高速铁路山岭隧道智能化建造技术研究——以郑万高速铁路湖北段为例

高速铁路山岭隧道智能建造技术是“智能铁路”的有机组成部分,能有效节约人力资源,并更好的保证施工安全和质量,是我国高速铁路隧道建造技术的发展方向。为提升我国隧道工程建造技术水平,基于互联网、大数据分析、人工智能、BIM等技术,结合郑万高速铁路湖北段隧道机械化、信息化施工研究成果,围绕隧道支护参数设计、施工控制执行、施工质量管控及检测,提出了高速铁路山岭隧道智能化建造技术的总体架构,包括:高速铁路山岭隧道围岩智能分级系统、隧道设计参数智能化选择系统、隧道开挖及支护智能化施工系统、隧道质量智能化管控及检测系统、隧道智能化建造协同管理平台,分析了各系统的研究进展,并提出了我国隧道智能化建造技术发展的3个阶段。对推动我国隧道智能化建造标准体系的建立具有一定的参考价值。     

高速铁路隧道智能建造关键技术与发展趋势

隧道智能建造技术作为中国"智能铁路"的一个重要组成部分,代表了未来隧道修建技术的发展方向。着眼于隧道智能建造,结合近年来隧道智能化建造技术发展及应用,阐述了基于轻量化BIM的隧道工程基础建设平台与智慧隧道建设解决方案,提出了可实现采集实时化、传输自主化、存储数据化、判读智能化的隧道智能检测监测系统解决方案,构建了高速铁路隧道智能建造信息化协同管理平台开发技术方案,阐明了隧道智能建造技术的发展方向,为智能建造技术在高速铁路隧道工程中的深化应用,推进隧道建造过程向精益、智慧、高效、绿色协同发展提供参考。     

我国铁路隧道建造方法沿革及智能建造技术体系与展望

隧道建造工艺工法主要包含依靠人工的早期建造方法、钻爆法和隧道掘进机工法。近年来,得益于机械化、现代传感技术、网络技术、自动化技术以及人工智能技术的快速发展及深度融合,隧道智能建造理念已经得到世界工程界的重视。隧道智能建造技术作为我国"智能铁路"的一个重要组成部分,代表了未来隧道修建技术的发展方向。在系统梳理隧道建造方法沿革的基础上,阐述隧道智能建造的概念与核心,提出总体框架与技术体系框架,论述关键技术难题与实现方法,并对我国铁路隧道智能建造发展前景进行展望,以期为隧道建造工作者提供理论支撑。     

高铁大断面隧道衬砌智能化建造及质量控制技术

隧道智能建造技术作为中国“智能铁路”重要组成部分,引领了隧道修建技术的发展方向。为提高隧道施工智能化水平,保证衬砌及断面整体施工质量和使用寿命,以京张高铁八达岭隧道为背景,提出了一系列复杂大断面隧道衬砌智能化建造及质量控制技术。二衬结构混凝土智能振捣和浇筑技术可实现混凝土的自动化施工,减少现场作业人员50%,降低现场数据记录耗时90%;自主设计了一套以智能温湿控制系统为核心的衬砌智能养护台车,智能控制和调节养护区域内温度和湿度,显著降低人工投入和减少人为质量缺陷,提高施工效率;提出二衬防脱空自动报警、防顶裂技术,有效防止衬砌空洞和开裂的发生,使空洞发生概率由16%降为6%,二衬开裂概率由22%降为8%;衬砌智能化建造及质量控制技术在新八达岭隧道的成功应用,提高了隧道衬砌的施工质量水平和综合管理能力。     

铁路路基工程信息化技术

在"智能制造"的国家战略号召下,铁路行业正经历着信息化、智能化的发展浪潮,信息化、智能化技术与高速铁路建造技术的融合,将全面提升铁路建设的效率与管理水平,促进铁路建设向"智能建造"转变。本文介绍了目前我国铁路路基工程信息化技术成果,详细阐述了铁路路基施工过程、质量检测的信息化系统功能、技术方案及其在铁路工程建设项目中的应用情况。铁路路基信息化建设将有助于全面提升铁路路基工程建造技术水平,为高速铁路"智能建造"提供有力支撑。     

