上覆软弱路基加固对既有地铁隧道沉降的影响规律

为研究道路施工引起下方既有地铁隧道的沉降问题,在地铁隧道上方斜穿施工道路的基础上,进行了现场隧道沉降变形实测研究,分析了道路在路基注浆加固、路床和路面结构层施工阶段中地铁隧道的沉降曲线。建立地铁隧道-土体-道路模型对道路施工的注浆加固过程及路床和路面结构层施工进行模拟,通过比较地铁隧道沉降计算结果与现场实测值,验证了该精细化模型的准确性。基于此,分析了路床和路面结构层总施工厚度、道路土体性质、隧道下卧土层、隧道衬砌强度等关键参数对地铁隧道的沉降影响规律。结果表明:地铁隧道的沉降值与施工厚度呈正相关关系;道路的存在对隧道的沉降影响越小,其弹性模量和泊松比对地铁隧道沉降几乎没有影响;卧土层的弹性模量越大,土层越不易变形,且地铁隧道沉降越小;衬砌弹性模量增大对地铁隧道沉降影响反而越小。

基于MIDAS/GTS NX的人行过街天桥建设对地铁隧道的影响分析

地铁隧道保护区范围内新建建筑对地铁隧道会产生不利的影响,为了保证地铁隧道的安全,探索适合的理论分析方法在项目建设前评估新建建筑对地铁隧道的影响程度,以确定项目建设的可行性,为项目建设方案的选择提供理论依据。以哈尔滨市中山路某路段人行过街天桥建设为研究对象,选用MIDAS/GTS NX软件对该地段初始阶段、过街天桥桩基础施工建设阶段和天桥建成使用阶段3种工况下地铁隧道的位移和变形进行数值模拟。分析结果表明:在天桥建设施工和使用阶段,结构附加变形量均增加,但在控制值范围内,满足地铁正常使用极限状态的设计要求。建成后对该路段地铁隧道进行动态检测,检测结果与理论分析结果基本一致,该方法可以进行类似项目建设的可行性分析研究。

大跨度人防隧道工程下穿施工对既有地铁隧道区间结构稳定性的影响

[目的]为分析新建大跨度人防隧道工程小净距下穿既有地铁线路施工时对地铁隧道区间结构稳定性的影响,需对人防隧道下穿施工过程进行模拟研究。[方法]依托青岛某扁平大断面人防隧道下穿既有地铁区间隧道工程,建立了三维有限元模型,模拟人防隧道开挖的全过程。重点分析了人防隧道设置的中隔墙在开挖过程中的力学响应及变形规律,以及整个施工过程对既有地铁车站及其区间隧道的影响情况。[结果及结论]人防隧道中隔墙在先行洞和后行洞施工过程中呈现出明显的偏压趋势;人防隧道初期支护结构受既有地铁隧道的上部拱顶效应与中隔墙的双重作用,呈现出罕见的前大后小的“四象限”分布规律,且右侧沉降值大于左侧沉降值;既有地铁车站及其区间结构受人防隧道开挖空间效应的影响明显,其变形趋势均表现为向开挖侧移动,但其变形值均小于规范规定的预警值。

旁侧深大基坑开挖对邻近地铁隧道变形影响研究

为探究深基坑开挖对邻近地铁隧道的影响,文中以杭州某邻近地铁隧道的深基坑工程为背景,建立坑底在隧道正侧方的三维模型,分析基坑开挖过程中邻近隧道的变形规律,并结合研究结果提出相应的监测方法。结果表明基坑开挖时要重视隧道顶部的裂缝监测;隧道变形以隆起为主,并产生远离基坑的水平位移及扭转;基坑与隧道水平距离超过25m后基坑开挖对隧道基本没有影响;基坑底板的施工能有效控制隧道变形,研究结果可为类似工程施工提供参考。

