基于灰色关联故障树的盾构隧道施工风险研究

盾构施工存在建设工期长、安全管理复杂、安全风险因素模糊多变等问题,目前又缺少完整的风险管理和风险评估系统,从而导致安全事故高频率出现。为保证盾构法隧道施工安全,本文用故障树法对盾构隧道的施工风险进行分析,层层找出盾构隧道事故发生的基本因素,并用灰色关联法对其进行关联分析;按照基本事件的关联度大小进行排序,找出需要重视和规避的基本事件并提出预防和处理方案,以保证施工安全进行。     

集成实时掘进数据的盾构隧道施工管理虚拟现实系统

盾构法在城市地下空间开发施工过程中得到广泛应用,但是存在施工技术人员经验不足、地质环境复杂、施工过程数据量大等问题。针对这些难点,结合Unity3D三维引擎研发虚拟现实系统,通过全景模型搭建、监控数据集成、工程数据库设计、掘进过程分析和虚拟现实系统研发,全面展示盾构掘进地面地质情况和实时设备数据,实现盾构掘进可视化、过程信息实时共享、施工风险预警预报和工程数据分析借鉴等功能,辅助施工管理与决策,保障施工质量和安全。     

盾构施工监测预警系统研究与实践

盾构工法已经成为我国城市地铁隧道和部分铁路隧道的主要施工方法,GIS+BIM技术的应用使得盾构机的工作过程以及施工隧道现场状态更加形象直观。目前,盾构机远程监控管理系统正在向着管理信息数字化、机器参数图像化、决策系统智能化的方向飞速发展,已经成为保障盾构施工顺利进行的有效工具之一。盾构施工监测预警系统是一种基于物联网和互联网远程数据传输功能的数字化系统,可实时监控盾构机掘进状态。此外,可利用3D GIS+BIM技术模拟盾构施工的地层条件和现场环境,同时与施工过程中的盾构机全站仪系统数据相链接,形成一套动态的4D施工可视化信息管理系统。该系统可实现盾构虚拟隧道及场景的漫游,沿线建构筑物位置信息提醒,盾构机位置偏差预警、报警及盾构推进状态的可追溯功能,可以为地铁隧道施工项目提供科学、有效的管理手段。盾构掘进参数的总结与分析对后续工点及线路施工的安全风险管控具有较高的参考价值。     

基于地质信息的地铁隧道施工风险预警系统研究

针对地铁隧道工程施工事故多、风险大的特点,以武汉地铁矿山法区间隧道为例,对地铁隧道施工风险预警系统进行了研究与设计。以风险评估理论为基础,以模糊数学综合评判法为手段,通过对地质信息、施工信息和监测信息的获取与分析,对地铁施工的风险进行综合预测预报,并及时反馈,以减少隧道施工过程中的盲目性,降低隧道施工的风险。     

BEAM系统在盾构施工中的应用

为了优化盾构隧道工程的技术、造价和工期等方面,了解隧道开挖前方的地质、水文地质和岩土的详情非常重要。BEAM系统是目前国际上唯一能与盾构机同步进行实时、自动化地质超前探测系统。它可以探测隧道直径3倍距离范围的地质情况,对隧道前方的岩土、地质和水文地质条件变化进行预报。对于隧道前方由于断层、岩溶、洞穴或含水、气地层引起的地层变化的自动预报能降低施工风险,有助于隧道安全、快速的施工。     

基于TSP的隧道施工风险评估

基于地质资料和工程经验的高速铁路隧道施工风险评估具有较大的主观性影响。为了提高施工风险评估的精确性和可靠性,从而降低较大的主观性影响,以邓家湾高速铁路隧道为依托,采用隧道超前地质预报TSP303地震波法对隧道施工段进行超前探测预报,对TSP系统采集的数据进行整理分析,同时用模糊综合评价理论建立风险因素判断矩阵和确定风险的权重及隶属度,对隧道施工风险进行评估。结果表明:相比于基于地质资料和工程经验的主观评估法进行的隧道施工风险评估,基于TSP的隧道施工风险评估与工程实际更加契合,更能准确反映掌子面前方围岩情况,评估结果可作为评估铁路隧道的有效模型。     

天津西—天津站地下直径线工程安全风险管理

天津地下直径线工程是铁道部和天津市的重点工程,是我国第一条在类似工程地质条件下采用大直径泥水平衡盾构在城市中心区域施工的大断面地下铁路隧道,沿线风险点多、风险等级高,安全风险不容忽视。从风险因素识别、风险评估、风险对策及实施等方面进行分析,总结相应风险控制管理措施。     

