城市轨道交通盾构隧道病害空间分布特征量化研究

随着地铁的不断建设与投入使用,我国正在逐步进入地铁运营养护期,地铁病害检测与运营养护也逐渐得到重视。随着地铁运营年限的增加,病害也呈现加重趋势。通过三维激光扫描技术获取隧道病害全面信息,利用空间自相关性分析地铁隧道病害的地理空间分布特征,对于认识病害形成机理,防治病害具有重要意义。本文以某地铁隧道通过三维激光扫描所获得的水平收敛数据为基础,利用空间自相关分析法定量分析了病害在地理空间上的分布特征,以及与周边水文地质环境的关系。结果表明,隧道病害在地理空间分布上呈现显著的空间正相关与空间集聚特性,且病害严重区与隧道周边水文地质环境密切相关。本文结果为隧道病害地理空间分布特征研究、认识病害分布规律及后期病害治理提供了有效依据。     

武汉地铁4号线越江盾构隧道汛期形变规律分析

本文以武汉地铁4号线越江隧道2020年汛期加密监测为工程背景,通过应用三维激光盾构结构测量的逐环监测数据分析了越江隧道全区间逐环监测数据并确定重点监测区间。利用重点监测区间3次逐环加密监测数据分析了由于长江水位持续上升引起的收敛变化趋势,并结合人工监测点位的分布和数据特征以说明传统人工监测盲区多,在关注绝对位置变化的同时忽略了隧道结构形态相对变化。越江隧道所处的地理、地质环境复杂,汛期的三维激光逐环监测为隧道安全运营提供了有效的保障基础。     

激光点云在地铁盾构隧道病害诊断中的应用

移动式三维激光扫描技术在地铁盾构隧道安全监测工作中应用较为成熟。本文以地铁盾构隧道监测点云数据为基础进行研究，实现了地铁盾构隧道病害智能诊断。首先通过激光点云生成灰度图像；在此基础上运用卷积神经网络CNN，对地铁盾构隧道中的渗漏水和裂缝的识别技术进行了深入研究；最终生成隧道病害智能诊断系统，为地铁安全运营提供了智能监测方法，有效提高了我国地铁运营监测的技术水准。     

移动三维激光测量系统在地铁运营隧道病害监测中的应用研究

随着我国轨道交通建设事业的蓬勃发展，三维地理信息系统在地铁隧道相关的竣工测量、变形监测等方面逐步得到应用，越来越受到地铁工程建设和管理部门的重视。由于地铁隧道工程的复杂性，采用传统方法进行运营隧道监测需要花费大量的人力、物力和时间。为了适应地铁建设和运营管理部门对地铁工程信息化、三维可视化工作的迫切要求，本文提出了一种集成多种传感器于一体的移动三维激光测量系统。该系统集成了高精度三维扫描仪及编码器等传感器，能快速、高精度地获取隧道内轮廓断面尺寸，通过配套的软件处理，高效地对限界、断面轮廓及隧道变形进行分析。通过在实际项目中应用验证表明，该方法能有效地解决地铁隧道病害监测中的实际问题，可供同类地铁工程项目参考借鉴。     

轨道交通隧道全断面病害智能诊断与服役状态评价

武汉大学和北京城建勘测设计研究院共同组建的城市智能感知与精密测量工程中心在深入研究地铁隧道结构监测现状的基础上，将移动三维激光测量技术应用于地铁隧道结构监测，提出一套适用于隧道结构和病害监测的硬件集成方案，研发了一套高效快速获取地下空间结构三维几何特征的方法，实现了隧道结构表观几何特征和病害监测成果高精度提取，并且获得了显著的社会效益和经济效益。本文通过轨道交通隧道全断面智能识别与分析系统的研发及检测装备的研发，实现了轨道交通全断面病害的智能检测与隧道服役状态的评价。     

利用三维激光扫描技术进行地铁隧道施工质量管控及病害检测

三维激光扫描技术具有不接触、高密度、高精度和数字化等特点，可实现地铁隧道全息、全面、快速三维测量。在土建施工阶段，分别对隧道初支及二衬进行三维扫描，可快速获取初支断面的超欠挖情况及二衬限界情况；将初支与二衬扫描获取的点云进行叠加计算，可分析隧道施工二衬的厚度。在地铁隧道运营阶段，采用移动三维激光扫描技术对隧道进行扫描，可快速获取隧道的全息数据，从点云中可分析、提取隧道渗水、裂缝、管片错台等病害信息。本文采用三维激光扫描技术对青岛地铁部分工点的施工质量及病害检测进行了测试、应用，介绍了其数据采集流程及点云分析处理，为三维激光扫描技术在地铁隧道的推广应用提供了一定的借鉴意义。     

基于图像分割的地铁隧道渗漏水快速检测

地铁隧道具有线路长、地质环境复杂、环片数量多、检测作业时间短等特点.隧道结构渗漏水病害检测是保障地铁隧道安全的重要工作,传统人工巡查检测方法检测速度慢,需耗费大量的人力物力,不能满足地铁更好运营需求.为提高隧道渗漏水检测效率,更好地适应轨道交通运营需求.本文依托高速移动三维激光扫描技术获取点云数据,提出局部图像分割方法,获取隧道渗漏水病害信息.首先通过空间变换法将三维点云数据转换为二维正射影像,采用图像二值化处理算法增强隧道渗漏水病害区域的边缘信息;然后利用区域描述算法对图像内的渗漏水区域进行分析,获取渗漏水病害区域的大小和里程信息,从而达到自动化识别隧道结构病害.研究结果表明,本文方法可快速检测地铁隧道内渗漏水病害的位置、面积等信息,节约检测时间和检测成本的同时保证了检测结果的准确性.     

