基于BIM与状态监测的车辆段室外管线智能管控设计及关键技术研究

针对车辆段室外综合管线运维中存在的隐蔽性强、交互错杂、信息割裂、管理效率低下等问题，提出一种基于BIM与状态监测的车辆段室外管线智能管控设计技术方案。首先，通过BIM技术建立车辆段管线地下管网三维模型，并将管线的各类信息(位置、材质、规格等)以数据化的形式存储在模型中，实现地下管线的三维可视化和管线数据信息化；然后，通过管线监测控制方案设计，在各类管线关键节点安装智能仪表，实时采集管线状态数据，经过后台数据处理和智能化分析，监测分析管线运行状态，开展管线故障预警及故障诊断，利用电动阀门实现故障情况下区域阀门的自动开启及闭合，实现管网状态的实时监测，降低管线故障对车辆段生产作业的影响危害；最后，搭建管线信息数据库和智能管控软件平台，数据库集成管线的运维、能耗、实时监测数据，软件平台将各管线专业信息相融合，形成一个各管线专业集中统一的管理和监视界面终端，集成管线三维展示、状态数据展示、故障报警提醒、智能派单等功能，减少人工作业，提高管线管理效率。研究成果可以为车辆段室外综合管线运维管理提供借鉴，给车辆段基础设施资源的建设、规划提供行之有效的管理手段和办法。     

穿越施工中管线与土层共同变形规律分析

研究目的:为了解穿越工程中管线与土层的共同变形规律,建立管-土相互作用三维有限元模型,分析土体及管线刚度、新建隧道直径、管线与隧道净距对管线沉降和内力的影响。研究管线沉降和弯矩随管土刚度系数K的变化规律,提出柔性管线、弹性管线和刚性管线的管土刚度系数K判定值,给出管线最大弯矩和最大沉降的简便计算公式。进行室内离心模型试验及现场实测,将管线监测数据与数值模拟进行对比研究。研究结论:(1)管线沉降和弯矩均随管土刚度系数K的增大而减小;(2)当K<0.1时,管线为柔性管线,管线与土层能够协同变形不产生脱空,此情况下可把土层沉降当作管线沉降来计算管线内力;(3)当K>100时,管线为刚性管线,管线很容易与土层产生脱空,可采用土层反力作为荷载来计算管线内力;(4)当0.1≤K≤100时,管线为弹性管线,可能与土层产生脱空,宜通过考虑管土分离的有限元模型进行其受力分析;(5)本研究成果可为隧道施工中既有管线的安全评价提供理论依据。     

轨道交通工程周边地下管线位移控制指标

系统分析地表位移、管线自身位移等地下管线控制指标的相关研究成果.对北京地区26条管线直接监测点的管体变形结果以及137条管线地表间接监测点的实测结果进行分析,研究地下管线的变形规律.实测结果表明,地下管线的差异沉降是控制其安全的重要指标,评价地下管线的安全状态应同时考虑管线的总体沉降和差异沉降.根据工程监测情况分析总结地下管线总体沉降量较大的原因,并给出不同类别地下管线控制指标的建议数值.严格控制施工过程、合理调整施工参数与控制盾构姿态,避免不正常事故的发生,是保障地下管线安全的关键.     

论广州地铁厦滘车辆段室外综合管线设计方法

研究目的:地铁车辆段室外管线种类多、涉及专业多、受制约因素多,其综合管线设计一直是车辆段工程的重难点。通过对广州地铁厦滘车辆段室外管线交叉时的避让原则、管线规划、管线交叉节点处理等关键设计方法的研究,提出解决方案,并为今后类似工程提供参考。研究结论:为做好地铁车辆段综合管线设计,在各专业管线施工图设计开始前应提前做好管线走廊规划、电缆沟规划、重力排水干管(沟)走向及控制标高规划,预留煤气管道的敷设空间;在设计中应重视管线交叉节点的处理。在厦滘车辆段的工程实施中没有出现因综合管线处理不当而引起设计变更,实践证明该段综合管线的设计原则及设计方法是正确的和有效的。     

铁路地下管线探测若干问题探索与实践

研究目的:以铁路地下管线探测实践,分析地下管线探测的工作难度、质量要求、工作任务等特点.为了保证地下管线探测质量,采用积极有效对策,对成果进行研究、归纳、总结,以期在地下管线安全的前提下,积累经验,促进地下管线探测工作的进一步提高,更好地满足铁路建设对地下管线探测的需要.研究结论:针对地下管线探测难点与特点,分析影响铁路地下管线探测工作的影响因素.详细介绍了铁路地下管线探测采取的对策,有针对性阐述了促进和提高地下管线探测质量的解决办法.应做好现场管线调查与配合工作,管线探测单位应具备严格的质量保证体系和全面的管理制度,探测应本着"三个不放过"原则,就能有效避免错探、漏探现象发生,更好地为勘察、设计、规划、建设服务.     