智能建造技术在铁路工程建设中的研究与应用

在当前新技术发展及铁路建造新要求的背景下,智能建造技术已成为世界铁路建造的重要方向。通过调研梳理世界铁路工程建造的现状,总结分析铁路工程建造的新需求,提出智能建造技术的内涵,探讨了智能建造技术的发展趋势。依托以BIM为核心的铁路工程建设管理体系,构建面向铁路工程建设设计、施工、运维全生命周期的智能建造管理体系,对铁路工程精益化管理模式和创新实践途径进行探索,支撑铁路建造向智能化发展。     

铁路智能建造对造价管理模式创新的需求分析

随着铁路建造技术与建造管理趋向信息化、协同化和智能化,铁路造价管理模式需进行优化和创新以契合铁路智能建造的发展需求.基于智能建造发展背景,探讨铁路智能建造技术、建造管理与造价管理的辩证关系,利用问卷调查和结构方程模型(SEM),对假设关系模型进行验证.基于验证结果,从管理理念、方法、手段和内容等方面,剖析铁路智能建造对造价计价、造价控制和造价管理绩效评价的影响,进而提出创新铁路智能建造造价管理模式的新需求,为构建适用于智能建造的铁路造价管理模式提供参考.     

铁路隧道智能辅助设计软件的研究与开发

根据铁路隧道设计业务需求和已有隧道辅助设计软件的现状,提出基于变量化设计技术和专家系统方法开发铁路隧道智能辅助设计软件的方案。介绍变量化设计技术和基于专业知识的智能化设计的原理和实现实质,研究隧道设计对象的组成构件的参数化特征,在对组成构件的5个方面的特征进行详尽描述的基础上,建立参数化特征模型和洞身衬砌标准库,开发铁路隧道辅助设计软件,实现隧道的智能化设计。该软件完成后已在多条铁路干线上进行应用,工程应用表明,技术方案是可行的,提升了隧道设计效率和设计质量。     

优质工程 中铁一院·隧道工程

秦岭特长铁路隧道全长18．46km、最大埋深1600m，是中国隧道建造技术进入世界先进水平的标志性工程，开创了中国铁路长大隧道采用TBM施工的先进，创造了许多新技术、新方法和新工艺，填补中目铁跆隧道修建史上的多项空白，极大地推动了行业的技术进步。     

境外铁路项目智能化系统方案研究

智能化技术已经成为当今世界社会经济发展的重要驱动力,一些发达国家正在推进智能铁路的建设。对中国目前承建的境外铁路建设与运营维护管理的要求和特点进行分析,结合中国铁路智能化趋势及现有智能化技术,提出适用于境外铁路项目的智能化系统方案,以数据中心为支撑,涵盖建造智能化、装备智能化、运维智能化;描述境外铁路项目智能化系统的总体架构和数据架构,重点探讨数据中心的设计框架,可为境外铁路项目设计与实施提供参考。     

基于BIM技术的智能建造在铁路行业的应用与发展

我国铁路建造技术日益先进,建筑信息模型(BIM)技术在铁路建造领域取得阶段性成果。BIM技术促进了中国铁路建造模式的革新和转变。在对国内外智能建造发展背景分析的基础上,深化铁路工程智能建造的内涵和特征,结合工程实践形成铁路工程智能建造7大技术支撑体系,有机融合信息技术与建造技术,介绍工程设计及仿真、工厂化加工、精密测控、自动化安装、动态监测和信息化管理等应用实践,提出BIM技术在智能铁路建设过程中的发展方向,为BIM技术在铁路智能建造过程中的深化应用,推进铁路建造过程的精益、智慧、高效、绿色协同发展,进而提升铁路建造技术,提高铁路建造水平提供参考。     

智能高速铁路信号系统一体化技术发展方向探讨

为使高速铁路信号系统更好地满足新形势下智能高速铁路的建设及运营维护需求,更好地与智能高速铁路技术体系架构相协调,文章分析我国高速铁路主要信号系统的智能化、一体化现状,并在此基础上梳理《智能高速铁路1.0技术体系架构》中智能建造、智能装备、智能运营中与信号系统相关的内容,对我国高速铁路主要信号系统智能化、一体化技术发展方向进行探讨,提出体系架构标准的发展建议,以期为信号系统一体化方案更好地与智能高铁技术体系架构融合发展提供借鉴。     

