Earthwork and the Strategies of Concrete Construction Technology Application in Building Construction

The pouring of mass concrete and earthwork account for a large proportion in building construction,which can play a decisive role in the quality of the building.Therefore,it is necessary to understand the technology of earthwork and concrete engineering in the process of building construction and propose reasonable application strategies.

Three-dimensional calculation of roadway earthwork volume

To solve the inaccuracy problem caused by the two existing methods (averageend-area method and prismoidal method) used for the calculation of roadway earthwork volume, thispaper puts forward a new concept of the 3-dimensional algorithm that takes all the roadway geometricdesign procedures as a kind of geometrical operation between the ground model (original terrainmodel) and the roadway model (designed model) under certain constraints, and then presents acomplete 3-dimensional algorithm of roadway earthwork volume as well as its executable computerprogram. The algorithm benefits from the re-triangulation technique of constrained delaunaytriangulation (CDT), which can yield a true volume value theoretically. Through a number ofpractical testscovering varied intervals between adjacent cross sections, it is proven to possess ahigher accuracy compared with that of traditional methods. All the work involved in this paperindicates that the 3-dimensional calculation of roadway earthwork volumeis feasible, more accurateand should have further application in practice.

Fuzzy Earthwork Dynamic Allocation and Optimization for Construction of High Concrete Face Rockfill Dam

Due to the complexity of earthwork allocation system for the construction of high concrete face rockfill dam,traditional allocation and planning are not able to function properly in the construction process with strong randomness.In this paper,the working mechanism of earthwork dynamic allocation system is analyzed comprehensively and a solution to fuzzy earthwork dynamic allocation is proposed on the basis of uncertain factors in the earthwork allocation of a hydropower project.Under the premise of actual situation and the experience of the construction site,an all-coefficient-fuzzy linear programming mathematical model with fuzzy parameters and constraints for earthwork allocation is established according to the structure unit weighted ranking criteria.In this way,the deficiency of certain allocation model can be overcome.The application results indicate that the proposed method is more rational compared with traditional earthwork allocation.

An algorithm for earthwork allocation considering non-linear factors

For solving the optimization model of earthwork allocation considering non-linear factors,a hybrid algorithm combined with the ant algorithm(AA)and particle swarm optimization(PSO)is proposed in this paper.Then the proposed method and the LP method are used respectively in solving a linear allocation model of a high rockfill dam project.Results obtained by these two methods are compared each other.It can be concluded that the solution got by the proposed method is extremely approximate to the analytic solution of LP method.The superiority of the proposed method over the LP method in solving a non-linear allocation model is illustrated by a non-linear case.Moreover,further researches on improvement of the algorithm and the allocation model are addressed.

基于E-WOA与AnyLogic耦合的土石方调配机械配置优化

机械配置是土石方调配工程的核心,合理的机械配置是工程施工成本、进度和质量的有效保障。为了精确、高效地寻求出最优的机械配置方案,提出了增强型鲸鱼算法(E-WOA)与AnyLogic耦合的土石方调配机械配置优化方法。首先,通过系统分析土石方调配流程,建立总费用最小的优化模型;其次,采用AnyLogic仿真平台构建了基于多智能体的仿真模型,全面描述设备(挖掘机、自卸汽车、推土机、碾压机)、道路、平台(卸料平台、停车平台)等实体元素之间的交互关系和动态过程;最后,引入收敛速度快、全局性强的E-WOA算法与AnyLogic进行耦合,开发仿真控制器实现耦合模型对优化问题的求解,并结合工程实例进行了分析。结果表明该方法可以节省11.11%的时间和27.34%的费用,为土石方调配工程施工管理决策提供借鉴。

复杂边界深基坑土方开挖及支护施工技术

结合杭州西站TOD项目,提出围护结构施工、土方开挖、支撑结构施工及养护穿插的土方开挖施工技术;建立了三维实体非线性有限元模型,开挖前模拟分析深基坑在开挖支护终态下的受力;基于数值模拟结果,对开挖全过程进行监测。结果显示,角撑最外侧支护、对撑与围护相连的八字撑处混凝土受力较大;与墙顶位移相比,地下连续墙深层至第2道混凝土支撑处的水平位移较大;比较数值模拟结果和施工监测数据,支撑轴力和地下连续墙深层水平位移的误差分别为4.0%,6.2%,表明数值模拟分析结果可用于指导施工监测;过程中支撑最大轴力和深层土体位移均未超过相应设计要求限值。

