城市轨道交通工程建设安全风险监控信息系统研究

运用现代信息技术对轨道交通工程建设的安全风险进行实时监控,是对地下工程安全风险进行科学管控的有效手段之一。文章依据城市轨道交通工程安全风险管理体系和管控技术标准研制了专业信息化管理平台,该平台综合了工程参建各方所提供的各种数据和资料,利用物联网、云计算、网络通讯和GIS等现代技术,通过人工监测、实时监测、现场巡视和视频监控四种监控方式对地下工程安全状况进行监控;平台集软、硬件于一体并涵盖监测巡视、评估预警与响应处置等管理要素。在技术和管理两个方面实现了全面的工程安全风险控制方案。     

盾构施工引起的地层分层位移测试技术研究

文章基于对盾构施工引起的地层分层位移的研究分析,提出了一种适用于城市地铁均匀土层盾构施工的高精度地层分层位移的测试技术,并在北京地铁14号线盾构隧道工程中得到了应用和验证。首先,该技术利用锚固平台、静力水准仪和单点位移计组成的地层分层位移综合测试系统,实现高精度、高频率、低扰动的测量;其次,根据盾构掘进空间位置变化过程,在开挖地层均匀、掘进过程稳定的基础上,以刀盘中心为零点,建立盾构掘进动态坐标系,论证了不同深度测点地层位移转换的可行性;最后,使用多元回归分析方法对因盾构施工过程中各参数不稳定产生的差异进行排除,实现了同一竖向钻孔不同深度地层分层位移的精确监测,可有效指导盾构施工引起的沉降控制及复杂地层和环境条件下穿越工程的设计、施工及风险管控。     

城市轨道交通工程建设安全风险控制技术标准应用研究

针对城市轨道交通工程建设阶段安全风险管控问题,文章从安全风险控制的关键环节和核心技术着手,提出了一套贯穿于地下工程土建施工全过程的系统化的安全风险控制技术标准体系。一是针对地下工程和周围环境提出了风险识别和分级标准;二是在岩土工程勘察和环境调查基础上提出了安全风险控制设计标准;三是提出了监测预警、巡视预警和综合预警相结合的安全风险预警体系及参考标准。通过工程实践验证了该标准系统的适用性、可行性和科学性。     

盾构施工实时数据远程交互软件开发与应用

地下工程建设中,及时将盾构施工实时数据以网页形式发布到网上,可供用户实时查询,以指导施工。结合宁波矩形盾构施工实时数据采集系统远程交互软件研制实践,介绍和分析了盾构施工实时数据远程通信的基础平台、链路结构、通信接口、安全措施、软件功能等技术关键,对类似工程应用具有一定的参考意义。     

智能隧道自动化监测系统

<正>系统简介智能隧道自动化监测系统可以通过云平台快速查询和统计隧道结构信息。监测与预警云服务平台基于物联网及云计算技术,能够为用户提供传感器数据、视频图像、图片远程采集、传输、储存、处理及预警信息发送等服务。该平台以集中式分区化的方式为用户提供便捷、经济、有效的远程监控整体解决方案。通过这种业务,用户可以不受时间、地点限制对监控目标进行实时监控、管理、观看和接收预警信息。     

盾构直接切削围护墙的设计探讨

在国内地下工程中,盾构进出洞一般采用人工凿除盾构范围的围护墙后再进行掘进的方式,该种方式对地层加固和止水要求相对较高,且存在一定的施工风险,施工费时费力。采用GFRP(玻璃纤维)筋代替围护墙中盾构直径范围内的钢筋,可使盾构在进出洞时直接切削围护墙进行掘进,这样既可以加快施工进度、减少施工风险,同时还可以降低围护墙前地层的加固范围及地层与围护墙间的止水要求,是一种比较经济的施工方法。     

