钻孔灌注桩数字化施工技术及应用

随着钻孔灌注桩向超孔深、超大直径方向发展,其施工控制难度也显著增加。传统施工工艺高度依赖人工对施工参数进行采集和记录,难以满足精细化施工管控的要求。为了保证超长大直径桩施工质量,以双柳长江大桥北主塔桩基施工为依托工程,对钻孔灌注成孔、成桩关键施工参数及采集方式进行分析,并针对成孔、成桩过程的关键参数进行自动化监测装置的开发与应用。研究结果表明采用数字化技术手段,能有效减少施工过程中人工采集工作量,提升钻孔灌注桩施工精细化管控水平,可供类似工程借鉴。

MWD技术在隧道爆破中的研究与应用

钻爆法是隧道工程中最常见的岩石破碎方法,其作业效率很大程度上取决于岩体的强度特性和结构特性。对比常规钻探取心和地球物理探测技术的基础上,叙述了一种更快速、更廉价地获取地质信息的勘探技术——随钻测量技术(MWD)。综述了2种利用随钻测量技术评估钻爆作业炸药单耗的方法:一是首先利用随钻参数判别岩体质量,进而判断岩体可爆性、估算炸药单耗;二是直接利用随钻参数,建立随钻参数与炸药单耗之间的相互关系。之后介绍了随钻测量技术在隧道工程领域的应用以及取得的成效,总结了随钻测量研究与应用过程中所面临的困难与挑战,并给出了结论与建议。

BIM辅助铁路隧道施工方案可视化设计应用

基于BIM技术的3D可视化设计环境和4D虚拟仿真环境,研究BIM辅助施工方案可视化设计和虚拟推演的方法和流程,以及施工方案的环境、结构和施工设施等三维数字模型设计原则。针对铁路隧道仰拱与仰拱填充施工特点,利用BIM辅助施工方案可视化设计,建立施工方案的三维数字模型,优化设计仰拱与仰拱填充快速施工装备与工艺,模拟方案的施工过程。结果表明,BIM辅助铁路隧道施工方案优化设计,取得了很好的效果。

孔压静力触探(CPTU)确定地基土压缩模量方法研究

基于最小二乘法求解超定方程组原理,通过参数反分析,探讨了多层地基条件下,结合地基沉降资料,利用CPTU原位测试技术快速确定地基土压缩模量的方法研究,以求按照土层获得不同的压缩模量与锥尖阻力的经验系数。并结合崇启大桥北接线工程的CPTU试验进行了实例计算。结果表明:CPTU计算压缩模量是室内试验的2倍,与其他原位试验结果相近。若采用该方法为实际工程提供设计压缩模量值效果会更好。

利用3次样条插值确定室内压缩试验先期固结压力

土的先期固结压力是评价天然地基土的应力历史和固结状态的一项重要指标。基于Casagrande作图,提出了利用分段3次样条插值模型来拟合e-lg p曲线的方法,并编写了模型的计算程序,旨在准确、快捷地确定地基土的先期固结压力。通过算例表明,所提出的曲线模型的拟合度比3次、4次多项式以及著名的Harris模型更高,具有一定的工程应用价值。

基于ACE+CLAHE算法的隧道爆破块度图像分析

隧道爆破块度是评价其爆破质量的一个重要因素,对于隧道中光照强度低、单一光源光照不均、爆破后烟尘大等不利环境下拍摄的照片,目前难以通过常规图像处理方法获取隧道爆破块度。基于ACE+CLAHE算法提出了一种新的隧道爆破块度图像分析法,结合图像分块切割,排除了低光强度、光照不均、爆破烟尘对图像照明度、对比度的干扰,再通过双边滤波、二值化算法、图像开运算、分水岭算法等图像处理方法可获取隧道爆破块度分割图,完成隧道爆堆岩块的分割。通过现场实例的图像分析,验证了此方法可较好地区分岩块目标,识别隧道爆堆的块度。相关经验可供类似隧道爆破作业参考。

临河床边坡膜袋围堰局部滑移数值模拟分析

为分析广州横沥岛临河床边坡膜袋围堰局部滑移的原因,对可能引起局部滑移的河床坡率、界面强度和膜袋围堰基底倾角等3个主要因素进行数值模拟分析,并将数值模拟结果与监测数据进行对比。结果表明:运砂船停泊位置局部清淤引起河床坡率增大是导致膜袋围堰滑移的主要原因。随着河床边坡坡率增大,河床边坡安全因数近似线性降低,当坡率大于1∶2时,膜袋围堰水平、竖向变形明显增大;1∶1.5的坡率是围堰变形和河床边坡安全因数变化的拐点,此时边坡趋于失稳。随着膜袋围堰基底倾角增大,膜袋围堰变形增大,边坡安全因数降低,但影响程度相对较小。膜袋围堰与基底的界面强度对围堰变形和河床边坡安全性的影响很小。