基坑开挖对下卧地铁隧道结构的扰动效应分析

为准确评估基坑开挖对正下方地铁隧道结构的扰动效应,依托某高速公路明挖基坑与地铁盾构隧道交叉工程,建立三维精细化有限元模型分析基坑开挖不同阶段对地铁隧道结构变形与受力的扰动特征,并结合现场监测结果对比验证“MJS工法+三轴水泥搅拌桩”地基加固、钻孔灌注桩联合水泥土挡墙、门式加固+抗浮板+反压箱和盆式开挖等组合加固措施的变形控制效果。结果表明:(1)基坑底部中间部位的“卸荷效应”最显著,是基坑开挖变形控制的关键部位;地铁隧道纵向中间断面的隆起变形量最大可达4.55 mm,靠近基坑开挖边缘位置的隧道结构隆起变形量一般为1~2 mm,处于基坑开挖边界以外的地铁隧道隆起变形不到1 mm;(2)受MJS工法、围护桩、立柱桩等施工扰动,基坑加固阶段地铁隧道结构产生微小隆起变形,随着后续基坑开挖的持续卸荷,地铁隧道结构隆起变形不断增大;隧道纵断面隆起变形呈对称分布,隧道横断面隆起变形呈“M”形分布,不同测线的变形曲线形态有所差别,这与隧道轴线与基坑开挖边界斜交角度有一定的关系;(3)左线、右线盾构隧道现场实测隆起变形最大值分别为5.35 mm和5.16 mm,核心影响区隧道水平收敛表现为向内收缩,非核心影响区隧道水平收敛表现为向外扩张;同时现场巡查未发现地铁隧道出现结构病害,表明采取的基坑变形控制加固措施是合理可行的。研究结果对于基坑开挖近接既有隧道结构的变形控制与加固措施的选择具有重要的参考价值。

测量机器人在地铁隧道自动化监测中的应用

在轨道交通的建设与养护中受到地质条件、轨道交通周围建筑物、本身承载等各种因素的作用,地铁轨道可能会发生变形,而长春所处的地理位置大多处于不透水层及含水性材料极微处,产生变形概率较大,所以采取相应的检测手段变得特别关键,而自动化变形检测系统可以取代传统测量方法对地铁轨道系统进行位移与沉降的变化检测。该文结合测量机器人在地铁隧道自动化监测,并结合工程实际,对利用测量机器人获取的数据进行全面的研究和分析。结果表明,使用测量机器人进行自动化监测具有较高的稳定性。

基于改进YOLOv8算法的地铁隧道裂缝识别方法研究

为解决地铁隧道裂缝智能识别困难,尤其针对地铁隧道裂缝检测天窗时间短、人工检测效率低、裂缝识别特征不明显、隧道内干扰物较多等问题,提出一种基于YOLOv8的改进算法——M-YOLO(Modified-YOLO),高效智能识别隧道裂缝。M-YOLO算法运用全维度动态卷积取代传统卷积模块,能显著提高检测的准确性,避免模型参数膨胀的问题;引入C2fGC模块对网络结构进行改进,构建新的特征提取与降维机制,增强高层次特征表示;整合CBAM注意力机制模块,强化对裂缝区域图像的特征学习与提取,减弱背景干扰,进而有效提升检测精度;引入WIOU损失函数来调节几何因素的惩罚程度,提高模型的泛化能力,在低质量数据样本下的表现更为出色。试验结果表明,在地铁隧道裂缝识别的真实样本中,M-YOLO算法的P mAP(平均精度均值)高达83.0%,较原模型提高了15.7%。