移动式三维激光扫描系统在轨道结构变形分析的应用

轨道交通结构变形及病害发展是众多安全事故的直接原因。对运营期地铁隧道全方位的检测是保证地铁安全运营的重要工作。移动三维激光扫描技术应用于地铁隧道的健康检测是近年来研究的热点。利用移动式三维激光扫描系统快速获取高分辨率点云,经过点云处理与分析软件计算地铁隧道的椭圆度、断面收敛、错台、限界等参数,采用与人工测量方式对比完成精度分析,并结合实例验证其可行性。结果表明:移动式三维激光扫描技术保证了数据获取的连续性,提升了数据获取的准确度和效率,可满足轨道交通建设和运营管理部门对结构测量、监测与病害检测精度、自动化、实时化、集成化的迫切需求。     

基于断面基准面点云模型的隧道管片分割与断面提取

隧道变形的精确测量对于掌握隧道衬砌结构的变化及其发展规律、保障隧道的安全运行具有重要意义。本文首先借助轨载移动三维激光测量系统获取地铁隧道的激光点云,结合隧道呈柱面的几何特点,提出一种基于断面基准面投影的盾构隧道点云模型构造方法;然后利用断面基准面点云的高度梯度与三维特征分割隧道管环并提取隧道断面,从而获取盾构隧道的连续横断面,为隧道变形监测提供基础。     

三维激光扫描技术在地铁圆形盾构隧道检测中的应用

从三维激光扫描仪的工作原理出发,阐述了三维激光扫描测量点云数据坐标转换优化设计,并详细介绍了三维激光扫描技术在地铁圆形盾构隧道检测中的点云数据采集流程、处理方法及成果分析,通过与传统方法对比分析验证了三维激光扫描技术在隧道检测中的精度与可靠性,并结合工程实例证明该方法能有效的获取地铁隧道断面测量、椭圆度检测、中心线等成果,为地铁后期的设计、施工、运营维护提供详细的基础资料。     

多源监测数据在隧道结构服役状态评价中的研究与应用

地铁隧道服役状态决定了地铁行车与海量乘客的人身安全。本文基于三维激光扫描技术与传统监测技术，获取在役地铁隧道结构病害关键参数，并引入层次分析法，标定各个病害指标的权重关系，建立权重模型，使用多源检测获取的客观关键病害数据结合模糊综合评判，最终对地铁隧道的在役状态进行了综合评定，得到地铁隧道结构服役状态的评定值，并且通过大量的试验样本建立了地铁隧道服役状态评价信息化系统，取得了良好的行业应用效果。     

基于地面激光技术的隧道变形监测技术

研究了将地面激光技术应用于地铁隧道变形监测,运用基于点云法向量差异的点云分割算法对点云数据进行抽稀,使用抽稀后点云数据构建地铁隧道模型,对隧道进行整体变形分析,构建地铁隧道三维模型不仅提高了变形监测精度,而且能够反映隧道整体变形趋势。将此方法应用于天津地铁一号线隧道变形监测,通过与光纤位移计结果对比,变形监测精度在4 mm以内,能够满足地铁隧道变形监测的需要。     

基于车载式激光扫描的地铁隧道结构检测

本文针对地铁隧道结构检测的基本内容和要求,基于车载式激光扫描技术研究了地铁隧道结构的检测方法。采用车载激光扫描系统采集地铁隧道的点云数据,采用基于RANSAC算法和大小尺度法线算法的组合滤波方法对点云数据进行预处理,通过对隧道点云数据的切片、拟合、展开等处理,计算并分析了地铁隧道的断面变形、收敛值、错台值及渗漏值等。研究结果表明,采用车载式激光扫描技术可以快速地检测和分析地铁隧道结构的形变,适用于地铁隧道结构的定期检测和形变分析。     

基于激光点云的隧道断面连续提取与形变分析方法

地铁施工、运营阶段的监控量测,可有效保障隧道结构的稳定与周围环境的安全。现有的收敛计、全站仪等变形监测手段,虽然可以得到高精度的观测数据,但获取的监测点位过于稀疏,难以全面反映隧道整体的形变特征。本文将三维激光扫描技术用于地铁隧道形变监测,提出了基于激光点云的隧道断面连续提取与形变分析方法,并对提取的两期断面进行了形变分析,试验结果表明该方法能够更直观地表现隧道整体变形,研究成果可为隧道形变动态监测提供借鉴。     

基于移动三维扫描技术的隧道管片错台分析及应用

错台是地铁隧道的主要病害之一，通常是由于盾构机施工控制不好或是隧道荷载发生变化导致，错台的发生也会引起隧道收敛变形及渗水等其他病害。传统手段主要采用人工巡检等方式进行错台情况的检测，由于受夜间窗口期短的影响，该方法效率低，成果难以精确量化。研究采用基于轨道的隧道移动三维激光扫描系统对隧道错台进行检测，通过快速获取隧道三维点云生成正射影像，并基于正射影像进行管片的划分及里程的匹配，进而根据每一环的三维点云信息计算管片错台情况。以青岛地铁2号线为例，本文介绍了移动扫描技术在地铁隧道管片错台检测的应用情况，为该技术在其他隧道的推广应用提供了一定的借鉴意义。