基于双线激光基准的盾尾间隙测量方法研究

针对现有众多盾尾间隙自动测量方法中普遍存在的精度低和可靠性差等问题,提出了一种基于双线激光基准标尺的视觉测量新方法。通过两道平行布设的窄线形激光构建观测基准,利用传统图像处理技术捕获盾壳与管片的关键特征,结合标尺反算误差补偿技术,实现在盾构掘进过程中盾尾间隙测量值的高精度实时解算。现场实验表明,本文所提出的方法的重复性测量精度优于1.2 mm,绝对测量精度优于2 mm,测量误差小于1.5 mm,该方法可以实现盾尾间隙自动化实时精确测量且具备较高的可靠性,现已应用在我国多个地铁隧道施工现场。

机械式盾尾间隙实时测量装置研制及应用

针对非接触式盾尾间隙测量装置环境适应性差、精度低、造价高等不足,进行了接触式盾尾间隙测量装置的研制与开发。采用磁敏角度传感器进行角度测量,再经数学计算将角度值转换成距离值,得到对应的盾尾间隙值,实现盾尾间隙实时测量。该装置在工程现场进行了试验与应用,达到了较好的应用效果:测量装置可实现对盾尾间隙的连续实时测量,测量数据可以本地存储和远程读取,测量效率高;机械式测量不需要经过复杂的数据处理,测量误差相对较小,可以控制在1 mm以内;机械式盾尾间隙测量装置成本较低,达到非接触式测量装置造价的1/5,可有效降低工程成本。

盾构机盾尾注浆施工中存在的问题及其对策分析

对目前国内盾构施工中采用的盾尾注浆技术进行了总结。结合上海、广州和南京等地铁盾构隧道施工中盾尾注浆的工程经验,对盾尾注浆工艺和施工中常见问题进行了分析,提出了施工控制措施,可供类似施工参考。

通用环管片点位确定条件下千斤顶行程差范围计算及其对盾构机推进过程的控制

为保证已计算出点位的待拼装管片可以顺利安装,基于盾构机与当前环管片和待拼装管片的空间位置关系,建立盾尾间隙改变量的计算模型;通过计算1环管片推进结束后盾构机千斤顶行程差和待拼装管片点位导致的盾尾间隙改变量,结合当前环管片拼装后盾构机的实际轴线与设计轴线的位置关系,给出管片点位确定条件下设定"盾尾间隙允许值"的千斤顶行程差范围计算方法;根据计算结果控制盾构机的推进过程。以宁波城市轨道交通2号线1期工程为例,验证了计算方法的可行性。根据工程实例,进一步给出了点位确定条件下保持盾尾间隙不变这种特殊情况下的行程差计算方法和计算结果;在实际工程中,可参考特殊情况下的计算结果选择合适的千斤顶行程差,控制盾构机的推进过程。

盾尾间隙注浆对地表沉降的影响研究

以广州地铁四号线仑大盾构区间为工程背景,通过管片向地层传递的约束反力与地层原始地应力的差值来反映盾尾注浆效果,并采用二维有限元计算模型来模拟盾构盾尾注浆效果对地表沉降的影响,从而实现盾构施工地表沉降的理论预测.数值模拟表明,注浆效果对限制地表沉降作用明显.现场监测同样证实,不同注浆效果将引起不同的地表沉降,且随着注浆效果的提高地表沉降将随之减小.进而验证了数值模拟的合理可行性.

考虑尾隙的盾构隧道土压力离散元数值分析

采用改进的离散元商业软件PFC2D对砂土层中管片周围的土压力进行了大量的数值模拟,重点研究了埋深、尾隙等因素对管片周围土压力分布的影响。研究结果表明:尾隙存在时,隧道顶部的土体产生了不均匀沉降,导致压力拱效应的产生;隧道顶部至地表出现转动加剧区域;应力路径变化过程表明,隧道周围土体经历了先卸载后加载的变化过程;在应变路径变化曲线上可将管片周围土体的变形划分为三个变化阶段。

基于卷积神经网络的盾尾间隙测量系统研究

针对隧道施工过程中盾构机盾尾间隙变化引起的机器磨损与注浆问题,通过分析国内外采用传统的人工计量方法测量盾尾间隙的诸多不足,提出一种基于卷积神经网络的盾构机盾尾间隙测量方法和装置。该方法通过单目相机拍摄位于管片上的激光标定点与盾尾间隙局部图像信息并传入计算机中,采用卷积神经网络的图像超分辨率重建方法对采集到的图像进行超分辨率重建,得到高分辨率图像,结合卷积神经网络与数字图像处理技术检测盾尾间隙,进行盾构机盾尾间隙的数值估计,实现盾尾间隙的非接触测量方式,使得盾构护盾间隙自动化测量能够用于盾构的全周期中,有助于实现盾构施工的精确化和自动化。通过西安地铁五号线施工现场的实际测试结果表明,程序运行稳定,盾尾间隙估计准确,最大误差为±5 mm。

盾构盾尾间隙测量装置试验研究

文章介绍了针对盾构隧道施工过程中盾尾与管片间隙测量需求而研制开发的具有完全自主知识产权的SRGD新型盾尾间隙检测仪装置及试验研究。该仪器可通过高精度转台与激光测距仪检测管片位置,从而利用三角几何关系推算盾尾间隙。于上海虹梅路隧道及宁波地铁3号线类矩形盾构隧道施工现场完成了盾尾间隙测量试验,验证了其在工程应用中的检测精度及可靠性。

基于超声波测距技术的盾构盾尾间隙测量系统研制

盾构施工环境恶劣,为解决人工测量存在安全隐患和采用视觉、激光等间接测量的准确率较低问题,采用超声波传感器设计非接触内嵌式测距模块,研究嵌入式超声波传感器的测距单元、信号处理的采集单元、盾尾间隙测量的显示单元及测量系统工作流程。试验验证和工业性测试结果证明该测量系统精准度较高,满足生产需要,可为K块的选型提供依据,同时为智能调整盾构姿态提供数据支撑,且有助于盾构的管片自动选型和智能纠偏。

基于双道激光图像识别的盾尾间隙实时监测技术研究

针对传统人工测量盾尾间隙数据滞后,无法直观反映盾尾间隙变化趋势的问题,开展盾尾间隙自动化监测技术研究。采用双道激光作为预制标尺,通过工业相机获取盾尾管片图像,对图像进行处理后根据像素距离计算盾尾间隙数值。该测试技术可以在盾构掘进过程中实时测量盾尾间隙变化情况,并先后在多个项目进行了现场测试。由现场测试结果可知:1)该自动化非接触测量技术能实现盾尾间隙一键式测量,测试过程中不影响盾构正常施工;2)该测量装置能实时监测盾尾间隙,模拟盾尾椭圆度,监测盾尾变形情况及盾尾与管片的空间状态;3)采集装置采用双道激光发射器,能精准建立实际距离与像素距离之间的几何关系,提高测量装置的测试精度,使测量精度控制在3.8 mm内。

基于PLC的盾构机自动同步注浆控制系统

盾构机是常用的隧道掘进设备。管片壁后注浆是盾构机加固隧道的一种常用方法。传统注浆方法是通过查看注浆压力的大小来判断是否停止注浆,容易造成壁后注浆不均匀和产生空洞。通过加入盾尾间隙测量和注浆量计量两个参考指标,设计了一个自动注浆控制系统,使注浆更加均匀,提高了注浆的完成度,减少了壁后空洞率。