装配式隧道仰拱拼装技术研究及装备研制

装配化施工是建筑行业的重要发展方向,本文以高速铁路隧道为研究对象,对装配式仰拱施工工艺进行研究。结合钻爆法隧道施工工艺,分析仰拱拼装对掌子面掘进的影响,提出仰拱拼装工艺及配套装备总体方案。针对施工过程中对施工质量、施工效率有重大影响的环节和因素,提出不同的解决方案与工艺措施。根据施工工艺,以满足各种施工工况为目的,考虑与现有施工装备的配合,完成仰拱拼装装备的研制。试验结果表明,该设备实现了仰拱拼装所需各项功能,能够快速有效地实现钻爆法隧道装配式仰拱拼装施工,对于隧道仰拱的装配化施工具有重要意义。     

5G技术在铁路工程智慧工地的应用研究

针对当前铁路工程建设阶段由于通信质量导致的信息化工作推进困难的问题,分析了基于5G技术的智慧工地在铁路建设行业的优势,提出了5G技术在当前铁路建设行业的应用策略,对5G技术在铁路工程建设中人员定位、物料管理、安全管理、质量管控、环境监测、应急救援6个方面的具体应用进行说明,为5G技术在铁路智能建造过程中的深化应用,推进铁路工程建造过程的智能、高效、绿色协同发展,提高铁路工程智能建造水平提供参考。     

铁路智能客运车站系统总体设计及评价

针对铁路智能客运车站系统的构建开展研究,结合业务发展趋势提出智能客运车站的定义、目标和显著标志,从客运业务与新技术相结合的角度对智能客运车站总体蓝图、总体架构、技术架构、平台及业务应用架构进行了总体设计,并围绕“以评促建”的目标,从智能化应用覆盖度、智能应用效果、持续改进性3个方面构建了智能客运车站的评价指标。通过在太原站搭建智能客运车站试验环境对总体设计进行验证,证明了智能客运车站的可行性和先进性。     

数字化转型下的城市轨道交通信息化规划总体方案研究

为研究交通强国建设战略部署和新型基础设施建设下的智慧城市轨道交通信息化建设,运用新一代信息技术和信息化体系,从信息化规划总体思路、数字化流程的业务架构、基于云的技术架构方面进行城市轨道交通信息化规划的总体设计和详细阐述,提出数字化转型中面临的关键技术点,为加快推进城市轨道交通企业云化、数字化、智能化转型提供总体解决思路。     

软岩地段双线隧道挑顶施工技术

隧道施工软岩地段的斜井挑顶是一项关键技术。针对贵广铁路天平山隧道炭质页岩地段双车道斜井挑顶施工,从施工方案、技术要点、施工组织、施工注意事项等方面进行了详细阐述,就软岩变形、喇叭口结构复杂,提出了确保工程质量、施工安全的措施。     

绿色城市轨道交通概念定位及其特征表现

对国内外绿色轨道交通工程的建设及运营现状进行调研,提出绿色轨道交通工程的概念,对其特征表现进行较为系统的梳理。从规划设计、施工、运营维护及管理等方面对城市轨道交通的绿色技术进行详细剖析,从技术集成、科技创新、装备研发及评价体系构建等方面对绿色轨道交通的发展方向进行阐述,以期为绿色轨道交通工程的建设和运营维护提供借鉴和参考。     

中国高速铁路线路工程技术创新与发展

近年来,中国高速铁路线路工程技术取得了不菲的成就。其发展历程大致可分为以秦沈客运专线为代表的技术积累阶段、以国产化为主的积极推进阶段、以全面自主化创新为标志的自主提升阶段和智能化阶段。本文概述了铁路列车荷载图式、CRTSⅢ板式无砟轨道及轨道部件研发、路基结构变形控制、大跨度桥梁和长大复杂地质隧道建设等主要技术成就,结合当前国内、国际形势提出了高速铁路线路工程智能化、绿色化、装配化和精细化的发展方向,并针对线形、轨道、路基、桥梁、隧道和车站枢纽等提出了下步的工作重点,可为国家科技部门和铁路部门的技术政策制定与科研课题立项提供参考和支撑。