隧道三维点云施工监测技术与应用

隧道工程作为特殊的地下工程构筑物,施工过程具有很大的难度和风险,对施工过程进行信息化监测十分重要。采用三维激光扫描测量技术,通过三维点云测量,可以进行隧道开挖过程与模型对比分析、变形对比分析和侵限对比分析,及时地掌握隧道施工过程中隧道的沉降和收敛情况、隧道结构的受力和变形情况,为及时调整支护参数、确定二次衬砌最佳时机和修改设计提供可靠的依据;并可依监测成果进行隧道施工安全风险预警预报和风险分级管理。工程实践表明,三维激光扫描系统具有速度快、精度高等优点;测量结果与Leica TPS1200全站仪对比表明,精度符合规范规定的相关要求,数据十分接近。     

三维激光扫描仪系统精度评定与误差修正试验研究

三维激光扫描技术以快速、高精准的方式获取目标物三维坐标,为复杂条件下地铁隧道沉降变形监测提供了一种新的方案。文章综合施工现场影响扫描仪点位精度的因素,利用正交试验方法设计出了以有无模拟车载、不同水平测距及测量环境为因素水平的扫描误差拟水平试验;通过方差及贡献率分析和误差指标-因素水平分析得出了各因素水平对扫描误差的影响程度;根据试验结果分析,结合工程实际监测要求,利用基线比较模型法建立了两种误差改正模型。结果表明:水平测距及模拟车载是影响扫描仪误差的显著因素;结合建立的误差改正模型,改正后的点位误差与扫描仪测距的系统相关性明显降低,点位坐标符合后期点云拼接及规范中监测点位的精度要求,为三维激光扫描技术在地铁隧道沉降变形监测上的应用提供了理论依据。     

深埋地铁隧道的保护性切割与清理施工

针对某地铁区间隧道地下障碍物埋深大,切割难度高的特点,介绍了全回转钻机的选用、工作原理以及在破损隧道切割过程中对完好隧道的保护措施。工程实践表明,全回转钻机垂直精度好、施工效率高,在工程中采用的相应技术措施行之有效,成果可为其它同类工程提供借鉴与参考。     

基于固定站激光扫描数据的公路隧道拱顶多期形变监测方法

激光点云技术具有高精度、高密度和适应性良好的特点，将其应用于公路隧道形变监测中，研究基于固定站激光扫描数据的公路隧道断面连续提取、滤波和多期形变监测的方法。为保证多期形变的观测断面在同一位置，在隧道中安装位置固定的扫描仪，利用三维中轴线和配准算法保证多期断面的同一性。提出一种两次迭代的椭圆曲线拟合方法，该方法第一次迭代基于椭圆形状约束对隧道拱顶断面的非拱顶断面点云进行滤除，第二次迭代利用迭代最小二乘拟合算法对滤波后的拱顶断面进行椭圆曲线拟合。基于拟合的椭圆曲线和极坐标法监测断面的多期形变。与传统RANSAC方法进行对比，两次迭代的椭圆曲线拟合方法在提取隧道椭圆曲线方面表现出更好的滤波效果和更高的精度。搭建隧道模型进行形变模拟和监测试验，对提取的多期数据进行分析，结果表明所提出的方法在公路隧道多期形变监测中具有可行性，且中误差小于2 mm，具有较高的精度。     

由任意坐标点反算对应中桩里程的一种直接算法

本文介绍一种根据道路中桩点坐标或中线外坐标点反算对应中桩里程的直接算法。在线路测设和工程勘察设计中，过去常常根据中桩里程和法向距离求线路任意点坐标和边桩坐标的正算法，通过若干次逐步趋近，得到一定精度的近似解。本文通过推导在曲线ZH坐标系中圆曲线段和缓和曲线段的算法公式，进而推广至适用于任意坐标系的通用算法。还给出一个实际算例加以验证。该方法显著提高工效和计算精度，可以取代逐步趋近算法，值得推广应用。     

