【52監測網】第97期 軌道交通全過程風險智能管控技術
 52監測網專家報告分享-第97期 《軌道交通全過程風險智能管控技術》 褚偉洪 上海勘察設計研究院（集團）有限公司 目錄 背景需求 創新技術 應用案例 體會展望 內容介紹 一、 背景需求 軌道交通跨越式發展，逐步進入“建養并重”階段 截止2019年12月，全國有43個城市開通地鐵，運營總里程達6000+公里，在建里程達6000+公里。
◇ 建設期：軌道交通線路長，涉及的地質條件、環境條件復雜，風險突出，事故頻發 建設規模大、基坑挖深大、環境復雜、活動頻繁、涉及不同地質單元。
◇ 運營期：復雜地質軌道交通結構長期病害風險突出
軌道交通保護區施工風險防控壓力激增
軌道交通快速發展，風險管控壓力大 蘇州既有運營線路4條，約166公里，在建線路5條，總里程186.6公里，遠期規劃線路11條
蘇州地區淺層地下水類型復雜，地下水豐富。與地下水有關的地下工程事故占總事故的45%～70%。
且蘇州作為歷史古城，眾多歷史保護建筑的保護要求極高
已運營線路的結構監測作業時窗越來越短，保護區違規施工活動排查與處置效率要求高 變形監護測量：監測的精度、效率、可靠性和經濟性 病害檢測：隧道病害的快速檢測及智能識別 保護區管理：保護巡查的效率及時效性
可通過“精準感知、智能預警及科學控制”，提高軌道交通風險防控水平！ 二、創新技術 軌道交通全過程風險智能管控技術
◇ 創新技術——建設期 智·地：地質風險數據庫及信息模型技術 完成上海、東莞等市軌道交通地質數據庫，基于地質分區開展軌道交通地質風險評估與提示。
制定數據標準、創建標準構件、規范建模方法，融合BIM技術，將地下結構信息、地質及地下管線等進行整合，得到工程全量數據模型。
智·測：深基坑及環境影響自動化監測技術 1-自動化高精度測斜技術與裝備 自主研發了準分布固定式測斜成套技術與裝備，解決適用于超深地墻測斜的傳感器精度、密度、密封難題。
2-氣動式高精度深層土壓力測試裝置與技術 針對超深土壓力計不能密帖土壁問題，研發了氣動式高精度深層土壓力測試裝置與技術。
3-多因素綜合修正的支撐軸力計算方法 針對混凝土支撐軸力影響因素多，難以測準問題，提出了溫度、收縮、偏心等多因素綜合修正的計算方法。
4-立體振動測試與分析技術 研制了深層土體及敏感建筑的立體振動測試技術與裝備，研究了地鐵施工及運行過程中的振動荷載沿結構傳播規律及隔振方法，明確了地鐵施工振動對相鄰磚木結構、磚混結構及框架結構房屋的影響，開發了地鐵振動長期自動監測系統。
智·檢：基坑滲漏隱患無損檢測技術 建立足尺大型實體基坑隱患模型，反復試驗，驗證檢測方法的適用性，提出隱患判別準則 集成研制多極供電、不極化傳感器與分布式采集儀于一體的滲漏隱患檢測專用裝備
基于陣列式微電流場，建立分析模型，反復試驗研究提出最優參數的立體化、高效能陣列式觀測系統，大幅度提高檢測效率
技術已成功應用于60余項深基坑滲漏檢測項目中；開挖驗證結果統計顯示：重大滲漏隱患提前檢出率超90%
智·評：深基坑安全風險管控平臺 1-基于統一系統底層架構，實現了多類傳感器的接入和集成 通過一系列自主研發的技術，將不同類型傳感器的控制指令進行定制封裝，實現多種監控設備數據通訊和發布。
2-自動化監測異常數據的智能處理技術 綜合采用多種算法，提出了自動化監測異常數據判別及處理方法，實現了對非正常施工因素產生的偶然數據、正常施工引起的突變數據和緩變數據的有效識別，大幅提升了自動化監測數據的穩定性和可靠性。
3-多源數據分級預警指標體系 考慮基坑監測對象的結構特性、累計變化值、變化速率、環境復雜度、施工工況及現場巡視情況等五大因素，建立多源數據分級預警指標體系，可直觀有效地對監測數據進行分析預警。
4-基于大數據挖掘算法的變形預測技術 開展了基坑結構特性、地質數據、基坑監測數據、周邊環境數據、施工數據及氣象等6大類30多項因素的關聯分析，構建基于強關聯特征學習的深基坑變形預測算法，可實現基坑不同工況下的變形預測，完成由抽樣數據分析到全量數據挖掘。