高铁列车荷载作用下桩-土复合地基及近接地铁隧道的动力响应模拟研究

[目的]作为典型的振动荷载,高铁列车运行引起的振动荷载会诱发桩-土地基及附近结构产生动力响应,有必要对桩-土复合地基及近接隧道的动力响应特性进行研究。[方法]基于西安地铁14号线下穿大西高速铁路特大桥工程,采用模型试验和数值模拟相结合的方法,以峰值振动加速度、峰值振动速度和峰值振动位移作为动力响应评价指标,研究了列车移动荷载作用下桩-土复合地基及近接隧道的动力响应特性。[结果及结论]研究结果表明,当施加列车荷载时,地基内部的动力响应指标均随着埋深的增加而衰减,但存在近接隧道时,动力响应指标值显著增加,且在隧道埋深处衰减明显。随着距桩基中心距离的增加,隧道埋深处的桩-隧之间地基的各动力响应指标从“波浪形”分布变为单调递减分布。根据峰值振动速度的控制阈值,近接隧道埋深处距桩基础中心水平3.6 m范围内的地基处于危险影响区,必须采用减振措施;3.6~11.4 m范围内的地基处于强影响区,建议采取减振措施;11.4 m以外的地基处于弱影响区,视结构的重要性决定是否需要采取减振措施。

基于天线融合集约化技术的地铁隧道5G覆盖创新方案

本文针对地铁隧道4G民用通信网络升级至5G过程中的工程实施挑战和成本问题,提出了一种创新的覆盖方案。该方案通过在隧道内部署高增益天线,并结合集约化技术,简化施工流程、降低经济投入,同时增强施工的灵活性。本文以大型城市地铁隧道区间作为全国首个试点,验证了该方案在减少投资成本、提升建设效率和优化网络性能方面的明显优势。

基于三维激光点云的地铁隧道特征提取方法研究

针对地铁隧道的结构化特点,为实现轨道及月台平面的自动化巡查,本文提出一种基于几何约束的轨道及平面点云特征快速提取方法。对于隧道激光点云,通过PCA估计的方法确定其点云主轴方向并将其矫正至水平;在此基础上利用直通滤波提取隧道横截面点云,通过RANSAC拟合构建横截面数学模型;然后计算截面上各点到拟合圆心的距离,依据点心距的变化提取候选轨道点与平面点;根据两组截面的特征点优化求解直线与平面方程,计算点线、点面距离,完成直线、平面的特征提取。研究结果表明,轨道检测精度较好,检测准确率高。

SLAM激光扫描技术在地铁隧道竣工测量中的应用

轴线偏差和断面测量一直是隧道竣工测量的两个重要指标。传统使用全站仪或断面仪进行测量的方式不仅作业效率低,采集的数据量也较少,难以反映隧道内的真实情况,无法满足隧道竣工测量的要求。本文提出了一种基于SLAM手持激光扫描仪进行地铁隧道竣工测量的方法,并在上海市某在建地铁隧道内进行了现场试验。比较激光点云后处理得到的断面中心与设计数据,二者平均点位精度小于3 cm。这表明使用SLAM手持激光扫描仪进行地铁隧道竣工测量的方法有效可行,精度能够满足竣工测量的要求,具有广阔的应用前景。

基于移动三维激光扫描技术的地铁隧道接触网导高检测新方法

[目的]地铁隧道内接触网导高是保证列车正常受电的重要参数,需定期进行检测。针对其他导高检测方式存在的误差大、精度低的问题,需提出基于移动三维激光扫描技术的地铁隧道接触网导高检测新方法。[方法]基于移动三维激光扫描技术提出了导高检测的新方法,分析了误差来源;提出通过在移动式三维激光扫描仪上增设刚性倾斜组件来改变扫描仪激光线入射角度,进而减少隧道断面点云模型的毛刺数量,并采用等角兰勃特投影来获取隧道真实点云模型。与导高仪检测结果进行对比,以验证其导高检测精度是否满足相关要求。[结果及结论]基于移动式三维激光扫描技术建立的隧道断面点云模型存在毛刺,是因激光脚点垂直入射接触网发生散射和漫反射导致的。增加倾斜组件,可有效减少隧道断面点云模型的毛刺数量。移动式三维激光扫描仪与导高仪的导高检测数据对比结果表明,基于移动式三维激光扫描技术的导高检测精度基本在±3 mm以内,能够满足相关规范对导高检测的精度要求。

