基于BIM的地铁盾构隧道管片参数化设计技术要点

为提高建筑行业信息化水平,增强BIM技术应用能力,地铁盾构隧道管片设计应采取BIM设计,转变二维设计信息不直观问题。研究过程中,以南京地铁11号环线地铁工程为例,阐述了基于BIM的地铁盾构隧道管片参数化设计技术要点,以Inventor软件为基础,构建、细化管片模型,并论证其有效性,以期为相关工作者提供参考。

盾构隧道超近间距下穿运营盾构隧道管片环变形规律研究

为研究盾构下穿既有盾构隧道施工过程中既有隧道管片环分块变形规律,依托北京地铁19号线盾构近距离下穿7号线既有盾构隧道的工程实例,采用FLAC3D软件建立考虑管片分块拼装的三维计算模型,并结合实时监测技术对盾构穿越过程中既有隧道管片环分块变形进行监测。研究结果表明:在盾构近距离下穿既有线施工过程中,既有线管片沉降呈现“双峰式”,且新建隧道先行盾构上方既有隧道管片沉降更大;既有线管片整体向新建隧道掘进方向偏移,管片环分块水平位移程度在不同点位表现出差异化,其中各环两侧管片的水平位移最为明显且互相对称,拱顶和拱底仅发生整体偏移;既有隧道受后行盾构掘进影响时间较先行盾构更长,引起既有线管片向开挖方向偏移量更大,引发的管片水平位移也更加显著。既有线在发生整体偏移的同时,管片向两侧发生水平位移,最终管片水平位移表现取决于管片整体朝下穿隧道掘进方向的偏移量与管片环自身形变的叠加作用。

地铁盾构施工过程中底部管片的上浮机制研究

为研究地铁盾构隧道施工过程中底部管片的上浮现象,文章按照管片拼装、千斤顶顶推、同步注浆及注浆浆液凝结4个盾构施工阶段对底部管片的上浮进行分阶段理论分析。通过理论分析可得,底部管片的上浮现象属于局部上浮,对底部管片在同步注浆阶段进行力学分析,主要考虑动态上浮力、环间阻力、粘滞阻力和重力之间的相互协同作用,利用分离变量的方法推导出底部管片的上浮量计算公式,并依托深圳地铁13号线某区间的工程实测数据对管片的上浮量进行计算,验证底部管片上浮量计算公式的科学性。研究表明:底部管片的上浮阶段按其发展状况分为上浮量突增阶段、上浮量缓慢增加阶段和上浮量逐渐稳定阶段。通过控制变量的方法对注浆压力、注浆材料水胶比分别对上浮量的影响进行分析,依据分析结果提出科学有效的上浮控制措施,研究成果可为盾构隧道管片抗浮设计及安全施工提供一定的技术依据。

基于深度学习的盾构隧道表观病害自动检测方法

为实现高精度像素级地铁盾构隧道表观多病害检测,提出一种基于深度学习的语义分割模型SU-ResNet++.首先,设计基于残差单元结合注意力机制的编码器SE-ResNet50进行预训练,并将其作为U-Net++的主干网络设计新型神经网络模型;其次,通过原始数据采集、数据预处理及人工标注,构建具有4 500张图片的盾构隧道表观多病害数据集;最后,将所提出的方法通过数据集进行训练、验证和测试,并应用于实际工程检测,实现了高精度像素级的病害语义分割.实验结果表明,所提出的SU-ResNet++算法适用于盾构隧道病害数据检测,可以自动准确地识别病害类别及形态,病害识别精度相比传统语义分割模型有明显提高,并且满足实际工程需求.