超大直径泥水平衡盾构断层破碎带掘进关键技术研究

为研究超大直径泥水平衡盾构穿越断层破碎带施工技术，以深圳某隧道工程为依托，对超大直径泥水平衡盾构穿越断层破碎带工程特点及难点进行分析，重点分析了泥水平衡盾构掘进过程中滞排、结泥饼、刀具磨损严重等问题产生的原因，并研究了泥水平衡盾构穿越断层破碎带的关键技术。针对滞排、结泥饼问题，在盾构机选型阶段优化刀盘结构设计，并采用大格栅+双破碎机排渣破碎系统、气垫直排式及主机段小循环模式等针对性措施，提高泥浆携渣能力、输送能力，降低渣土滞排和结泥饼的风险；针对刀具磨损严重问题，提出强化刀具状态监测及“逢红必检、有损必换”、杜绝刀具“带病作业”的刀具管理方针，确保刀具状态监测的可靠性和准确性，提高刀具使用寿命；最后，结合现场实践总结出“预防为主、防治结合、综合治理”的施工原则，采取辅助气压掘进模式穿越断层破碎带；通过对施工过程的研究分析，得到盾构掘进参数、泥水参数建议值以及各项针对性解决措施。     

盾构隧道施工刀盘状态实时监测系统研制

盾构隧道施工中,由于盾构刀盘后面为有压舱,刀盘工作处于"黑箱"状态。为了实时监测盾构掘进过程中刀盘滚刀及刀盘整体的工作状态,研发了一套盾构隧道施工刀盘状态实时监测系统。该系统由传感器、控制与数据传输及算法与显示三个子系统组成;传感器子系统集成了自制的滚刀磨损量与转速传感器、温度传感器、数据采集模块和电源;集成的传感器安装于刀盘滚刀刀箱内,可实时监测滚刀的磨损量、转速与刀盘的温度。采集的数据通过有线或无线传输到中心端,再通过有线方式传送给上位机。上位机软件集成了盾构设计参数及隧道地层参数、盾构施工参数、传感器监测参数,可实时显示传感器采集的参数,并结合地层条件与盾构施工参数综合判定盾构刀盘工作状态,预测滚刀使用寿命。经过实验室测试、工厂测试,结果表明该系统满足设计要求,可用于盾构刀盘工作状态监测。     

砂卵石地层盾构隧道施工对周边环境的影响分析

文章以下穿黄河某盾构隧道区间为研究背景,结合现场实际施工情况及现场监控量测数据,深入分析了砂卵石地层条件下的泥水盾构隧道施工对周边环境的影响问题,并提出了相应的安全控制措施。研究结果表明:在砂卵石地层条件下,左线盾构隧道施工对右线隧道上方堤岸的地层沉降有较大影响;通过对盾构掘进参数进行合理优化,适当提高泥浆浆液参数和同步注浆参数指标,严格控制盾构掘进姿态与泥水压力波动范围,可有效避免对堤岸及邻近建筑物结构安全性的影响。     

抽水蓄能电站地下洞室集群修建TBM关键技术研究与应用

为了解决抽水蓄能电站地下洞室开挖建设周期长、施工难度大、安全风险高的问题，依据其地下隧洞种类特点，提出了大直径小转弯TBM、“精灵”TBM和大倾角斜井TBM三项关键技术，并研制了三种改进型TBM设备，分别适用于交通洞、排水廊道和引水斜井隧洞施工。针对抽水蓄能电站的单电站施工长度短和“电站群”开发规模大的特点，开展了TBM智能掘进关键技术研究；依托云计算平台及大数据收集分析，规划了抽水蓄能电站智能掘进的施工平台体系。搭载振动监测和TBM-SMART智能掘进系统的大直径小转弯TBM应用在抚宁抽水蓄能电站交通洞，实现了掘进数据的分析与共享；搭载地面远程控制、TBM-SMART智能掘进系统和振动监测技术的“精灵”TBM先后应用在多个抽水蓄能电站排水廊道，实现了“电站群”滚动施工。     