复杂条件下盾构施工BIM管理平台研发及应用——以大连地铁5号线海底隧道工程为例

为解决在地质条件差、周边风险源高度敏感、施工工艺复杂、安全隐患探知难且处理难等复杂条件下存在的盾构隧道施工风险大、施工进度慢、前期处置费用高等问题，从BIM模型、生产管理信息等以GIS为骨架，多源异构的静动态数据融合形成时空整体，盾构机PLC、智能监测仪器等多源安全风险数据集成，二三维关联快速定位，实际进度与形象进度实时对比综合分析进度异常原因并辅助决策，材料用量异常结合地质状况分析等方面进行关键技术研究。采用WebGL三维引擎、Spring Cloud微服务架构、AVUE前端、Redis数据缓存，自研一键转换发布工具、系统集成综合框架、快速开发平台等研发盾构施工BIM管理平台，并在国内首例大直径穿越岩溶强烈发育区的“超级穿海”工程——大连地铁5号线火梭区间海底盾构隧道工程中成功实践应用，实现了盾构施工安全风险管控、质量巡检定位与二三维关联跟踪处理、进度对比辅助决策、成本异常溯源与分析等目标，保障了盾构施工安全洞通，提升了工程质量，缩短工期72 d,节省成本5%,有效提升了盾构隧道施工的数字化、信息化、可视化管理水平，为复杂条件下盾构隧道施工管理探索出可行的数字技术路线。     

盾构/TBM隧道DOSO系统超前地质预报应用

自1825年世界第1台盾构机诞生以来,盾构/TBM作为一种安全、高效的工程机械装备,提高了隧道建造技术水平,隧道及地下工程建设取得长足发展。盾构/TBM隧道施工中面临复杂地质环境,由于存在的异常地质体极易导致掌子面突水突泥、开挖面失稳,使盾构/TBM发生“栽头”“陷落”。为避免因地表沉降过大或坍塌引发的盾构/TBM隧道施工风险,应采取科学有效的方法对盾构前方进行超前地质预报。在贵阳地铁3号线四方河—皂角井区间盾构/TBM隧道施工中采用双震源重叠地质预报观测系统（DOSO系统）进行超前地质预报,在左、右线共开展9次超前地质预报试验研究,结合盾构/TBM总掘进推力、掘进速度、掘进扭矩,以及渣土采样、开仓检查等手段对预报结果进行验证。验证结果表明,DOSO系统能提高隧道超前地质预报效率与结果的准确性,可为盾构/TBM掘进及类似工程超前地质预报提供参考。     

新建铁路隧道施工安全监控技术

为了降低隧道施工安全风险,避免施工安全事故的发生,在新建铁路隧道施工过程中,针对隧道施工安全管理,开发了一套由人员管控、围岩沉降自动监测报警和视频监控三个子系统组成的隧道安全监控信息系统,重点介绍该系统的组成、功能及特点。该系统提高了隧道施工管理的信息化和自动化程度,降低了隧道施工安全风险的管控难度,提高了隧道安全管理的水平。     

地铁盾构法隧道贯通测量风险分析与控制

为研究盾构隧道贯通测量的风险分析方法,以苏州轨道交通4号线盾构隧道贯通测量项目工程为依托,借助风险分析理论,应用专家调查法结合灾害风险评估矩阵法(R=P×C)对调研的地铁盾构隧道可能存在的贯通测量风险进行识别、估计与评价,发现苏州轨道交通4号线盾构贯通测量项目存在隧道空间基准不统一、隧道定向测量、盾构穿越文保建筑沉降监测和隧道洞门钢环检测4个测量风险因素,评定出整个盾构隧道贯通测量的风险等级为Ⅱ级,并根据评估结果提出相应的风险控制措施,以降低和控制盾构隧道贯通测量的施工风险。研究结果有效控制了苏州轨道交通4号线盾构隧道的测量风险,可为类似工程的测量风险分析和控制提供借鉴。     

象山特长铁路隧道重大风险评估及控制

为了预防龙厦铁路象山特长隧道因工程规模大、水文地质条件复杂等所致的高风险,及时组织专家对突水、岩溶、采空区、断层破碎带、煤层瓦斯和有轨斜井运输等重大风险进行系统识别和评估,从而在施工过程中针对性地采取超前地质预报、注浆堵水、监控量测等措施控制风险,以达到安全施工的目的。提出安全风险评估是风险管理的基础,将风险控制纳入工程常态化管理环节,风险评估管理体系方能更趋有效的结论。     

盾构近距离上跨既有线风险评估研究

为研究城市轨道交通隧道间近距离穿越工况风险,以青岛地铁6号线峨—富区间盾构隧道上跨既有1号线峨—石区间隧道工程为例,该工程具有超浅埋、上软下硬地层、近距离上跨既有线等工程特点,通过有限元计算分析峨—富区间盾构施工对峨—石区间隧道结构变形影响,提出盾构施工风险管控对策,并在实际施工过程中实时比对计算结果。研究表明：峨—富区间盾构施工过程中,峨—石区间隧道结构变形较小,采取地层预加固、试验段先行、自动化监测综合控制对策,盾构上跨顺利通过,过程中峨—石区间隧道结构各项位移值均为正常,最大位移值约为1 mm,为计算值的1.5倍。此研究成果可为今后类似工程提供参考。     