杂散电流与盐溶液共存环境下地铁隧道管片混凝土砂浆相的氯离子迁移规律试验研究

通过室内试验,研究了杂散电流与盐溶液共存环境对地铁隧道管片混凝土砂浆相的氯离子迁移规律的影响。将试件浸泡于氯盐溶液和氯盐硫酸盐复合溶液中,并外加直流杂散电流,得到不同环境组合情况下氯离子在砂浆中的分布情况。试验结果表明:砂浆中的氯离子含量沿渗透深度方向大致呈指数型分布;直流电场下氯离子在砂浆中的迁移速率显著提升,砂浆各深度处的氯离子含量显著增加;复合盐溶液浸泡下,砂浆中的最大氯离子含量总是低于单独氯盐溶液浸泡的,硫酸根离子的存在对氯离子在砂浆中的迁移产生了一定的抑制作用。

管片接缝对地铁振动源强影响现场测试研究

地铁振动源强的选取是开展环境振动评估的核心环节。目前,地铁盾构隧道普遍采用管片拼接方式,在进行振动源强测试时存在跨越管片接缝和不跨管片接缝2种情况,文章通过现场行车测试和锤击试验,研究管片接缝对振动源强的影响效果和振动传递特征。结果表明:对于最大Z振级评价,全天车次最大Z振级差值统计结果的平均值为0.77 dB,最大值为2.22 dB;对于典型工况分频最大振级评价,Z计权前分频最大振级在200 Hz频率处,测点1和测点2的差值为3.44 dB,Z计权后分频最大振级在50 Hz频率处,测点1和测点2的差值为0.45 dB;管片接缝在141~346 Hz和410~502 Hz频率段具有振动减小作用。相关研究可为地铁振动源强测点选择提供参考。

已运营地铁隧道盾构管片破损的竖井永久修复技术

[目的]某地铁运营区间盾构隧道在地表降水井钻孔施工中,隧道管片被钻穿,导致破损,引发突水灾害,造成地铁停运。对此,需针对已运营地铁隧道内盾构管片破损的情况研究永久修复技术。[方法]针对该区间内砂卵石、泥岩地层稳定的特点,提出明挖竖井修复破损管片的技术,并详细阐述了管片破损竖井修复施工工艺。建立有限元模型,对降水、竖井开挖、管片修补、竖井回填等不同施工阶段管片破损位置的应力变化进行了研究。[结果及结论]管片破损位置修复后的压应力最小为0.732 MPa,随着竖井的回填,修复部位边缘处和中心处的应力开始逐渐增加,最终边缘处应力稳定在2.124 MPa左右,中心处应力稳定在0.732 MPa左右。满足安全性要求,表明该修复技术是可靠的。

地铁隧道钢管片自动焊接技术研究

为解决人工焊接隧道钢管片存在的焊接质量不可控、效率低等问题,对钢管片自动焊接技术进行研究。在传统自动焊接技术的基础上,引入3D机器视觉传感技术对钢管片角接缝进行识别,实现焊接路径的补偿和纠偏;同时,结合钢管片焊缝特征数字模拟、接缝识别编码与焊接工艺,对钢管片自动焊接成型工艺进行优化。研究结果表明:1)在3D机器视觉传感技术辅助下,采用自动焊接技术可以实现对钢管片角接缝的准确识别,与人工焊接相比,自动焊接得到的焊缝外观连续、美观、均匀性好,且焊缝内部无微观裂纹、微气孔等缺陷;钢管片腹式结构底部角焊缝交叉顶角过渡圆滑美观,经0.6 MPa加压保压后焊缝未出现渗水。2)自动焊接试验效率为单工位45 h/块,在保证焊接质量的前提下,通过焊接工艺优化与多机械手协作,自动焊接效率有望提升到20 h/块甚至更高。

双线盾构隧道下穿河道地表及管片变形特性研究

文章以苏州地铁8号线盾构下穿中塘河为工程案例,采用Midas GTS NX有限元仿真和现场实测分析方法,研究双线盾构隧道下穿既有河道时地表和管片的变形特性,并讨论不同注浆压力和注浆材料性质的工况下,双线盾构下穿河道对地表变形规律的影响。研究表明,双线盾构隧道下穿河流过程中引起的地表变形表现出明显的“叠加效应”。双线隧道开挖完成引起的地表最大隆起变形是单线开挖的1.5倍左右。管片呈现出不同程度的“上浮”特性。右线管片竖向位移略大于左线,最大水平位移出现在管片外侧偏下约45°角度的位置。注浆压力、注浆材料弹性模量和地表变形呈近似线性正相关关系。考虑到管片上浮的原因,下穿河流不宜选择弹性模量过大的注浆材料,宜控制在10 MPa左右,注浆压力宜控制在0.2~0.3 MPa。