基于双层规划的飞行区地势设计优化模型

为设计出一个符合标准且成本最低的机场飞行区地势表面,在飞行区内划分出骨架和扭曲面,上层规划从全局角度确定骨架具体位置,下层规划根据上层规划的结果,以局部表面跟天然地面的拟合程度为目标,合理衔接骨架并使得扭曲面设计最优,形成基于双层规划的飞行区地势设计优化模型,最后运用遗传算法求解。采用该模型计算得到的三明机场地势设计实例表明,优化模型的排水、坡度、坡段设计均符合既有要求,且与实际工程相比,更贴合天然地形,填方量下降7.50%,土方总计下降8.06%,工程成本降低10.73%。

手持SLAM设备在土方测量中的应用研究

随着测绘技术的不断革新,传统的数据采集方法也在使用过程中出现了相关的弊端,无法满足现有项目的时间要求与精度要求,三维激光扫描技术的出现极大地提升了数据质量和数据采集速度,为现有项目的开展提供了数据支持。基于手持SLAM技术在土方测量中的应用与优势展开研究,通过对手持SLAM技术原理、算法和关键技术进行分析,并结合工程实例利用手持SLAM和三维激光扫描仪对土方精度进行验证。实验证明,手持SLAM技术能够在土方测量中实现高精度、高效率的数据采集和建模,为土方方量计算奠定了数据基础。

基于粒子群算法的复杂山区铁路土方调配与取弃土场选址协同优化

复杂山区铁路线路土方调配及取弃土场选址对铁路项目的成本、工期、安全性、环境影响程度等产生长久深远影响,二者之间存在着复杂关联耦合关系。然而,既有方法忽略了上述联系,难以实现铁路线路土方调配与取弃土场选址协同优化。对于复杂山区铁路线路,构建了融合调配段落划分点、土方调配量、取弃土场的统一自变量集合,考虑了土方调配、取弃土场选址复杂约束,以土方调配成本、取弃土场建设成本及便道建设成本的综合费用为目标函数,集成综合基础信息子系统、土方调配优化子系统与取弃土场选址优化子系统,建立了土方调配与取弃土场选址的协同优化模型。为求解此协同优化模型,提出一种基于粒子群算法的累进求解策略。首先根据线路划分土方调配段落,进入土方调配优化子系统求得土方调配解,借助移动窗口法构建取弃土场备选池,进入取弃土场选址优化子系统求得取弃土场址解;其次,基于粒子群算法通过更新线路土方调配段落划分来累进迭代寻求最优解。以某复杂山区铁路为例,对铁路线路土方调配及取弃土场选址协同优化模型进行案例验证,与人工方案相比,最终机选最优方案可节省13.77%的综合费用。测试结果表明本方法的有效性,可提高铁路土方调配与取弃土场选址求解效率,为设计人员提供参考。

平陆运河土石方多路径利用的基础问题与解决途径

平陆运河是西部地区陆海新通道骨干工程,其建设过程将产生涵盖23种岩土类型、成分杂且分布散的土石方约3.39×10^(8)m^(3),因而土石方资源化利用是建设平陆运河绿色工程的重要组成部分;正在实施的土石方利用途径以抬填造地为主(占50%以上),存在高品质的资源化利用率低、产品应用需求研究滞后、创新技术少、数字化程度低、碳排放评价缺失等基础问题,阻碍了平陆运河土石方的多路径高效利用。本文针对相关基础问题,着重从资源化、数字化、低碳化的角度出发,提出了平陆运河土石方利用创新解决途径:挖掘工程自身及周边地区的潜在应用需求,根据不同岩土的类型分别形成利用途径,实现多场景应用和多路径利用;构建开挖区土石方地质信息模型、土石方信息数据库等,形成土石方的数字化“挖-运-储-用”技术;建议针对多利用路径的碳排放进行生命周期评价,结合土石方数据库开展碳排放的动态评价,研发模块化移动式处置装备、原位利用技术以支持实现降本减碳。在平陆运河工程的现状基础上,资源化、数字化、低碳化的有机结合将为平陆运河绿色工程建设提供坚实支撑,也可为后续其他工程的土石方多路径利用提供技术参照。