5-自主開發的深基坑遠程智能監控“天安”平臺 攻克了智能算法集成、GIS+BIM數據集成及移動互聯應用等難題，實現了基坑監測數據的自動采集，實現監測與風險管控的全過程信息化。
深基坑安全管控系統納入上海市“一網統管”平臺 ◇ 創新技術——運營期 智·測：運營隧道變形自動化監測技術 1-隧道變形多源傳感器自動化集成技術 實現6大類自動化傳感器集成，可完成隧道收斂、沉降、傾斜及裂縫的自動化監測
基于WEB端系統或手機終端實時發布隧道變形狀態，數據流程：數據采集-數據處理-數據預警-數據發布
遠程監控自動化設備數據采集 2-移動三維激光掃描技術 自主研制了基于無線視頻遠程監控的隧道移動三維激光掃描檢測車，具有高精度、高效率、輕量化、集成化等技術優勢，實現了隧道水平直徑、隧道凈空、接觸網位置、正射影像等成果提取。
實現檢測作業速度可達3-5km/h、收斂測量精度±3mm，影像分辨率最高2mm 研發了一套移動激光掃描實時解算平臺，實時接收掃描斷面數據并進行同步處理，實現超限斷面實時報警提示，大幅提升數據處理的效率與及時性。
研發了基于深度學習的三維掃描影像自動識別技術，建立滲漏水、管片缺損、環縫等高質量樣本集，調整算法模型及訓練參數集，像素精度達92%，實現三維激光掃描病害智能識別能力的突破，工效大幅提升。
智·檢：軌道交通保護區地面巡查管理系統
特點1：定位精準、留存軌跡 定型工業級手持設備，實現亞米級高精度地下線路定位，準確識別保護區邊界
特點2：操作簡便，報案快捷 簡便高效的現場巡查功能，滿足一線人員便捷登陸及接受任務、記錄位置、報送案件需求。
智·評：運營隧道“云圖”管理平臺 基于一張圖風險預控、統一數據接口對監護監測單位進行全方位服務型管理
云圖系統行業應用：地調院、測繪院、京海、輝固、建科院、中航、東亞、廣聯、新地海洋、上勘集團
上海地鐵全線網保護區一張圖遠程監控 三、應用案例 蘇州河深隧工程（試驗段） ◎ 1區為圓形基坑，其直徑約30m，面積約908㎡，開挖深度59.59m，圍護結構采用深度為105m的地下連續墻； ◎ 地質情況： ⑨1層粉砂夾粉質粘土； ⑨2-1層粉細砂夾中粗砂； ⑨2-2層中粗砂；⑩夾層粉質粘土夾粉砂；⑩A層粉砂夾粉質粘土； ?層粉細砂夾中粗砂； ?粉質粘土層； ◎本次基坑挖深60米，地墻深度達100米以上，在厚層密實砂(局部含礫)中施工，施工難度遠超同類基坑。 ◎ 本次基坑地下地質條件復雜，地層軟弱，涉及⑦、⑨、⑩和?層，共三個承壓含水層，一旦出現滲漏，將很難進行控制。
徐家匯中心 ◎ 屬于大體量的商業地塊密集開發項目 ◎ 總建筑面積約75萬平，基坑開挖面積5.5萬平 ◎ 最大開挖深度34.5m ◎ 基坑上跨運行9號線 ◎ 與11號線車站僅一墻之隔
工程環境條件極為復雜
地層條件復雜、承壓水風險突出
上海地鐵10號線鄰近某下立交通道施工影像自動化監測 項目總共布設了415臺靜力水準，210臺測距儀和14臺傾角計
四、體會展望 ◎ 軌道交通面臨突出的巖土工程風險，許多工程難題都是首次出現，提出很多填補空白的新要求，唯有在實踐中抓住機遇，不斷創新，積極發展與應用“準確、自動、無損、智能”的綜合測試技術手段，才能更好地服務重大工程，切實規避風險。 ◎ 城市地下空間開發離不開翔實的巖土工程信息及高質量的監測成果、勘察、測試是直接手段，巖土工程信息模型是放大鏡、顯微鏡，讓地下水土風險透視可見，讓信息更好地為軌道交通安全服務。 技術升級：BIM / 自動化 / 物聯網 轉型（咨詢型）：實踐經驗 / 大數據分析 / 信息化平臺
《軌道交通全過程風險智能管控技術》 褚偉洪 上海勘察設計研究院（集團）有限公司 |
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