基于多参量光纤传感技术的京雄城际隧道形位感测系统应用研究

京雄城际铁路机场隧道面临不均匀沉降以及地面异常入侵等风险,为了更加迅速、直观地了解隧道结构全生命周期的安全及健康状态,需要对其进行实时在线监测。将光纤传感技术应用于京雄城际隧道的结构健康监测工作中,先结合BIM技术对高铁隧道的分层沉降、衬砌环向应变、渗漏水、火灾、异常侵入、变形缝变形等多参量开展智能化、高精度监测技术研究;再结合相应评估指标与预警阈值构建基于多参量传感技术的高速铁路隧道形位感测管理平台展示系统。该系统集数据采集、监测预警、安全评估以及可视化展示于一体,能够实时反映隧道所处的安全状况,为高铁隧道安全运营提供有力保障,并为"智能京雄"工程提供强有利的技术支撑。     

市政隧道基坑开挖对既有下卧地铁盾构隧道影响分析

以西安南门外综合改造工程环城南路市政隧道上跨既有地铁2号线盾构隧道为依托,根据拟定的设计方案,采用FLAC3D有限差分程序对市政隧道基坑开挖对下卧地铁盾构隧道的影响进行数值分析,并对隧道抗浮进行验算。计算分析结果表明:采用跳槽、分段、分层、对称开挖并结合"板凳桩"加固区间隧道的设计方案能有效控制基底土体的隆起和隧道的变形,盾构隧道变形值和抗浮满足相关保护标准和规范的要求,基坑开挖不会影响地铁2号线的正常安全运营。同时,在施工过程中对区间隧道进行了自动化实时监测,监测结果验证了设计方案的合理性和可行性。设计方案对类似工程的设计和施工具有一定的借鉴和指导意义。     

砂卵石地层地铁隧道上方基坑开挖卸载影响与对策分析

在富水砂卵石地层条件下,地铁盾构隧道上方基坑大范围开挖卸载会对下卧盾构隧道产生不利影响。为确保地铁运营安全,对下卧盾构隧道隆起与变形趋势进行研究,从减小基坑开挖卸载的影响程度与增大隧道纵向刚度2方面着手,通过在盾构隧道内设置预应力锚索、轨道道床内设置暗梁结构并与管片叠合处理以及临时槽钢纵向固定等措施的综合应用,减小纵向不均匀变形趋势,同时采用管幕法超前支护形成压顶梁,并对上方基坑开挖采用"竖向分层、纵向分段、先支后挖"的基本原则,将盾构隧道的变形控制在毫米级范围,满足了地铁正常运营要求。     

杭州铁路东站西广场大基坑开挖对其下地铁盾构隧道的影响与控制

杭州铁路东站西广场地下室为2层的超大开发空间,位于已竣工的地铁区间盾构隧道的上方,影响范围约358 m,二者之间的垂直净距约6.73 m。为评价西广场地下空间约10 m深的基坑开挖施工工艺对地铁盾构隧道的影响,从而选择合理的基坑开挖方式,通过采用FLAC 3D大型岩土分析软件,模拟西广场基坑开挖分层分块施工工艺对地铁隧道的变形及受力性能的影响,得出分层分块开挖对下方盾构隧道不会造成破坏的结论,并提出地铁隧道的监控要求,监测结果表明分层分块基坑开挖工艺满足地铁隧道安全运营要求。     

有限土体条件下基坑近接地铁施工案例分析

建筑基坑工程近接既有已运营地铁车站和区间施工,车站渡线地下结构与新开挖建筑基坑之间形成有限土体,有限土体中有已运营地铁盾构区间隧道。在基坑开挖施工过程中,区间隧道管片开裂,多次出现漏水、漏砂。结合既有工程工况、监测数据分析,认为在有限土体情况下,由于侧向卸载,改变了盾构区间土体应力场和区间周边土压力分布,土体对区间隧道的侧向约束降低,区间隧道在水平方向上产生扩张,区间管片接头张开。对区间隧道的加固进行了简要介绍。目前关于有限土体条件下基坑近接盾构区间施工的工程案例的介绍较少,机理仍处于研究阶段,而工程实践中遇到类似情况的概率越来越高,本文可为类似工程参考。     