BIM虚拟技术在铁路隧道施工管理中的应用

针对铁路矿山法隧道施工中的进度和技术管理现状,利用建筑信息模型(BIM)可视化技术,研究面向工程结构化对象的施工BIM模型创建方法,包括结构化的构件命名规则和建模精度要求,同时探索施工技术方案的3D模型可视化设计的方法及优势。利用BIM虚拟仿真技术,研究施工方案的4D模型虚拟施工推演及优化的方法和流程。最后,建立基于BIM软件的自动核算阶段工程量的方法和流程。依托项目进行具体的技术和方案示范,结果表明,BIM虚拟技术有益于提高隧道施工进度和技术管理水平,提供施工组织设计和项目管理决策的可视化技术手段。

BIM技术在铁路项目隧道施工中的应用研究

针对铁路隧道施工的特点及管理需求,研究工程施工阶段的BIM应用模式和模型建立,建立了从设计阶段向施工阶段BIM转换的建模规则。综合应用BIM及三维数字技术,研究隧道4D-BIM施工集成管理技术,结合进度信息构建4D-BIM模型,在施工过程中,现场数据包括进度、质量、安全等信息与4D-BIM模型相关联,形成集成化管理环境。开发了基于BIM的铁路隧道施工管理平台,实现隧道工程施工的数字化、可视化和集成化管理。研究成果已经成功应用于项目实践。

铁路矿山法隧道BIM建模标准研究

针对铁路矿山法隧道BIM模型使用需求,研究施工图设计模型的构件命名规则与代码规则,以及建模精度与信息粒度等模型创建要求,建立铁路矿山法隧道施工图设计模型,建模精度、构件信息粒度包含施工工序和传统的二维施工图设计信息。研究成果符合现行的铁路隧道设计规范与标准要求,并结合依托工程得到成功实践。

长江口海陆交互相沉积土成因及其空间特征

为阐明长江口北岸海陆交互相沉积软土土性复杂、非均质特点,对其成因进行了分析,并基于孔压静力触探测试成果对软土层空间变异性进行了定量评价。结果表明:长江口历史上多次规模不同的海进海退及北岸砂坝并陆事件,长江口岸线往复移动,形成了长江口北岸全新世沉积物黏性土或薄层黏土与粉、细砂互层、多韵律沉积特征;细观上海陆交互相沉积土层黏土与粉砂相互夹杂,极不均质;与冲湖相、海相和泻湖相沉积土层剖面对比显示,海陆交互相沉积软土在宏观上沿深度方向存在典型的不连续性;软土层竖向相关距离由高到低依次为海相、泻湖相、冲湖相和海陆交互相沉积软土,证明海陆交互相沉积软土层的竖向相关距离最小、空间变异性最大。

长江口海陆交互相沉积土复合地基孔压响应特性

针对长江口北岸典型海陆交互相沉积土PHC管桩复合地基的孔压响应特性,在崇启大桥北接线工程选择现场试验段,对路堤填筑过程桩间土不同深度的孔压变化规律开展了现场试验研究,并对该地区的气象和水文地质条件进行了同步调查。结果表明,长江口海陆交互相沉积土地区地下水位受当地降雨和季节性波动影响剧烈,同一年内变化幅度可达1.6 m,在分析地基土超孔压时必须加以考虑。浅层土体渗透性较好,超孔压反应灵敏,受填筑过程影响呈锯齿状波动。深层软土渗透性差,超孔压随路堤填筑有累积上升的趋势。管桩复合地基加固区超孔压较小且消散快,下卧层超孔压较高且消散缓慢。因此,长江口海陆交互相沉积土地区复合地基下卧层软土固结特性需重点关注。

山岭隧道三维激光扫描和三维对比技术研究

为了快速和准确检测施工期山岭隧道施工质量,指导初支超欠挖处理,检测二衬侵限程度,将三维激光扫描技术应用于施工期山岭隧道扫描检测,研究了隧道内三维激光扫描过程与扫描参数设置方法,探索了结合三维模型实现数据快速对比分析的路径。根据狭长隧道内扫描给出了扫描测站间距和扫描分辨率的计算公式;标靶布设建议采用全局加测站间设置2个标靶方式;探索了自定义算法设计并编程,实现了与BIM三维模型结合的2条路径,实现了快速三维对比分析。最后介绍2个工程案例,对隧道初支和二衬进行扫描,应用上述2种路径进行点云数据处理,指导初支超欠挖和二衬侵限处理。

深海环境大型船舶抛锚定位技术研究与实践

海洋打捞船、潜水作业船、各种非自航挖泥船、钻探船、海洋石油平台、海上桥梁施工起重船等一些大型船舶在进行海上工程作业时,为了在预定位置上作业,需要将船舶定位在一个准确的位置上,作业船舶常通过定位锚泊设备来控制船位,也就是大家所知的船舶抛锚定位技术。本文以援马尔代夫中马友谊大桥项目施工大型船舶抛锚定位为依托,对深海环境中大型工程作业船舶抛锚定位技术进行分析探讨,为海洋环境中大型工程船舶抛锚定位提供技术支撑。