隧道及地下工程远程自动化监测与预警系统构建研究

基于Python编程语言和大数据，构建可实现工程监测、综合预警、可视化、参数反演及实时动态分析等功能的自动化监测预警系统。该自动化监测预警系统可对施工过程中岩土体压力、位移、渗透水压等进行实时监测，并自动采集监测数据进行远程无线传输，自动存储到数据库中，借助互联网云平台进行数据共享；监测数据可供IA-BP算法模块、预警预报模块调用，采用IA-BP智能算法对数据库内监测数据进行反演及智能预测分析，并进行单项阈值和IA-BP智能算法综合对比分析，达到工程灾害预警预报目的。     

富水砂卵石地层土压平衡盾构长距离快速施工技术

成都地层以地下水位高、卵石含量多及硬度大、漂石含量高且局部密集成群著称,是否适合盾构法施工或采用何种类型盾构施工.一直存在争论.文章以成都地铁一号线盾构4标左线隧道施工为例,从盾构选型、掘进参数选择、快速换刀、建筑物保护和监控量测等方面.对土压平衡盾构在富水砂卵石地层中的快速掘进技术进行了初步探讨,并结合地铁一号线施工中存在的问题,对地铁二号线盾构选型和施工提出了相应建议.     

φ800mm土压平衡式模型盾构试验系统的研制

文章针对自主研发的φ800 mm土压平衡式模型盾构掘进系统,详细介绍了盾构机壳体、掘削系统、螺旋出土器、推进系统和控制台5个重要部件各自的结构形式、布局特点、参数确定及具体功能等,并指出该模型盾构试验系统可根据不同的需求开展原样土体掘进试验、相似模型试验,以及盾构近接施工等复杂条件下的模拟试验;通过在原样砂土地层中的掘进试验结果,分析了地表沉降形态与发展过程及地层损失率与地层位移间的关系;运用Peck公式对地表沉降进行了计算并与试验值进行了对比,验证了该土压平衡式模型盾构掘进系统的可靠性。     

TBM施工信息云计算平台的设计与实践

TBM施工数据流失、信息壁垒以及缺乏深度挖掘等问题制约了TBM领域基础技术的进步。文章针对以上问题,以构建TBM施工信息云计算平台为目标,提出了TBM掘进数据"Born by digit,Born in format,Born to thecloud"的"3B"理念,解决了TBM施工过程信息采集、传输和存储问题,建成了TBM机群海量异构信息智能传输系统和大数据仓库;同时,以Hadoop系统为生态圈设计了云计算平台架构模型,并基于此模型搭建云计算平台,部署相关算法,不仅实现了在线监控、数据共享等信息管理功能,更基于大数据技术,开展了TBM岩-机相互作用关系数据规律挖掘等工作,探索了信息平台的发展方向。     

全断面富水砂层浅埋盾构隧道下穿平房群施工参数研究

盾构在富水砂层中掘进时,容易出现喷涌、地表沉降大、流砂等现象,给掘进施工带来很多问题和困难,尤其是在全断面富水砂层中掘进时,如何控制盾构施工参数显得极其重要。文章结合广州地铁21号线水西站—长平站盾构区间隧道工程实例,考虑了工程实践中盾构穿越全断面富水砂层且下穿薄弱基础的水西村民房建筑的情况,进行了盾构施工措施及试验段掘进参数分析,确定了盾构下穿水西村民房建筑的施工参数。监测结果表明:参数实际控制值与分析拟定值接近,地表沉降可以控制在5 mm内,房屋沉降可以控制在10 mm内,验证了参数选取的正确性。盾构在全断面富水砂层中下穿平房群时,实际土舱压力高于静止土压力,同步注浆量不低于1.6倍的理论值,提高土压力和推力可以有效降低平房群的沉降值。     