高速公路隧道的三维地质建模技术研究

文章介绍了高速公路隧道工程三维地质建模技术研究的有关技术问题,介绍了空间数据模型、建模要素和建模流程,分析并比较了各类方法和流程的优、缺点;基于离散光滑插值等技术,提出利用地质钻孔点、地质剖面线上的特征点和由特征点插值出剖面线上的点三者共同参与插值的方法,提出基于任意形状空间多边形生成地下隧道的方法,并解决任意地下隧道与地质体相互裁减的问题;最后以岭脚隧道工程为实例,建立包括地层信息、三维隧道、断层信息等地下结构的全景三维地质模型,将研究的三维地质建模技术进行实际工程应用,验证了方法的理论意义和应用价值.     

沉管隧道临时支承系统设计与施工控制

文章论述了沉管隧道管段临时支承系统的三点支承、四点支承、五点支承等几种主要形式,并进行了分析对比;同时介绍了五点式支承系统在越南西贡东西高速公路过江沉管隧道工程中的应用情况以及支承系统的设计与施工控制。研究结果及工程实践均表明:五点式支承系统在管段安装后始终能保证有三个支承点,可确保管段水下姿态稳定,同时具有更高的安装精度,尤其适合线路长、管段多的沉管隧道。     

隧道洞口段载体桩地基处理的设计与施工

文章结合西圈隧道洞口段地基处理工程实践,通过对CFG桩与载体桩两种处理方案的受力机理及工程量比较,对载体桩这一全新桩基施工技术的设计与施工工艺进行了介绍。该施工技术的成功应用,可为公路隧道地基处理提供参考。     

BIM技术在城市隧道工程中的应用分析

在城市隧道施工中,应用BIM技术可以实现工程数据向三维立体模型的转换,通过现代化的协同设计来提升工程的施工质量可靠性和规范性。文章介绍了BIM技术的特点,阐述了BIM在城市隧道工程中应用的关键技术。     

类矩形盾构工法在宁波轨道交通工程中的应用探讨

轨道交通区间隧道施工中,单圆盾构经常会碰到"放不下"、"碰不得"的工程技术难题,急需研发新的施工工法和技术。结合宁波轨道交通4号线工程案例,通过对不同隧道断面方案的比选,从隧道限界、管片结构、环境影响、车站方案等方面进行了研究,提出了一种新型的隧道断面——类矩形隧道断面,并在试验段工程中得到了应用和验证。     

浅谈Civil 3D在大化路隧道工程中的应用

AutoCAD Civil 3D作为一款面向土木工程的BIM解决方案,不仅包含了CAD的全部功能,而且还可以实现三维设计,方便了工程建模设计及工程量的计算。文章以隧道设计为例,通过建立地形曲面、创建平面路线及纵断面和横断面设计等步骤介绍了Civil 3D的主要设计过程,并构建了统一的三维信息模型进行土方计算。通过实践应用,总结出了Civil 3D在市政工程设计中应用的主要优点及在隧道设计中的应用前景。     

发挥科研成果在工程技术创新中的主导作用

科研攻关和科技成果转化是实现工程勘察设计企业技术创新的必由之路。结合上海长江隧道和上海轨道交通10号线(一期)工程,介绍了通过科研攻关,促进成果转化以及结合工程技术难题建好科研平台,为设计提供技术支撑、提高设计效率的实践,可供工程勘察设计行业参考与借鉴。     

基于位移-应力多元信息的公路隧道智能反分析研究

考虑到位移反演单一控制条件的局限性,文章提出基于位移-应力的多元信息联合智能反分析方法。该方法基于差异进化算法(DE算法)的控制变量少、收敛速度快、适应性强等诸多优点,将自动化采集系统与三维数值模拟相结合,对隧道施_T过程进行实时监测、反馈、分析。文章以抚松隧道工程为例,首先根据抚松隧道的地质和施工设计特点,在ZK276+354断面处布设传感器,采集施工过程中的测点位移、应力等数据;然后建立复杂三维精细化数值模型,设计25组正交方案进行正算,通过极差分析和拟合方法建立围岩各参数与位移值、应力值之间的映射关系回归模型;联合传感器监测数据和常规监测数据进行位移-应力反分析,搜索获得准确的围岩力学参数。结果表明该联合反演方法可以为隧道施工安全提供重要参考。     

