镜高速旋转完成，确保了对隧道结构各细节部位的高效、全面扫描与精确测量。

地面三维激光扫描仪原理

 02  扫描方法 

2.1 外业数据采集

在隧道现场，根据实地情况，在扫描仪前后各30米处精确布设靶球作为控制点。随后，架设天宝X12扫描仪，并采用30m@5.5mm的高分辨率设置进行扫描作业，以确保数据采集的完整性和点云数据的高精度。

2.2 数据处理与去噪

利用Trimble RealWorks专业软件对采集的点云数据进行深度处理。通过软件特有的工作流程，利用内外业设置的靶球进行测站设立与后方交会，直接解算出各测站点云数据的坐标信息，实现无缝拼接，无需额外配准步骤。接着，自动去除噪声数据，并运用隧道自动分类技术将点云数据细分为隧道内壁、地面等关键类别，为后续分析提供清晰、准确的数据基础。

隧道自动分类前

隧道自动分类后

 03  扫描成果与分析 

将处理后的高质量点云数据导入TBNET三维激光扫描隧道专用软件，进行以下关键性分析：

3.1 中心线计算与对比分析

自动生成隧道中心线，并与设计中心线进行精准对比分析，评估隧道轴线的偏移情况，为隧道结构稳定性评估提供依据。

3.2 断面提取与超欠挖分析

根据预设的断面里程自动提取隧道断面，并进行超挖与欠挖的详细分析，评估隧道开挖质量，为后期维护与修复工作提供数据支持。

3.3 椭圆度评估

对隧道断面进行椭圆度计算，评估隧道横截面的变形情况，监测隧道结构在运营过程中的形态变化。

3.4 净空分析

采用水平高程法与角度方向法综合计算隧道净空，并依据广州、长沙、武汉等多城市规范格式出具详细报告，确保监测结果的广泛适用性与准确性，为地铁安全运营提供科学依据。

水平高程法

角度方向法

广州、长沙（标准模板可定制）

武汉地铁（标准模板可定制）

 04  总结 

本次东莞某地铁隧道结构安全监测X12三维激光扫描工作，严格遵循相关行业标准与规范，采用先进的三维激光扫描技术，实现了对隧道结构的高效、全面监测与分析。通过精准的数据采集与处理分析，为地铁系统的安全稳定运行提供了强有力的技术支撑与数据保障。