水下混凝土浇筑标高自动动态监测技术研究

为实现水下混凝土浇筑标高的自动连续测量,基于测锤探头进入泥浆、浮浆及混凝土3种不同介质中的阻力差异,集成电机驱动系统、计米器、压力传感、PLC及测锤探头运动算法,研发水下混凝土浇筑标高自动监测装置。测锤探头实时反馈阻力值,并根据设定的压力控制阈值自动控制测锤探头动作;计米器实时显示当前标高监测结果。自动监测装置经过两代产品迭代,分别在武汉双柳大桥项目及广州狮子洋通道工程中应用。标高监测结果与浇筑量换算标高及人工测量结果的对比表明,第一代产品由于动作简单,自动测量模式下易被埋入混凝土,导致结果不准确;而第二代产品提高了智能化程度,测量结果与人工测量结果和浇筑量换算结果接近,且较人工测量结果更稳定。

利用随钻测量技术评估岩体结构形态

利用随钻测量(MWD)可以准确、快速地从钻孔中获取高分辨率的信息,以表征地下工程开挖过程中遇到的高度可变的岩体。目前利用随钻测量参数表征岩体强度的研究较多,但评估岩体结构形态的研究较少,且多停留在定性评估层次。本文依托玉磨铁路西双版纳隧道项目,采集了大量隧道内随钻测量及孔内摄像数据。利用主成分分析方法,将随钻测量参数集成到第1主成分中;利用孔内摄像数据,将孔内岩体结构形态划分为3类。建立了第1主成分与岩体结构形态之间的关系,提出了利用第1主成分划分结构形态的方法。结果表明:对于同一台钻机,监测到的钻进参数不是独立的,而是高度相关的。提出的第1主成分分析方法可以正确解释各钻进参数对岩石的响应;花岗岩地层中,当钻遇破碎岩体时,钻进速率均有不同程度的提高或剧增,钻进压力、旋转压力则会出现短暂的降低;利用第一主成分对岩体结构状态进行了定量划分,得到其分布范围及占比,其中完整岩体占比84.6%,破碎岩体占比8.2%,极破碎岩体占比7.2%。提出的基于随钻测量参数的主成分分析方法可以实现岩体结构形态的快速、准确划分,为隧道开挖和支护提供设计依据。

CRTSⅢ型板式无砟轨道施工技术应用研究

依托西宝客专CRTSⅢ型板式无砟轨道试验段,对CRTSⅢ型板式无砟轨道施工测设技术和自密实混凝土施工技术进行了研究,并形成一套成熟的CRTSⅢ型板式无砟轨道施工工艺。研究成果将为CRTSⅢ型板式无砟轨道在高速铁路及客运专线工程中扩大应用提供技术支撑。

基于SegFormer模型的盾构隧道管片间缝高精度测量

为高效准确地测量盾构隧道管片拼装缝隙,构建基于SegFormer模型的管片间缝分割算法,提取管片间缝的灰度空间分布信息,实现对图像特征从粗到精的编码,在捕捉局部精细特征的同时保留管片间缝的全局分布信息,从而提高算法的鲁棒性和准确性。研究表明,基于SegFormer的管片间缝分割算法测量精度在2~3个像素以内。为了便于管片间缝测量算法的应用推广,提出智能手机结合激光测距和双侧补光的方案,将算法部署到云服务器上,通过APP调用的方式实现现场管片间缝的快速测量。与人工测量结果的对比验证表明,利用具有10倍光学变焦性能的手机拍摄5 m以内的管片间缝,物理精度在0.5 mm以内,满足管片间缝测量规范的要求。

全过程自适应桥梁智能建造体系研究与应用

回顾我国桥梁的发展历程可以发现,为满足工程需求开展的技术创新在不断推动着桥梁产业向前发展,桥梁产业的发展反过来又对技术创新提出了更高、更新的要求。21世纪以来新一轮科技革命和产业变革正在孕育兴起,工业化与信息化、智能化正深度融合,"工业4.0""中国制造2025"等国内外战略纷纷明确了智能制造的发展目标,传统建筑业也将迎来深刻变革。为此,面向技术现状及未来需求,围绕桥梁智能设计、智能施工及装备、装配式结构及高性能材料、智能管养等方面,提出了全过程自适应桥梁智能建造技术体系,全面开展桥梁智能建造技术研发与实践,进一步提高我国桥梁建设水平。

中国公路行业BIM技术研发及工程应用

建筑信息模型(BIM)作为一种全新的理念和技术,受到了国内外学者和业界的普遍关注.近十年,在全球范围内,BIM技术的研究和应用迎来了爆炸式的增长,正在改变工程领域的思维方式、工作流程、协同方式、组织架构、薪酬体系等.