盾構隧道3D拼裝模擬與管片選型系統

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——愿為提高盾構隧道成型質量助力盾構隧道3D拼裝模擬與管片選型系統

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——愿為提高提綱2引言通用楔形環拼裝及糾偏模擬拼裝結果分析及可視化工程實例結語提綱2引言通用楔形環拼裝及糾偏模擬拼裝結果分析及可視化工程實設計單位：需要根據線路資料，評價設計設置的楔形量是否能匹配所設計的路線平、縱曲線參數。導航系統：目前激光自動導航技術已普遍應用于盾構隧道施工，如UKZED系統、GmBHVMT系統和ROBOTEC系統，甚至像GmBHVMT系統還配套管片選型系統（TUnISRingSequencingsystem），可以根據前者測得的當前空間姿態，給出后續最多10環管片的拼裝方案。現場問題：由于地層震動和管片上浮經常導向系統失靈，有時全站儀氣泡不水平盾構機姿態就會出現差錯；又如，由于設備遮擋等原因，測量與導航系統通常不能緊跟盾尾，一般會滯后盾尾10環左右。1.引言3施工單位迫切需要全區間可視化的預拼裝模擬以確定最佳的拼裝方案即每環管片的封頂塊的點位，實際施工中可以據此校核盾構機是否偏離了設計軸線；施工單位需要根據導航系統所在環的位置推測盾尾環管片的姿態，如果存在偏差，則需要及時、準確地預測后續環管片的拼裝方案。設計單位：導航系統：現場問題：1.引言3施工單位迫切需要全平縱設計參數設置管片環幾何參數及拼裝規則設定通用楔形環拼裝模擬最小二乘法循環糾偏算法2.通用楔形環拼裝及糾偏模擬4平縱設計參數設置管片環幾何參數及拼裝規則設定通用楔形環拼裝模2.1平、縱曲線偏移52.1平、縱曲線偏移56設計平曲線參數結構中心線平曲線參數偏移設計豎曲線參數結構中心線豎曲線參數偏移當設計平曲線與結構中心線（或者導航基準軸線）不吻合時，可以先輸入設計平曲線參數，然后通過偏移操作得到結構中心線平曲線參數。如果已知結構中心線平曲線參數則可以省略偏移這一步。對于縱面曲線同樣如此。6設計平曲線參數結構中心線平曲線參數偏移設計豎曲線參數結構中2.2管片環幾何參數及拼裝規則設定712345678管片類型選擇管片設計參數區間隧道信息首環空間姿態特殊環設置拼裝規則糾偏設置2.2管片環幾何參數及拼裝規則設定712345678管片類管片環幾何參數及拼裝規則設定[PresentationTitle]|[Date]8基準環空間姿態基準環至盾尾各環的拼裝點位設置盾尾環空間姿態管片環幾何參數及拼裝規則設定[PresentationTi拼裝規則設定9錯縫拼裝K塊點位拼裝規則設定9錯縫拼裝K塊點位直線環+左右轉彎環拼裝分析10直線環+左右轉彎環拼裝分析102.3通用楔形環拼裝模擬112.3通用楔形環拼裝模擬11空間點繞軸旋轉算法12空間點繞軸旋轉算法122.4最小二乘法循環糾偏算法13動態糾偏原則：有計劃、有步驟、緩和平穩地進行經驗：一環掘進調節10mm盾構機在直線段內的方向偏差應控制在20mm/m之內在緩和曲線段及圓曲線段內的方向偏差量控制在30mm/m以內2.4最小二乘法循環糾偏算法13動態糾偏原則：經驗：3.拼裝結果分析及可視化[PresentationTitle]|[Date]14前后端面中心的空間三維坐標與設計軸線的偏差值(T,H,V)管片環類型（TY、TS）拼裝點位（相對、絕對）拼裝結果概覽偏差分布統計

顯示拼裝點位查看逐環拼裝結果偏差保證率分析3.拼裝結果分析及可視化[PresentationTitl拼裝偏差分析15總偏差值水平偏差值豎向偏差值拼裝偏差分析15總偏差值水平偏差值豎向偏差值3D可視化163D可視化16逐樁坐標和

高程分析17逐樁坐標和

高程分析174.工程實例——寧波地鐵4號線南高教園區站~金達南路站區間右線隧道

1895%16.890%13.0偏差分布起訖里程為SK29+656.817~SK31+449.786，盾構區間全長1792.969m共設置4段平曲線和4個變坡點，其中最小圓曲線半徑300m，線路最小縱坡0.2%，最大縱坡2.2%在SK30+256和SK30+854各設置聯絡通道一座通用楔形環管片，每環管片有6塊組成(1+2+3)平均環寬1200mm，楔形量37.2mm（雙面楔形），結構外徑6.2m，厚度350mm，螺栓夾角22.5o，每個相鄰塊和標準塊有3個縱向螺栓。4.工程實例——寧波地鐵4號線南高教園區站~金達南路站區間偏差分析19No.502,K30+259.968,78.6mmNo.116,K29+796.001,33.4mmNo.992,K30+847.9324,25.8mmmNo.502,K30+259.968,21.6mmNo.509,K30+268.3662,-27.1mm