复杂艰险山区高速铁路慢行病害特征与治理

针对我国西南复杂艰险山区高速铁路建设与运营中路基、桥梁和隧道出现导致列车运行速度减慢的病害(慢行病害),依托南昆、沪昆、西成高铁3条复杂艰险山区高速铁路运营期间监测与补充勘察资料,分析不同慢行病害的危害方式与变形破坏特征,研究高速铁路慢行病害产生的原因,提出治理方案。研究得出结论:地层岩性、地形地貌、构造应力环境、气候降雨、岩体结构条件等多重因素造成复杂艰险山区高速铁路出现路基基底上拱、斜坡桥梁位移、隧道基底上拱、隧道混凝土腐蚀等慢行病害,针对不同慢行病害提出多种治理方案。研究成果可为复杂艰险山区高速铁路工程建设、运营维护提供借鉴。

土石围堰防渗墙快速施工时泥浆渗透特性及渗透系数反演方法研究

土石围堰防渗墙施工过程中的固壁泥浆具有一定的防渗能力。如果工程中出现一些突发事件严重影响施工进度,为了确保主体建筑物施工进度,工程中可以采用围堰防渗墙施工过程中提前进行基坑抽水的施工策略,但此时固壁泥浆的防渗能力以及堰体稳定是否满足要求还有待研究。利用ABAQUS有限元计算软件,以渗流量为评价参数,研究了围堰不透水层深度、泥浆渗透系数以及泥浆影响带对围堰防渗能力的影响。并在此基础上,提出了基于围堰渗流量的泥浆渗透系数反演方法,为围堰防渗墙施工与基坑提前排水同时进行的施工策略研究提供了重要的依据。研究成果可为类似工程提供参考。

土方机械车载视觉智能感知研究与应用

随着新一代信息技术快速发展,土方工程机械智能化升级已成为智能建造领域的重要发展方向。其中,车载智能感知是土方工程机械智能化的关键技术和热点。围绕土方机械车载视觉智能感知技术,提出土方工程机械智能车载视觉系统的构成,系统分析该技术分别在土方工程机械智能化施工中,对人员、机械和物料感知任务中的前沿研究与应用场景,总结展望未来土方工程机械车载智能感知技术的挑战和发展方向。有助于系统了解该技术的研究现状与发展趋势,从而推动土方工程机械智能化升级和建筑业高质量发展。

动态采煤沉陷区预回填施工控制模式研究

鉴于传统采煤沉陷区“先稳沉后治理”方式存在治理滞后的问题和国家对于生态环境保护的愈加重视,动态采煤沉陷区预治理的理念和思想越来越成为业内共识。对于预治理为农业用地或建设用地的动态采煤沉陷区场地而言,一项基础性工作就是需要对上述场地进行预先回填以满足该场地对于设计使用标高的要求。动态采煤沉陷区内预回填工程的传统控制模式是通过施工高程进行控制,且施工高程随着地表动态沉陷呈降低趋势,即不同沉陷时刻对应不同的施工高程。由于预回填工程的实际施工时间往往滞后于勘察设计时间,施工时如果仍采用勘察设计时间节点所确定的施工高程,则会造成最终稳沉后场地实际高程与原预期规划高程出现偏差。为解决传统的以高程控制预回填工程施工模式存在的问题,提出了以土方回填厚度控制预回填施工的新思路,分析推导了地表各点不同情况下土方预回填厚度的计算公式,为绘制土方回填等厚线平面图提供理论依据。研究表明:在地下工作面开采计划和地表规划高程不变的情况下,以填厚控制预回填工程的施工模式克服了以高程控制的不足,该方法具有预回填土方厚度不随时间变化的特点,对于动态采煤沉陷区预治理设计和施工具有一定的适用性。