基坑分块开挖参数对邻近地铁盾构隧道的变形影响分析

合肥市某交通枢纽广场工程存在大面积基坑开挖,施工区域底部和侧部存在地铁4条盾构隧道下穿和侧穿,其中一条盾构隧道距离东区基坑底部4.5m,距离西区基坑侧部11.3m,且已运营,为了基坑开挖过程中对隧道结构变形进行控制,拟基坑内开挖保护区采用"双排桩+斜撑"方式支护、"分段+跳挖+底板封闭"方式开挖,该文采用数值模拟技术,通过不同开挖方案的对比分析,得到开挖参数对隧道变形的影响规律,从而确定开挖参数的合理范围。     

冻结降温导致地铁盾构隧道漏水的数值与理论分析

为研究地铁盾构隧道正上方基坑冻结开挖诱发隧道环缝渗漏水的问题,采用数值分析方法建立三环管片衬砌结构的三维有限元精细模型,主要研究冻结降温作用对盾构隧道环缝、纵缝张开量的影响,并结合接缝处细部构造的特点对隧道环缝出现漏水的原因进行理论分析。结果表明： 1）盾构隧道管片纵缝、环缝张开量和螺栓应力随着冻结温度的降低而增大; 2）在地层荷载与冻结温度共同作用下,盾构隧道环缝最大张开量为纵缝最大张开量的4.2倍; 3）环缝张开使得接缝处管片与橡胶密封垫接触不紧密,进而导致橡胶垫与接缝槽接触产生的摩擦力小于水压力,这是隧道漏水的主要原因。     

基于光纤传感网络的桥梁实时监测系统研究

桥梁实时监测系统采用可进行长期稳定监测的光纤传感器,并结合多种光纤传感技术,部署传感器网络式分布结构,实现点面结合的实时监测模式。本系统建立了实用的安全评估及预警系统,模拟实时监测系统实际工作状态。应用结果评估表明:系统具有动态、静态数据综合采集的特点,且能实现数据自动采集、传输、存储、统计分析、远程监控与报警等功能,提高了综合监测效率,基本满足大跨度桥实时监测需求。     

地铁盾构隧道弯矩和变形控制值研究

为评估紧邻基坑施工对地铁盾构隧道结构安全和运营安全的影响,需确定盾构隧道结构的弯矩和变形控制值。以广州地铁一号线黄沙车站地铁上盖基坑工程为背景,首先,根据盾构管片尺寸、配筋和接头螺栓情况,计算盾构隧道管片的弯矩控制值,评估依托工程盾构隧道结构的应力水平;其次,通过等效轴向刚度模型理论和简易接缝张开量计算方法,分析盾构隧道纵向变形曲率与管片环缝接头张开量的关系;然后,结合地铁盾构隧道保护经验和管片环模型试验结果,提出盾构隧道变形的控制值;最后,通过依托工程地铁盾构隧道结构的三维变形实测数据分析,评估目前盾构隧道结构的安全现状,并对隧道变形的监测工作提出建议。研究成果可为今后类似工程地铁盾构隧道的安全保护提供指导。     

无线传感网络技术在隧道变形与防灾监测中的应用研究

针对当前隧道结构变形与防灾监测手段存在的不足,对无线传感网络在隧道工程应用的可行性进行试验研究,提出一种基于材料力学的新型监测位移方法,结合不同的监测位置,建立相应的位移-倾角变化量的量测方程。通过室内管片加载试验,验证了新型位移监测方法的可行性和无线传感网络的稳定性,借助软件Smartfire进行了隧道火灾数值模拟试验,针对火灾温度场的分布情况,提出合理的监测距离和监测精度。通过室内试验和数值模拟,对无线传感网络的硬件及布置方案均提出相关指标,以满足工程实时监测要求。     