基于随机森林算法的复杂地质条件下盾构掘进消耗研究

为了明确复杂地质条件下地质参数对盾构掘进主要材料消耗量的影响，分别建立随机森林回归算法和随机森林分类算法模型，对油脂、人工、水、电的消耗量和同步注浆系数等参数与地质参数的关系进行模型训练和预测。结果表明：（1）压缩强度是影响人工、水、电和油脂消耗量最重要的地质特征参数，是影响同步注浆系数第二重要的参数；（2）盾构掘进主要材料的消耗量与压缩强度呈现明显的正相关关系；（3）以压缩强度作为单一分级指标，建立复杂地质条件下的盾构掘进定额分级标准，在对主要材料消耗量进行分类统计后发现，在软土地层掘进时的材料消耗量与浙江省定额标准值相近，而在较硬岩段掘进时各项材料消耗量均比标准值高2倍以上；（4）对于人工和水电等非实时记录数据，随机森林回归算法可以获得更加精确的分析结果；而对于油脂消耗量等实时记录数据，随机森林分类算法可以获得更好的预测效果。     

泥岩地层常压刀盘盾构的掘进策略与分析

泥岩地层盾构施工面临着掘进效率低、刀具磨损快等诸多严峻挑战。虽然常压刀盘换刀技术提高了盾构刀具更换效率,避免了高压条件下刀具更换的风险,但不可避免地带来了更加严重的刀盘泥饼淤结问题,加速了刀具的磨损。文章依托武汉三阳路过江隧道工程,对施工期间的技术难点与针对性对策进行研究,通过对现场的监测数据进行参数化分析,总结评价刀具配置优化、中心冲刷系统改制、化学除泥饼等方法对提高盾构掘进效率的作用。研究表明,采用提出的针对性优化方法,可以有效提高隧道掘进效率,降低换刀频率,减少停机风险。     

盾构隧道施工对强透水砂卵石地层扰动规律研究

文章以下穿黄河某盾构隧道区间为研究背景,结合现场实际施工情况,揭示了强透水砂卵石地层力学特性及失稳机理,同时根据现场监控量测数据,深入分析了强透水砂卵石地层受盾构施工荷载扰动后的地层沉降规律,并提出了相应的安全控制措施。研究结果表明:下穿黄河段典型断面地表横向沉降值分布呈现明显的离散性,与Peck经验公式预测模型拟合度较低;通过对盾构掘进参数进行合理优化,适当提高盾构推力设定值,严格控制盾构掘进姿态和切口泥水压力波动范围,可有效控制地表沉降变形。     

基于韧性理论的盾构隧道智能建造北大核心CSCD

以盾构隧道为主的城市轨道交通在"十三五"期间已取得了跨越式的进步,盾构掘进设备在智能化方面取得了飞速发展,但隧道结构设计、结构制造和现场管片拼装的智能化方面,仍需要大的创新与突破。面对建设韧性智慧城市的战略目标,盾构隧道还存在系列问题亟需解决,如对于新材料的物性认识浅、理论少;传感的布置缺乏针对性,监测感知差;隧道管片拼装大量依靠人工,误差大。解决这些问题的关键在于构建一个基于韧性理论的智能化盾构隧道建造系统,通过利用材料和结构的韧性特点,结合计算机等信息技术,采用韧性设计、智能感知、智能制造、智能拼装等一系列措施,使得隧道结构中的材料可智能感知、结构可精准监测、数据可实时孪生、信息可高效管理、制造可自动操控、过程可全域感知、模型可动态调节、管片可智能拼装,最终实现韧性城市的盾构隧道智能化建设。     

上软下硬地层盾构施工技术研究

依托深圳地铁2号线东延线土建2222标侨香站—香蜜站盾构区间,分析了在上软下硬地层中盾构法施工存在进度缓慢、刀具磨损严重、喷涌等难点和风险。为提高上软下硬地层盾构施工的掘进效率,文章给出了具体的盾构掘进参数;针对上软下硬地层盾构施工易发生结泥饼和喷涌等问题,从其发生机理出发,研究了相应碴土改良技术;针对上软下硬地层周边环境复杂、开舱作业风险高的问题,研究了带压开舱换刀技术。