小波分析的自适应卡尔曼滤波模型在地铁隧道变形监测中的应用

为了加强地铁安全保护机制,基于测量机器人智能化、自动化的特点,对某试验区的地铁隧道进行变形监测,选择Trimble S9 HP测量机器人进行数据采集,通过云平台进行数据处理及变形分析,最后利用小波分析的自适应卡尔曼滤波模型对后期形变量进行预测。结果表明,自动测量机器人的测量精度满足隧道监测要求,完成了地铁隧道变形监测的预设目标,分析隧道结构的变形特征并通过小波分析的自适应卡尔曼滤波模型进行变形预测,所得预测数据精度较高,可以为今后工程建设和地铁维护提供参考。

富水软土区紧邻基坑工程的地铁隧道保护措施分析

富水软弱土地区施工通常面临易扰动和承压水双重难题,南京河西地区便是典型富水软弱土地区代表,且近些年开发强度较大,同时地铁隧道沿线又是首选地段,通常面临基坑深、大、近等特点,确定可靠的地铁隧道保护措施是亟需研究的问题。文章以南京紫鑫中华广场三期为例,采用提高支护刚度、土体加固、设置隔离桩等保护措施减小基坑开挖对相邻隧道影响,同时通过MADIS软件分析相关保护措施的重要性和必要性,并结合地铁隧道监测数据加以验证,为在富水软弱土地层基坑施工对相邻地铁隧道的影响制定保护措施提供参考。

基于红外热成像的地铁隧道渗漏水病害智能识别

为了准确、高效检测出隧道渗漏水病害,本文提出利用红外热成像技术采集图像数据,采用结合MobileNet V2的U-Net模型进行地铁隧道渗漏水病害智能识别的方法。结合MobileNet V2的U-Net模型既继承了MobileNet V2的轻量化优势,又保留了U-Net在小样本数据集上良好的分割功能。将从我国南方一地铁隧道内采集到的878张红外热成像图作为原始数据,对数据进行分割标注预处理后,建立标签为地铁隧道渗漏水的数据集。将数据集按9∶1的比例划分为训练集和测试集,使用本文方法进行渗漏水病害识别。结果表明:在保证识别精度的同时,计算参数量仅为原来的1/18,大幅降低了运算量;对小面积点状、中等面积条状和大面积复杂形状三类隧道渗漏水病害均有较好的识别效果;渗漏水区域和周围暗角均为蓝色时,采用传统数字图像处理方法比较容易受到暗角区域影响,而采用本文方法可以较准确识别渗漏水区域,说明本文方法识别效果优于传统数字图像处理方法,值得推广。

地铁隧道车载融合定位系统及精度校正算法研究

地铁隧道安全隐患综合检测车可实现隧道衬砌及表观隐患的快速检测。受限于地铁隧道封闭的地下环境及隧道内外部复杂的结构环境,当前隧道内单一定位技术仍存在定位精度低、累积误差大、多源采集不同步导致的定位信息“打架”等难题。本文开发了一种地铁隧道车载融合定位系统及精度校正算法,包括车载高精度编码信息采集和视觉图像采集系统、融合定位算法、精度校正算法、多源信息坐标转换矩阵等内容。相较已有定位方法,该融合定位系统可实现在直道和弯道条件下检测车车载装备和隧道安全隐患的快速动态融合定位。室内室外测试结果表明,区间的定位精度可达10 cm,地铁内直线测试区间300 m内和曲线测试区间100 m内相对误差控制小于等于0.06%。室内模型试验和现场试验结果验证了该融合定位系统及精度校正算法的有效性和稳定性,为地铁隧道安全隐患的快速检测定位和隧道安全运营提供了技术支撑。