浅埋暗挖法隧道下穿管线施工控制标准及控制措施研究

地下管线种类、材质、接头形式、使用现状、地层条件等各不相同,因此浅埋暗挖法隧道下穿管线施工是城市轨道交通建设过程中的重要课题,对其处理是一项综合性的技术.阐述了浅埋暗挖法隧道下穿管线施工的控制标准和控制措施:首先应详细调查管线情况、排查地层空洞;在研究管线控制标准的基础上,提出管线沉降主要控制指标,并给出建议控制值;施工过程中,根据风险分级制定管线自身处理和加强措施以及管线外部保护控制措施,并制定应急预案.     

地铁设计中地下管线拆改综合设计工作思路及方法探讨

错综复杂的地下管线给地铁建设带来了巨大困难,同时地铁的施工也对管线有着影响;管线的处理往往制约了工程进展,大大增加了施工费用和风险。在设计过程中应将管线梳理清楚,并结合工程筹划制定出切实可行的管线处理方案,以保证地铁施工的顺利进行。管线拆改综合设计的工作思路是:首先要准确的掌握管线与地铁结构的平、剖面位置关系;然后以重力流、热力管道、电缆沟等大型管线为首要,来制定初步的拆改方案;同时要结合施工围档与交通疏解对管线改移方案进行优化,尽可能的不发生二次临时改移;最后每条管线拆改的实施要满足管线产权单位的要求,也要符合相关规范规定。     

隧道竖井施工对地下管线影响的数值模拟

研究目的:研究武汉长江隧道施工对地下管线的影响,对于确保工程的安全实施至关重要.建立江北竖井地下连续墙、土体与地下管线变形耦合作用的三维有限元分析模型,分析不同开挖步骤、不同管材、不同地下管线埋深、离基坑的不同距离、不同管径、壁厚对地下管线位移的影响.研究结论:以武汉长江隧道江北竖井施工为例,通过建立计算模型和对不同开挖步骤、不同管材、不同管径、不同地下管线埋深、离基坑不同距离的分析,管线位移随开挖深度增加而增大,头两步开挖对管线位移的影响起决定性作用,在前二步开挖时要严密监测施工对管线的影响;由于受到地下连续墙的抑制作用,地下管线存在着端部效应问题,离基坑越近,其端部效应越明显,端部效应改变了管线的位移形态;管线外径和壁厚对其位移的影响不显著;多种管线并存时,其相互影响不显著.     

北京地铁8号线隧道下穿地下管线风险分析

以北京地铁8号线隧道下穿地下管线工程为研究背景,在研究现有成果和实际管线变形监测数据的基础上,针对地下管线与隧道走向正交、斜交、平行等不同情况,分析归纳了隧道施工条件下管线的变形规律,并利用管线变形和内力预测的刚度修正法,分析研究了管线的沉降变形特性,进而利用刚度修正法对不同情况下刚性地下管线的变形和内力情况进行计算分析,讨论了地下管线变形损坏控制标准的适用性问题。     

隧道竖井施工对地下管线影响的数值模拟

研究目的：研究武汉长江隧道施工对地下管线的影响，对于确保工程的安全实施至关重要。建立江北竖井地下连续墙、土体与地下管线变形耦合作用的三维有限元分析模型，分析不同开挖步骤、不同管材、不同地下管线埋深、离基坑的不同距离、不同管径、壁厚对地下管线位移的影响。研究结论：以武汉长江隧道江北竖井施工为例，通过建立计算模型和对不同开挖步骤、不同管材、不同管径、不同地下管线埋深、离基坑不同距离的分析，管线位移随开挖深度增加而增大，头两步开挖对管线位移的影响起决定性作用，在前二步开挖时要严密监测施工对管线的影响；由于受到地下连续墙的抑制作用，地下管线存在着端部效应问题，离基坑越近，其端部效应越明显，端部效应改变了管线的位移形态；管线外径和壁厚对其位移的影响不显著；多种管线并存时，其相互影响不显著。     

北京地铁暗挖车站施工对管线的影响分析

地铁开挖对近邻管线的影响已成为地铁工程中的重点问题。通过隧道支护结构-土体三维有限元分析模型及施工监控量测相结合,对北京地铁黄庄站10号线地铁施工对管线的影响进行分析,根据管线的性质、埋深、管线与隧道的位置不同,考虑施工中可能会出现的风险,对管线分区段进行地表沉降控制,并结合有关管线安全性的评价标准对地下管线的安全性进行分析和预测。结果表明,开挖完成后的最大地表沉降预测值为94.7mm,未超过管线安全性要求,但由于黄庄站地层存在着比较多的空洞,地层富水和管线下漏水,因此为保证管线的正常使用,对管线及地层提出具体的加固措施。     

地铁车辆段室内综合管线三维设计研究

室内综合管线设计是地铁车辆段管线设计中非常重要的一部分,现有的室内综合管线设计主要基于二维图纸。文章提出一种新的设计手段,将三维设计引入地铁车辆段室内综合管线设计,旨在从设计上避免管线差、错、碰、漏等现象发生,阐述了三维设计的基本原理和方法,探索了室内综合管线的三维表达方式。     

