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第97期 轨道交通全过程风险智能管控技术

2020-8-26 14:18
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【52监测网】第97期 轨道交通全过程风险智能管控技术


52监测网专家报告分享-第97期

《轨道交通全过程风险智能管控技术》
褚伟洪 上海勘察设计研究院(集团)有限公司

目录

背景需求
创新技术
应用案例
体会展望

内容介绍

一、 背景需求

轨道交通跨越式发展,逐步进入“建养并重”阶段

截止2019年12月,全国有43个城市开通地铁,运营总里程达6000+公里,在建里程达6000+公里。


◇ 建设期:轨道交通线路长,涉及的地质条件、环境条件复杂,风险突出,事故频发

建设规模大、基坑挖深大、环境复杂、活动频繁、涉及不同地质单元。


◇ 运营期:复杂地质轨道交通结构长期病害风险突出


轨道交通保护区施工风险防控压力激增


轨道交通快速发展,风险管控压力大

苏州既有运营线路4条,约166公里,在建线路5条,总里程186.6公里,远期规划线路11条


苏州地区浅层地下水类型复杂,地下水丰富。与地下水有关的地下工程事故占总事故的45%~70%。


且苏州作为历史古城,众多历史保护建筑的保护要求极高


已运营线路的结构监测作业时窗越来越短,保护区违规施工活动排查与处置效率要求高

变形监护测量:监测的精度、效率、可靠性和经济性
病害检测:隧道病害的快速检测及智能识别
保护区管理:保护巡查的效率及时效性


可通过“精准感知、智能预警及科学控制”,提高轨道交通风险防控水平!

二、创新技术

轨道交通全过程风险智能管控技术


◇ 创新技术——建设期

智·地:地质风险数据库及信息模型技术

完成上海、东莞等市轨道交通地质数据库,基于地质分区开展轨道交通地质风险评估与提示。


制定数据标准、创建标准构件、规范建模方法,融合BIM技术,将地下结构信息、地质及地下管线等进行整合,得到工程全量数据模型


智·测:深基坑及环境影响自动化监测技术

1-自动化高精度测斜技术与装备
自主研发了准分布固定式测斜成套技术与装备,解决适用于超深地墙测斜的传感器精度、密度、密封难题。


2-气动式高精度深层土压力测试装置与技术
针对超深土压力计不能密帖土壁问题,研发了气动式高精度深层土压力测试装置与技术


3-多因素综合修正的支撑轴力计算方法
针对混凝土支撑轴力影响因素多,难以测准问题,提出了温度、收缩、偏心多因素综合修正的计算方法。


4-立体振动测试与分析技术
研制了深层土体及敏感建筑的立体振动测试技术与装备,研究了地铁施工及运行过程中的振动荷载沿结构传播规律及隔振方法,明确了地铁施工振动对相邻砖木结构、砖混结构及框架结构房屋的影响,开发了地铁振动长期自动监测系统。


智·检:基坑渗漏隐患无损检测技术

建立足尺大型实体基坑隐患模型,反复试验,验证检测方法的适用性,提出隐患判别准则
集成研制多极供电、不极化传感器与分布式采集仪于一体的渗漏隐患检测专用装备


基于阵列式微电流场,建立分析模型,反复试验研究提出最优参数的立体化、高效能阵列式观测系统,大幅度提高检测效率


技术已成功应用于60余项深基坑渗漏检测项目中;开挖验证结果统计显示:重大渗漏隐患提前检出率超90%


智·评:深基坑安全风险管控平台

1-基于统一系统底层架构,实现了多类传感器的接入和集成
通过一系列自主研发的技术,将不同类型传感器的控制指令进行定制封装,实现多种监控设备数据通讯和发布。


2-自动化监测异常数据的智能处理技术
综合采用多种算法,提出了自动化监测异常数据判别及处理方法,实现了对非正常施工因素产生的偶然数据、正常施工引起的突变数据和缓变数据的有效识别,大幅提升了自动化监测数据的稳定性和可靠性。


3-多源数据分级预警指标体系
考虑基坑监测对象的结构特性、累计变化值、变化速率、环境复杂度、施工工况及现场巡视情况等五大因素,建立多源数据分级预警指标体系,可直观有效地对监测数据进行分析预警。


4-基于大数据挖掘算法的变形预测技术
开展了基坑结构特性、地质数据、基坑监测数据、周边环境数据、施工数据及气象等6大类30多项因素的关联分析,构建基于强关联特征学习的深基坑变形预测算法,可实现基坑不同工况下的变形预测,完成由抽样数据分析到全量数据挖掘。