小煤窑采空区隧道的勘察设计

煤层采空区,尤其是年代久远的小煤窑采空区,对隧道工程危害极大,易造成支护结构变形、开裂、沉降甚至发生坍方,个别隧道运营期间仍在整治.目前采空区隧道的设计理论尚不完善.实际设计、施工中采用的工程措施基本以工程类比及施工实践为主.文章就多年来对多个小煤窑采空区隧道的设计并结合施工实践进行了整理、归纳,取得了一些成果,以供广大隧道建设者借鉴.     

超小净距隧道结构设计与施工稳定性分析

文章依托某城市地下互通式隧道工程中一处超小净距隧道工程,对超小净距隧道的三种结构形式进行比选,研究确定了无中隔墙的超小净距隧道结构方案,采用锚杆注浆加固中夹岩柱并加强一次衬砌和微震预裂爆破技术的分步挖掘施工方案;利用有限元数值模拟超小净距隧道支护施工过程,得到其各个施工步序下围岩及支护结构应力、应变状态,分析其稳定性,优化并验证设计参数,有效指导设计与施工。     

基于约束的隧道及围岩体数字化建模方法

文章以真实地质钻孔、隧道横断面及线位设计文件为基础,引入虚拟钻孔,将地质剖面图与加密的地层建模边界作为地层建模约束条件,用三棱柱体建立地层三维模型,提高了地层建模精度;采用先规则建模后正则集合运算的方法生成复杂隧道实体,实现了隧道穿越地层的开挖、剖切等.该数字化建模方法在厦门翔安海底隧道工程应用中取得了较好的效果.     

新建隧道近距离上跨既有铁路隧道方案分析与研究

文章通过新建隧道近距离上跨既有铁路隧道具体工程实践,分析了外部控制因素、工程地质及既有隧道支护结构等限制条件,提出了三种不同上跨方案,并综合比较了相关数值分析、工程特点与要求,最后推荐采用更为合理可行的明挖隧道方案.     

煤矸石地层隧道塌方处理技术

在煤矸石隧道中出现塌方时,要通过地表注浆加固和隧道内长大管棚注浆,来达到内外兼治的目的;再配合超前小导管注浆,重新开挖隧道塌体,对隧道塌方进行综合治理,以保证施工及运营安全。文章结合吉林省某隧道处理塌方的工程实践,着重论述了不同岩体条件下的注浆技术及塌方体内大管棚安装技术,可为类似地质条件下的施工提供借鉴和参考。     

BIM技术在沉管隧道工程设计中的应用研究

文章以如意坊沉管隧道设计阶段的BIM技术应用为例,阐述了沉管隧道BIM技术应用的总体框架,并从三维参数化模型、信息模型的建立和基于信息模型的BIM技术应用等方面出发,开展沉管隧道工程建模、应用方法及流程方面的探索,并揭示BIM技术在沉管隧道设计应用中存在的问题。随着相关软件的不断更新发展和从业工程师对BIM建模与应用的不断探索,BIM技术在沉管隧道设计中的应用将会更加高效、便捷并更加深入。     

大有山隧道基础加固方案经济技术分析

软弱黄土隧道基础承载能力较低,容易在施工和运营过程中出现结构变形和沉降等破坏.通过对黄土隧道基础进行加固,可以有效提高基础承栽能力,有利于隧道结构的长期稳定.但不同的加固方案在技术和经济方面有较大差异.在隧道设计和施工中,根据隧道的具体情况,通过经济及技术方面的分析和比较,选择合理的基础加固措施,对软弱黄土隧道工程的建设有着重要的意义,本文通过对大有山隧道两种基础加固方案:高压旋喷桩和灰土挤密桩的经济技术分析,确定了合理的基础加固措施.