北方城市地铁建设中管线改迁的原则与策略

城市轨道交通与市政管网共同使用浅层地下空间,需要相互避让。管线改迁成为影响轨道交通建设工期、造价、风险等的关键因素。而且北方城市因为供热管网及排水管网管径大等原因,管线改迁更加复杂。本文结合地铁工程实践,对北方城市管线改迁的特点进行分析总结,提出了管线改迁的基本原则,指出了管线改迁的基本方法有永久改迁、临时截断、临时改迁、原位保护。根据管线特性给出了各类管线改迁的适用方法,重点阐述了管线覆土厚度不够、管线之间安全距离不够、改迁后影响附属基坑施工、原位保护管线影响围护桩施工等常见难题的解决措施,以及地铁建设中管线改迁的注意事项。     

地铁车辆段综合管线设计研究

研究目的:综合管线设计是地铁车辆段设计的一大难点,也是地铁车辆设计成功与否的关键点之一。通常综合管线是在各专业完成施工图后才能正式开展工作,因此每次综合管线设计的工期都非常短。目前传统的综合管线设计思路及方法已不能满足设计需要,为了较好地解决综合管线设计周期短、质量要求高的难题,推出新的综合管线设计方法尤为迫切。研究结论:通过地面车辆段、双层车辆段综合管线设计的归纳总结,提出采用反推法设计综合管线。采用反推法设计综合管线,将缩短地铁车辆段综合管线设计周期50%,提高了设计质量的同时还提高了设计人员的综合素质。     

广州地铁9号线民主车辆段给排水系统方案及特点

针对广州地铁9号线民主车辆段周围环境、给排水条件,阐述车辆段内综合管线管位布设、管线高程和管线间距控制、管线材料的选用。论述生产、生活给水系统方案和供水范围,水消防系统方案及功能,雨水、污水、废水处理方法和排水系统构成,并重点阐述段内综合管线设计和给排水系统方案的特点。     

地铁隧道工程开挖过程中地下管线的受力情况分析

地铁隧道工程开挖过程中的地层运动对地下管线影响较大。基于温克尔弹性地基梁经典理论,着重分析了隧道工程开挖影响下的地下管线受力情况,推导出了地下管线的沉降、弯矩和剪力的表达式。结合西安地铁3号线延兴门站—咸宁路站区间具体工程,分析了不同因素对管线变形影响的规律。研究表明:地下管线的不均匀沉降及内力随管线与隧道倾角增大而增大,管线刚度变化对管线沉降影响极小。     

地铁施工影响邻近管线的研究现状与展望

从地下管线初始应力、接口模拟、失效模式、管土相互作用、控制标准、评估简化算法、离心模型试验以及有限元数值分析等方面,综述了国内外隧道施工对地下管线影响的已有研究成果。开挖引起周围地层的差异沉降是导致管线功能丧失的主要原因,主要表现形式为纵向弯矩引起的横向断裂和非刚性连接的管线接头张开等。影响管线变形的主要因素包括管线与隧道的相对位置、管线的弯曲刚度和土体的强度。管线的控制标准可以从地层移动、管线接头转角与脱开以及管线应变等方面考虑制定。对此类问题的分析,常用的弹性地基梁法与工程类比法都是基于经验的预测方法,没有考虑管道腐蚀引起的安全性下降,仅是采用较严格的变形控制标准。应在腐蚀管道评定的基础上合理制定变形控制标准,结合开挖引起地层移动与管土相互作用以及管材强度与变形特性的研究,建立一套完整实用的管线安全性评估体系。     

城轨交通控制中心室内综合管线设计

介绍城市轨道交通控制中心的管线分类、综合管线的布置原则,阐述室内综合管线竖向和平面布置的具体要求,同时对控制中心这栋综合性智能建筑的综合管线设计流程与方法做出详尽说明.     

隧道盾构施工对邻近管线群位移影响的模型试验研究

隧道盾构施工会对邻近管线造成不利影响,但目前对管线位移的研究多集中在单一管线方面,考虑管线之间影响的研究较少。针对这一问题,开展砂土地层盾构施工对邻近管线群影响的室内模型试验,研究隧道盾构垂直下穿多条既有管线时对管线竖向沉降的影响。研究结果表明:当单一管线垂直于隧道开挖方向时,管线最大沉降发生在隧道正上方位置,沉降曲线形态关于隧道轴线呈对称分布,且符合Gauss曲线特征;当隧道垂直下穿双管线时,管线产生的竖向沉降曲线形态与单一管线基本一致,但管线最大沉降值较单一管线明显减小。通过对试验结果的归一化分析,提出管线间距对最大沉降影响的计算公式。     

燃气及重力污水管线纳入地下综合管廊的设计研究

结合实际纳入燃气及重力流污水管线的综合管廊设计案例,针对燃气管线及重力流污水管线入廊设计问题进行研究,在入廊分析、横断面设计、通风、管线管材及相应配备附属设备等方面总结经验,为今后在综合管廊设计中遇到燃气管线及重力流污水管线入廊问题上提供借鉴。