5-自主开发的深基坑远程智能监控“天安”平台
攻克了智能算法集成、GIS+BIM数据集成及移动互联应用等难题,实现了基坑监测数据的自动采集,实现监测与风险管控的全过程信息化。

深基坑安全管控系统纳入上海市“一网统管”平台

◇ 创新技术——运营期

智·测:运营隧道变形自动化监测技术

1-隧道变形多源传感器自动化集成技术
实现6大类自动化传感器集成,可完成隧道收敛、沉降、倾斜及裂缝的自动化监测


基于WEB端系统或手机终端实时发布隧道变形状态,数据流程:数据采集-数据处理-数据预警-数据发布

远程监控自动化设备数据采集

2-移动三维激光扫描技术
自主研制了基于无线视频远程监控的隧道移动三维激光扫描检测车,具有高精度、高效率、轻量化、集成化等技术优势,实现了隧道水平直径、隧道净空、接触网位置、正射影像等成果提取。

实现检测作业速度可达3-5km/h、收敛测量精度±3mm,影像分辨率最高2mm

研发了一套移动激光扫描实时解算平台,实时接收扫描断面数据并进行同步处理,实现超限断面实时报警提示,大幅提升数据处理的效率与及时性


研发了基于深度学习的三维扫描影像自动识别技术,建立渗漏水、管片缺损、环缝等高质量样本集,调整算法模型及训练参数集,像素精度达92%,实现三维激光扫描病害智能识别能力的突破,工效大幅提升。


智·检:轨道交通保护区地面巡查管理系统


特点1:定位精准、留存轨迹
定型工业级手持设备,实现亚米级高精度地下线路定位,准确识别保护区边界


特点2:操作简便,报案快捷
简便高效的现场巡查功能,满足一线人员便捷登陆及接受任务、记录位置、报送案件需求。


智·评:运营隧道“云图”管理平台

基于一张图风险预控、统一数据接口对监护监测单位进行全方位服务型管理


云图系统行业应用:地调院、测绘院、京海、辉固、建科院、中航、东亚、广联、新地海洋、上勘集团

上海地铁全线网保护区一张图远程监控

三、应用案例

苏州河深隧工程(试验段)
◎ 1区为圆形基坑,其直径约30m,面积约908㎡,开挖深度59.59m,围护结构采用深度为105m的地下连续墙;
◎ 地质情况: ⑨1层粉砂夹粉质粘土; ⑨2-1层粉细砂夹中粗砂; ⑨2-2层中粗砂;⑩夹层粉质粘土夹粉砂;⑩A层粉砂夹粉质粘土; ⑪层粉细砂夹中粗砂; ⑫粉质粘土层;
◎本次基坑挖深60米,地墙深度达100米以上,在厚层密实砂(局部含砾)中施工,施工难度远超同类基坑。
◎ 本次基坑地下地质条件复杂,地层软弱,涉及⑦、⑨、⑩和⑪层,共三个承压含水层,一旦出现渗漏,将很难进行控制。



徐家汇中心
◎ 属于大体量的商业地块密集开发项目
◎ 总建筑面积约75万平,基坑开挖面积5.5万平
◎ 最大开挖深度34.5m
◎ 基坑上跨运行9号线
◎ 与11号线车站仅一墙之隔

工程环境条件极为复杂

地层条件复杂、承压水风险突出


上海地铁10号线邻近某下立交通道施工影像自动化监测
项目总共布设了415台静力水准,210台测距仪和14台倾角计


四、体会展望

◎ 轨道交通面临突出的岩土工程风险,许多工程难题都是首次出现,提出很多填补空白的新要求,唯有在实践中抓住机遇,不断创新,积极发展与应用“准确、自动、无损、智能”的综合测试技术手段,才能更好地服务重大工程,切实规避风险。

◎ 城市地下空间开发离不开翔实的岩土工程信息及高质量的监测成果、勘察、测试是直接手段,岩土工程信息模型是放大镜、显微镜,让地下水土风险透视可见,让信息更好地为轨道交通安全服务。

技术升级:BIM / 自动化 / 物联网
转型(咨询型):实践经验 / 大数据分析 / 信息化平台

《轨道交通全过程风险智能管控技术》
褚伟洪 上海勘察设计研究院(集团)有限公司

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这个人很懒,什么也没留下...
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