昆明地铁盾构选型设计分析与探讨

研究目的:随着昆明地铁建设的快速推进,地下区间隧道陆续开工进入盾构施工阶段,在环滇池冲沉积层复杂水文地质及主城区特殊施工环境情况下,如何在盾构主要系统选型设计方面取得优势,将盾构施工对周围环境的影响降到最低成为亟待解决的问题。本文针对目前昆明地铁掘进中的盾构施工情况及其他城市地铁盾构施工经验,对昆明地铁特殊地质情况下盾构主要系统选型设计进行了比较、分析和探讨。研究结论:昆明地铁除施工过程中采取必要的技术措施外,首先在盾构机机体尺寸结构、刀盘、推进及掘进等主要系统选型设计上保证良好的施工环境适应性,而从根本上降低掘进过程中的风险才是关键。     

岩溶地区地铁隧道盾构施工风险识别与评价研究

贵阳市地铁3号线盾构施工区间岩体内存在多处溶孔、垂直溶洞和溶蚀破碎带,在这种复杂地质条件下,盾构施工工期长且施工技术复杂。采用可考虑多因素的层次分析法对岩溶地区地铁隧道盾构法施工风险进行研究：首先,根据工程现场资料及专家咨询意见建立岩溶隧道盾构法施工风险评价指标体系,包括盾构掘进风险、周边环境风险、自然及地质风险3个一级指标,盾构机选型与刀盘、刀具选型和盾构进出洞加固等13个二级指标和相应风险源;然后,利用层次分析法分别计算各个风险指标权重,并结合专家打分法对岩溶隧道盾构法施工风险进行综合风险指数计算;最后,根据计算得到的风险指数确定隧道施工风险等级,并给出相对应的风险控制措施。将该风险评价模型应用于贵阳市轨道交通3号线农学院站—花溪公园站区间盾构法施工中,得到总体风险等级为Ⅱ级,该结果与现场施工情况基本吻合,说明该模型具有较好的实用性。     

盾构施工诱发临近桥梁安全风险评价

针对地铁盾构施工诱发临近桥梁安全风险评估结果不完善、存在失真等问题,提出一种基于变权可拓云模型的盾构施工诱发临近桥梁安全风险评价方法。首先,结合以往研究基础和实际工程经验,建立盾构施工诱发临近桥梁安全事故机理模型,进而确定孕险环境、致险因子和承险体3个1级指标,其中包括有岩土层物理性能参数、隧道工程条件、盾构施工条件、盾构施工参数、施工管理风险、桥梁现状及桥梁自身条件7个2级指标和内摩擦角、弹性模量等27个3级指标为依据建立盾构施工诱发临近桥梁安全风险评价指标体系。其次,通过改进CRITIC客观赋权法获取评价指标权重,并采用变权可拓云模型构建盾构施工诱发临近桥梁安全风险评价模型,其中引入变权理论得到使评价结果更加科学合理的变化权重。最后,对某市轨道交通1号线一期工程Ⅱ标段沿线桥梁进行实例分析。研究结果表明,4座盾构施工临近桥梁安全风险等级分别为Ⅲ、Ⅱ、Ⅱ、Ⅰ级。其中,该施工场地各项土体指标、隧道覆跨比、隧道埋深、隧道直径及桥桩与隧道的相对位置等指标风险较大,即该段隧道盾构施工时对于桥梁自身情况及其施工场地环境需要重点监测,并严格做好周围土体加固等各项技术措施。研究结果可为盾构施工诱发临...     

狮子洋隧道地层特性分析

运用地质分析的方法,对广州珠江口地区地质条件进行综合分析,并针对盾构隧道所处层位的不同,阐述地层特性对施工的影响。通过对狮子洋隧道所处地层特征进行分类分析,针对不同地层盾构施工中可能出现的问题进行论述,对保障工程顺利实施,积累水下隧道盾构施工经验,以及研究广州珠江口地区水下盾构隧道工程有参考价值。     

隧道施工安全风险的管理

本文针对当前隧道安全风险管理存在的施工方案不合理、施工管理不到位、风险监测手段不科学、风险识别方法不落实等问题,从隧道施工方案编制、现场施工管理、安全风险评估、围岩监控量测、超前地质预报、外部环境监控等方面,阐述了加强隧道施工安全风险管理的一些做法,以加强隧道施工风险管理,保证隧道施工安全。     

公路地铁合建越江段大直径盾构隧道工程风险分析

某公路地铁合建越江段盾构隧道采用泥水平衡盾构施工,工程具有盾构直径大、一次掘进距离长、水压力高、地质条件复杂、施工风险大等特点。从工程勘察、设计、施工等多方面,对建设期主要风险进行识别和分析,包括工程地质勘察准确度和可靠度风险、河势演变风险、盾构机掘进风险、隧道发生较大位移或不均匀沉降、隧道上浮风险、基坑失稳风险、隧道下穿高架桥时桥基沉降太大风险等。采用R=P×C风险等级矩阵评价方法对施工风险及残余风险进行评价,并针对主要风险提出应对对策。     

长沙桐梓坡路—鸭子铺通道盾构选型及配置探讨

根据长沙桐梓坡路—鸭子铺通道工程直径、水文、地质等条件,分析该隧道工程盾构设备选型需要注意的关键因素和盾构施工过程中可能会出现的问题。对盾构设备的选型进行探讨,并从盾构各系统配置上针对各问题提出解决方案。