深圳地铁11号线车公庙综合交通枢纽工程两相邻基坑开挖对下卧运营隧道的影响

以深圳地铁11号线车公庙站交通枢纽工程为研究背景,分析西端风道基坑开挖和紧邻西端风道的11号线车站基坑开挖对既有深圳地铁1号线隧道的影响,采用三维有限元软件ABAQUS对隧道无保护措施和对土体加固措施2种工况进行计算,分析基坑开挖引起既有隧道的变形规律和旋喷桩的加固效果。同时在隧道内安装自动化监测系统,对隧道变形进行实时监测,通过反馈的监测数据对隧道变形情况进行分析,确保运营隧道的安全。结果表明:旋喷桩加固可以有效地减少隧道隆起的位移。     

盾构隧道交叉近接运营地铁隧道无线监测及反馈技术研究

以长沙市轨道交通3号线灵官渡站至侯家塘站盾构区间近距离立体交叉下穿运营中的地铁1号线为工程背景,对无线监测技术及其相应的反馈分析进行了研究。研究中对盾构掘进参数、无线监测特点及方法、监测断面及监测点布设等阐述的基础上,采用自动监测、无线传输技术对运营中的长沙地铁1号线盾构管片的变形、轨道板横向沉降差进行实时监测,并对监测数据进行反馈分析。通过研究得到盾构掘进中土仓压力控制在1.0~1.3 bar、注浆压力控制在3.0~3.6 bar时,各监测断面的收敛变形及轨道板的横向不均匀沉降均在0.5 mm以内,远小于《城市轨道交通结构安全保护技术规范》规定的预警值,说明在该盾构掘进参数控制下运营中的地铁1号线区间隧道处于安全状态。     

分布式光纤传感技术在地铁隧道振动监测中的应用

针对目前地铁隧道振动状态缺乏连续实时监测方法的问题,提出利用分布式光纤传感技术对地铁隧道运营过程中的振动状态进行监测。传感系统可以对隧道内列车行驶的异常振动情况进行实时监测,同时探测地铁引起的环境振动噪声,并且准确判别出异常振动信号,同时保证极低的误报率。监测方式具有良好的连续性和实时性,而且成本低,布设方便,利于实际工程应用。     

FBG应变传感器在隧道长期健康监测中的应用

隧道结构长期运营安全监测需要采用长效性好的传感测试技术,近年发展起来的光纤光栅传感器是一种数字式的光纤传感技术,具有长期稳定性好、测量精度高和适宜远程监测等优点.将光纤光栅传感器应用于厦门翔安隧道结构健康监测系统,实现了对二次衬砌混凝土应变的长期监测.结果表明光纤光栅传感器测量数据稳定可靠,监测效果良好.     

隧道无线健康监测系统环境敏感性分析

随着隧道运营时间的不断增加,在行车荷载、地质和水文条件变化、材料老化、周围环境施工等共同作用下,隧道结构会出现不同程度病害。隧道病害具有时间和空间随机特性。介绍采用隧道无线健康监测系统对隧道健康状况进行监测。隧道无线健康监测系统由无线传感器、中继器、基站和用户端组成,采用ZigBee技术实现监测数据无线传输。无线健康监测技术具有布置灵活、安装方便、便于维护管理等特点。对空旷场地、有遮挡场地和运营隧道等不同场地条件下的无线传感器传输距离和组网能力进行测试和研究,结果表明：中继器与无线传感器的相对位置对传输距离有显著影响,隧道内无线传感器的传输距离不低于100m;无线传感器自组网能力强,可以实现相互中继。     

光纤感测技术在轨道交通运营线路中的应用

为解决城市轨道交通工程在施工和后期运营过程中隧道差异沉降、结构变形、基坑渗水与失稳及周边建筑物变形等安全问题。依托宁波市轨道交通运1 号运营线,采用分布式光纤传感技术实现长距离隧道的管片变形和差异沉降监测,利用布拉格光纤光栅技术实现了隧道断面和结构变形自动化监测,结果显示监测段隧道变形较小,较为稳定。项目的成功实施,证明了光纤传感技术在轨道交通工程结构监测中的有效性,具有广泛的应用和推广价值。     