黄土地层地铁隧道水环境变化对地表沉降影响研究

黄土地层中城市地铁隧道水环境变化主要体现在地下水位升降和盾构衬砌管片渗水,地层中水位的变化及管片渗漏会进一步影响地表沉降。以某地铁区间隧道为背景,采用修正摩尔库仑模型(MM-C模型)和DP模型来描述复杂加卸载条件下的地层隆沉问题,并深入研究水环境变化下地表沉降规律。结果表明:盾构管片渗漏比从0.1增大到10期间,地表沉降增加了24%;管片渗漏块数从1增大到6块时,地表最大沉降增大了77%;地下水位下降5 m期间,地表最大沉降增大了1.2倍,水位降深每增加1 m,地表下沉量增加约7 mm;初始水位高度抬升5 m期间,地表最大沉降减小了37%。为了控制地表不发生过量隆沉,渗漏块数不宜超过3块,并应避免拱底管片发生破坏或渗漏,地下水位的回灌抬升高度及降水深度宜分别控制在3.0 m和2.0 m以内。

运营地铁隧道在线动力监测及时频特征分析

为了研究地铁隧道上部土层施工扰动下隧道结构的模态特征,对上海地铁12号线某盾构隧道进行了现场振动测试,分析了列车振动荷载作用下隧道结构时频域的特征变化规律,并基于自回归滑动模型(auto regressive moving average,简称ARMA)法提取了受土层扰动前后隧道结构的模态频率变化量。结果表明:盾构隧道结构呈现明显的中低频特性,主频域范围在0~200 Hz之间,列车振源的高频成分消散较快;受土层施工扰动后,隧道侧壁振动整体幅值和数据波动减小;隧道结构模态频率呈现减小的趋势,最大频率变化量为-2.935 Hz。研究结果可为复杂条件下隧道结构的模态识别及在役性能健康监测评估提供依据和支撑。

基于改进粒子群算法的地铁隧道维护策略优化

[目的]维护策略是影响地铁隧道全寿命期服役性能和维护成本的关键因素,因此需研究更适宜的维护策略优化算法。[方法]建立了基于Gamma过程的隧道服役性能退化模型,并对检查计划和维修行为进行了参数化假设;针对维护策略优化数学模型中的随机性问题,提出了一种改进粒子群算法,并与网格枚举法对比验证了该算法的有效性;分析了不同预防性维修阈值和初始检查时间间隔对维护成本的影响。[结果及结论]改进粒子群算法可提升地铁隧道维护策略优化的计算效率;与初始检查时间间隔相比,地铁隧道全寿命周期维护成本对预防性维修阈值更加敏感。

地铁隧道上盖建筑振动特性分析

[目的]近年来,地铁隧道沿线上盖物业开发迅速,其在充分利用了城市空间的同时,地铁列车运行引起的振动也将对其产生显著的影响。由于上盖物业结构形式复杂,列车振动在上盖建筑中的传播规律尚不明确,故有必要开展相关研究。[方法]依托宁波市轨道交通与区块开发共建综合体工程,建立了列车-隧道-土体-上盖建筑的三维振动有限元模型;通过仿真实验,分析了隧道埋深、隧道距上盖建筑水平间距及建筑物楼层对振动传播的影响。[结果及结论]①当上盖建筑与振源的水平间距位于一定范围之内,随着水平间距的增大,Z振级单值出现增长;当超出该范围后,Z振级单值随水平间距的增大发生了较为明显的衰减;②上盖建筑振动在不同建筑层数下的竖向传播规律在总体上具有一致性,在底部楼层中,振动会先达到一个最大值,而后随着楼层的增加而减小,最后在顶部楼层呈现放大的趋势;③通过1/3倍频程可以发现,上盖建筑振动传播过程中,不同隧道埋深、不同水平距离及不同建筑层数下的同一楼层中心频率振动加速度级分布的趋势相似,其Z振级结果的差异主要是在主频段的衰减幅度,即振动传播过程中衰减的是主频段的振动,不改变主频的分布范围。