基于动态阈值分割法的接触轨图像关键特征点提取方法研究

在地铁系统中,接触轨的状态对于牵引供电系统的安全性至关重要,一旦接触轨几何参数超出正常范围,不仅会导致集电靴无法正常取流,进而影响运营车辆的顺畅运行,而且在极端情况下,还可能引发严重的安全事故。传统的接触轨几何参数测量方法在采集图像时通常面临背景复杂、干扰图像多等问题,以致检测数据量少、检测密度低,从而难以精确提取接触轨的关键特征信息。针对这一问题,文章提出一种新的方法,即结合动态阈值分割法、直线拟合以及投影计算的方式,有效解决接触轨特征点提取的难点,实现几何参数的精确测量。该方法不仅能够准确捕捉到接触轨的细微变化,还能够确保测量结果的可靠性和准确性。为进一步提高测量的便捷性和实用性,研究过程中同步研制出一套接触轨几何参数的便携式测量装置,并在地铁线路上进行现场应用示范,为实际运营中的接触轨状态监测提供有力的技术支持。

盾构法地铁隧道管片新型连接件技术应用研究

盾构法隧道一般采用螺栓连接管片,具有管片生产简单、施工操作方便等特点,但存在接头连接精度较低、结构本体刚度较弱以及施工质量控制难等问题。新型连接件的应用能提升盾构隧道管片的连接精度,保证成型隧道质量,是隧道管片连接件技术发展的方向。介绍了地铁盾构隧道新型连接件的结构设计、结构力学性能试验、管片生产工艺、隧道施工工艺等方面的研究成果。上海轨道交通18号线示范工程实测数据表明:与传统螺栓连接的盾构隧道相比,新型连接件盾构隧道的各项施工质量控制指标均有明显改善,验证了采用新型连接件技术体系提高隧道成型质量的可行性。

盾构法与明挖法结合建造地铁车站的结构方案研究

盾构扩挖法建造地铁车站能够很好地解决地铁建设中盾构过站的问题。选取北京地铁10号线三元桥车站自起始里程18.6 m范围作为试验段,开展盾构法与明挖法结合建造地铁车站的结构方案研究。根据三元桥车站试验段的地理位置和建筑结构设计要求,进行塔柱式和立柱式共4种车站型式的结构设计,比选后推荐采用2.5 m侧站台立柱式车站结构方案。对该新型地铁车站结构设计中的关键问题,即特殊管片结构以及管片与车站主体结构连接的节点设计进行详细探讨,同时对结构防水方案进行研究。该结构方案符合国内目前的盾构技术和经济水平,为后续的研究工作奠定良好的基础。

盾构扩挖法建造地铁车站的支撑方案优化

采用盾构扩挖法建造地铁车站的关键问题是支撑方案的选择。选择北京地铁10号线三元桥车站自起始里程开始的18.6 m长的区段作为试验段,进行部分拆除盾构管片后结合明挖法拓展建造地铁车站的方案研究。根据试验段的施工步骤,选取3种方案的最不利工况以及方案3第2道横支撑换撑后在管片开口部位施加附加支撑的3种工况,共6种工况,采用荷载—结构模型,考虑管片和内支撑的共同作用,建立三维有限元模型,对支撑方案进行优化。结果表明:第1道横支撑在施做底部临时支撑后可以拆除;第2道横支撑可以在管片上钻孔一次性架设,也可以先架设在管片外侧,待拆除部分管片后再换撑到隧道内支撑的纵向连接上;第2道横支撑换撑后在管片开口部位不需要施加斜撑和竖撑。