深厚软土区基坑施工对临近地铁隧道影响分析

针对深厚淤泥质软土地区、高承压水等不利条件下的基坑开挖对临近运营地铁隧道结构影响问题，以临近武汉地铁2号线某综合管廊基坑施工为背景，构建了三维数值分析模型，系统分析了基坑施工对自身围护结构变形、地铁隧道结构位移及受力的影响。研究结果表明：基坑开挖引起的围护结构水平向、竖向最大位移值分别为11.5 mm、1.44 mm，地铁隧道结构最大水平向、竖向位移分别为0.42 mm、0.21 mm，盾构管片最大轴力、剪力及弯矩分别为1 479.65 k N/m、48.38 k N/m、109.77 k N·m/m，数值分析结果均在规范限值以内。研究成果可为类似基坑施工对临近建构筑物安全风险评估提供借鉴。     

滚刀状态实时诊断技术在超大直径泥水盾构中的应用——以汕头苏埃通道为例

超大直径隧道施工多采用泥水盾构,掘进过程中面临开挖直径大、地质条件复杂、刀具异常损坏严重等问题。为在掘进过程中实时掌握刀具状态,提高人工抽检的准确率,设计一种适用于超大直径泥水盾构的滚刀状态诊断系统,实现滚刀转速、磨损量、温度的实时监测与状态诊断,以及基于滚刀监测数据的掌子面地质分析技术。以汕头苏埃通道为例,详细介绍刀具监测系统的硬件设计与监测原理,并对实际工程中采集到的典型异常数据进行分析,完成滚刀异常状态识别。同时,基于获取的滚刀实时转速数据和刀盘角度数据,探索性地研究掌子面地质实时感知技术,并在苏埃通道西线进行应用,在基岩凸起段取得了良好的效果,为判断基岩侵入掌子面范围、优化掘进参数以及更准确地判断刀具状态提供直接依据。     

明挖隧道施工期间下方共线地铁盾构区间上浮控制技术——以深圳市桂庙路快速化改造工程为例

深圳市桂庙路快速化改造工程与下卧深圳地铁11号线平面共线长达3 km。为解决上方基坑开挖过程中引起的下方既有地铁运营盾构区间上浮变形问题,在施工期对下卧盾构区间隧道进行长期自动化监测的基础上,结合数值分析计算,确定下卧地铁盾构区间产生上浮变形的原因。在对比分析开挖工况、地质条件、结构施工和开挖范围及长度等因素对盾构隧道上浮变形影响规律的基础上,结合项目施工上浮控制经验,提出三重高压旋喷桩和三轴搅拌桩地层加固、调整结构施工工序并采用分幅施工方案、提前施作竖井+抗浮板+抗拔桩等地铁盾构区间上浮变形控制措施。现场实践表明,竖井+抗浮板+抗拔桩措施对地铁上浮控制十分有效,能够确保基坑施工期间下卧地铁的运营安全。     

基坑上跨盾构隧道实测数据分析及保护研究

以某绕城高速公路深基坑上跨运营盾构隧道工程案例为背景,首先以南半幅深基坑违规施工为切入点,通过现场监测、检测与三维扫描普查等实测成果,佐证违规施工对盾构隧道的不利影响程度,其次通过修正惯用法理论计算及Ansys建模分析,评估隧道结构横断面及纵断面的安全性能与安全冗余储备,再次以优化保护措施的北半幅施工为比对研究对象,通过现场实测数据证明分幅、分段、跳仓、限时开挖,增加板凳桩桩长,缩小桩间距,加大盖板厚度,实施土体填充注浆等措施可减少开挖期及工后盾构隧道隆起量,可以缩短工后隆起时间。据此,提出基坑上跨运营盾构隧道在设计、施工相关建议,为该类保护区外部作业及保护工作提供参考。