基于无人机航拍配合ContextCapture和CASS3D在土方计算与施工中的应用

传统航拍成果通常缺乏与工程设计图纸的结合,将无人机航拍结合Context Capture和CASS3D应用于土方计算与施工中,使用无人机航拍可获取大范围的高分辨率影像数据,通过Context Capture软件进行图像处理和三维重建,生成精确的数字地图和三维模型。利用CASS3D数据处理性能和多样化稳定高效处理模式,结合Context Capture产出的三维模型数据,在CASS3D平台下加载和同步矢量设计图纸分析DSM(数字地表模型),进行三维数据采集、编辑、DLG成图,完成大面积土方量测量,快速生成方格网,计算土方量。通过融合自然现状与工程设计图纸,从而模拟建设与现状地物冲突及关键节点处的接驳,以提早发现工程建设过程中可能遇到的问题。相比传统测量方法,该法精度更稳定可靠,满足土方算量要求,大幅度提高施工效率。

遥感和无人机测绘技术在土方平衡施工中的应用研究

农业旱改水项目具有施工面积大、施工范围广、施工较分散等特点,施工内容主要包括土地平整、灌排水工程和田间路施工等。为了更加直观便捷地进行土方平整施工,通过采用遥感技术和无人机测绘技术相结合的方式,使用Cass11、飞时达、autoCAD、奥维互动地图等软件对地形数据进行处理分析,生成具有卫星图像、田块信息、土方调配图等结合的图像,通过图像与施工现场结合应用,能够将土方平衡施工转向数字化、可视化操作,在某旱改水项目土方平衡施工中进行了应用,优化了施工顺序,减少了施工损耗,施工效率得到了显著提升。

基于无人机三维重建的地表沉降监测技术

为解决传统依靠野外实测的监测方法周期长、成本高、常出现测量盲区的问题,本文提出了一种基于无人机三维重建的地表沉降监测方法,着重分析了影响无人机三维重建精度的内外因素,并从差分GPS技术引入、构架航线设计以及顾及系统误差补偿的光束法平差方法三方面对地表模型的生产精度加以改进,而后,利用三维重建模型实施地表沉降监测。实验结果表明,本文无人机三维重建方法所生产的地表模型精度较高,并能较好地应用于地表沉降监测当中,有效提升了工程效益。

QUADRATIC REPRESENTATION FOR ROADWAY PROFILE THAT MINIMIZES EARTHWORK COST

Roadway design usually involves choices regarding grade selection and earthwork (transportation) that can be solved using linear programming. Previous work considered the road profile as series of interconnected linear segments. In these models, constraints are included in the linear programming formulation to insure continuity of the road, which cause sharp connectivity points at the intersection of the linear segments. This sharp connectivity needs to be smoothed out after l;he linear programming solution is found and the earth in the smoothed portion of the roadway has to be moved to the landfill. In previous research, the smoothing issue is dealt with after an optimal solution is found. This increases the work required by the design engineer and consequently increases the construction cost; furthermore, the optimal solution is violated by this smoothing operation. In this paper, the issue of sharp connectivity points is resolved by representing the road profile by a quadratic function. The continuity constraints are dropped (unneeded) and global optimality is guaranteed. Moreover, no violation is incurred to implement the optimum results. Although a quadratic function is used to represent the road profile, the mathematical model is purely linear in nature.

消费级无人机倾斜摄影测量技术在土方量计算中的应用研究

土方量计算是诸多工程实施中都要涉及的一个环节,本文通过消费级无人机快速获取目标物影像数据,建立实景三维模型,对模型进行修饰处理,去除影响土方量计算的地物,最后基于CASS 3D软件导出修饰后的实景三维模型高程点坐标,进行土方量计算。工程实践结果表明,消费级无人机能较高精度地进行土方量的自动量算,显著提高土方量工程的效率,具有广泛的应用前景。

基于CASS的土方量计算方法对比分析

文章基于CASS软件详细地阐述了断面法、方格网法、等高线法和三角网法(DTM)计算土方量的方法和原理以及各方法在土方计算中存在的问题,总结了各方法的优缺点,对4种方法的应用场景、适用情况、精度等进行归纳和对比,为工程土方量计算的用户提供参考。