地铁隧道管片裂缝修补后的抗侵蚀性能研究

地铁隧道管片在生产、施工和运营过程中均可能产生裂缝,而管片裂缝修补后的耐久性优劣直接影响隧道安全。文章通过模拟地铁管片裂缝,采用氯离子渗透试验和硫酸盐侵蚀试验,研究了新型修补材料NR修补不同管片裂缝后的抗侵蚀性能,并与常用环氧树脂修补材料EC进行了对比分析。结果表明:采用NR修补不同管片裂缝后其抗Cl-渗透性均明显提高,其中对C60混凝土管片修补效果好于C50混凝土管片;对掺聚丙烯纤维管片的修补效果好于未掺聚丙烯纤维的管片;对PFC50和C60混凝土管片的修补效果要优于EC材料。采用NR修补后管片的抗硫酸盐侵蚀能力略有下降,C60混凝土管片修补后的抗硫酸盐侵蚀的抗压和抗折强度降幅均较C50混凝土管片的小,且抗压强度修复效果优于抗折强度;掺聚丙烯纤维管片裂缝修补后的抗硫酸盐侵蚀的抗压和抗折强度降幅均较未掺聚丙烯纤维管片的小,且抗压强度修复效果优于抗折强度;对C50和PFC50混凝土管片抗硫酸盐侵蚀的抗压强度的修补效果要优于EC材料,且对3种混凝土管片抗硫酸盐侵蚀的抗折强度的修补效果均要优于EC材料。

软土中运营地铁盾构隧道长期变形规律及纵向分布特征实测分析

文章以软土地区运营地铁通缝拼装盾构隧道为分析对象，通过对运营7年的地铁隧道道床高程和沉降实测数据进行统计分析，系统研究了运营隧道纵向变形的分布特征及长期变化规律。研究表明，高程数据特征研究对于辅助评判运营隧道纵向变形和受力状态至关重要；运营前期，隧道沉降较快；随着时间推移，月均沉降逐步减小；全线隧道月均沉降量介于-2-2mm。隧道沉降发展规律与地层压缩变形和水位变化近似呈线性比例关系，地下水位回升，运营隧道月均沉降量减小，反之亦然。各区间隧道纵向变形曲线近似以旁通道为对称中心，呈高斯函数分布，最小高程在旁通道附近，反弯点在进出站附近；用于估算环缝错台纵向分布特征的每延米高程差曲线近似以旁通道为对称中心，呈反对称分布。

下一代智能融合城域网方案

首先论述了目前运营商城域网存在的主要问题、智能城域网的引入背景和应用的主要技术,然后结合城域网的规模和技术引入时间介绍了网络部署方案和业务组织方案,并对通信云建设过程中与智能城域网的融合方式进行了分阶段阐述。通过分析,指出智能城域网建设是运营商SDN/NFV网络重构和云网融合过程中的重要环节,对于综合承载现有城域业务,应对未来业务云网边协同都有着重要价值,需要结合建设过程不断积累运营经验。

国内地铁盾构隧道管片模具(钢模)的研究

管片钢模是盾构管片生产的关键性因素。文章结合国内地铁盾构管片钢模的使用状况 ,从震捣方式、靠模方式、定位形式、侧模加强和钢模细部

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。

地铁盾构管片钢筋混凝土临界锈蚀量时变预测模型

基于耦合条件下混凝土中钢筋锈蚀量的时变规律的分析,研究了杂散电流和氯离子共同作用对地铁盾构管片钢筋锈蚀的影响。结果表明:无论是杂散电流单一因素或杂散电流与氯离子耦合作用,地铁盾构管片钢筋锈蚀量随腐蚀时间的延长而增大,在前期增加比较缓慢,后期逐渐加速至混凝土破坏。且杂散电流和氯离子耦合将明显加快钢筋锈蚀速率和锈蚀进程。基于法拉第定律进行理论分析,对杂散电流、氯离子的影响因素进行了量化处理,并引入杂散电流和氯离子影响因子,建立了一种考虑杂散电流和氯离子耦合作用下钢筋锈蚀量时变预测模型,且模型计算结果和试验结果吻合良好。

采用新检测方法的地铁盾构隧道管片姿态检测信息管理系统

分析了地铁盾构隧道管片姿态测量传统方法的复杂性、计算的低效性、数据报送的不及时性、成果展示的单一性,从改进外业测量数据采集的方法入手,详细阐述了管片姿态检测信息系统的管片姿态偏差计算数学模型,并说明了该系统的设计架构及应用效果。管片姿态检测信息系统能实现盾构隧道管片姿态检测的自动化、实时化、标准化和专业化,能较好地提高隧道轴线控制的质量,还能节约地铁隧道建设成本。