豎向偏差分布

總偏差分布偏差分析19No.502,K30+259.968,78.糾偏分析20糾偏分析采用最小二乘法循環糾偏算法，每5環為1個糾偏步，每個糾偏步的目標糾偏量為40mm，期望通過8個糾偏步總計40環管片使隧道軸線重新回到設計軸線。圖16為糾偏分析結果及每環管片的點位，最終的偏差量為水平0.7mm、豎向1.1mm，取得良好的緩慢糾偏效果。糾偏分析20糾偏分析采用最小二乘法循環糾偏算法，每5環為1個5.結論21平縱曲線偏移解析算法初始環空間姿態算法空間點繞任意軸的旋轉算法最小二乘法循環漸進糾偏算法拼裝結果3D可視化5.結論21平縱曲線偏移解析算法初始環空間姿態算法空間點繞盾構隧道3D拼裝模擬與管片選型系統

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——愿為提高盾構隧道成型質量助力盾構隧道3D拼裝模擬與管片選型系統

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——愿為提高提綱23引言通用楔形環拼裝及糾偏模擬拼裝結果分析及可視化工程實例結語提綱2引言通用楔形環拼裝及糾偏模擬拼裝結果分析及可視化工程實設計單位：需要根據線路資料，評價設計設置的楔形量是否能匹配所設計的路線平、縱曲線參數。導航系統：目前激光自動導航技術已普遍應用于盾構隧道施工，如UKZED系統、GmBHVMT系統和ROBOTEC系統，甚至像GmBHVMT系統還配套管片選型系統（TUnISRingSequencingsystem），可以根據前者測得的當前空間姿態，給出后續最多10環管片的拼裝方案。現場問題：由于地層震動和管片上浮經常導向系統失靈，有時全站儀氣泡不水平盾構機姿態就會出現差錯；又如，由于設備遮擋等原因，測量與導航系統通常不能緊跟盾尾，一般會滯后盾尾10環左右。1.引言24施工單位迫切需要全區間可視化的預拼裝模擬以確定最佳的拼裝方案即每環管片的封頂塊的點位，實際施工中可以據此校核盾構機是否偏離了設計軸線；施工單位需要根據導航系統所在環的位置推測盾尾環管片的姿態，如果存在偏差，則需要及時、準確地預測后續環管片的拼裝方案。設計單位：導航系統：現場問題：1.引言3施工單位迫切需要全平縱設計參數設置管片環幾何參數及拼裝規則設定通用楔形環拼裝模擬最小二乘法循環糾偏算法2.通用楔形環拼裝及糾偏模擬25平縱設計參數設置管片環幾何參數及拼裝規則設定通用楔形環拼裝模2.1平、縱曲線偏移262.1平、縱曲線偏移527設計平曲線參數結構中心線平曲線參數偏移設計豎曲線參數結構中心線豎曲線參數偏移當設計平曲線與結構中心線（或者導航基準軸線）不吻合時，可以先輸入設計平曲線參數，然后通過偏移操作得到結構中心線平曲線參數。如果已知結構中心線平曲線參數則可以省略偏移這一步。對于縱面曲線同樣如此。6設計平曲線參數結構中心線平曲線參數偏移設計豎曲線參數結構中2.2管片環幾何參數及拼裝規則設定2812345678管片類型選擇管片設計參數區間隧道信息首環空間姿態特殊環設置拼裝規則糾偏設置2.2管片環幾何參數及拼裝規則設定712345678管片類管片環幾何參數及拼裝規則設定[PresentationTitle]|[Date]29基準環空間姿態基準環至盾尾各環的拼裝點位設置盾尾環空間姿態管片環幾何參數及拼裝規則設定[PresentationTi拼裝規則設定30錯縫拼裝K塊點位拼裝規則設定9錯縫拼裝K塊點位直線環+左右轉彎環拼裝分析31直線環+左右轉彎環拼裝分析102.3通用楔形環拼裝模擬322.3通用楔形環拼裝模擬11空間點繞軸旋轉算法33空間點繞軸旋轉算法122.4最小二乘法循環糾偏算法34動態糾偏原則：有計劃、有步驟、緩和平穩地進行經驗：一環掘進調節10mm盾構機在直線段內的方向偏差應控制在20mm/m之內在緩和曲線段及圓曲線段內的方向偏差量控制在30mm/m以內2.4最小二乘法循環糾偏算法13動態糾偏原則：經驗：3.拼裝結果分析及可視化[PresentationTitle]|[Date]35前后端面中心的空間三維坐標與設計軸線的偏差值(T,H,V)管片環類型（TY、TS）拼裝點位（相對、絕對）拼裝結果概覽偏差分布統計

顯示拼裝點位查看逐環拼裝結果偏差保證率分析3.拼裝結果分析及可視化[PresentationTitl拼裝偏差分析36總偏差值水平偏差值豎向偏差值拼裝偏差分析15總偏差值水平偏差值豎向偏差值3D可視化373D可視化16逐樁坐標和

高程分析38逐樁坐標和

高程分析174.工程實例——寧波地鐵4號線南高教園區站~金達南路站區間右線隧道

3995%16.890%13.0偏差分布起訖里程為SK29+656.817~SK31+449.786，盾構區間全長1792.969m共設置4段平曲線和4個變坡點，其中最小圓曲線半徑300m，線路最小縱坡0.2%，最大縱坡2.2%在SK30+256和SK30+854各設置聯絡通道一座通用楔形環管片，每環管片有6塊組成(1+2+3)平均環寬1200mm，楔形量37.2mm（雙面楔形），結構外徑6.2m，厚度350mm，螺栓夾角22.5o，每個相鄰塊和標準塊有3個縱向螺栓。4.工程實例——寧波地鐵4號線南高教園區站~金達南路站區間偏差分析40No.502,K30+259.968,78.6mmNo.116,K29+796.001,33.4mmNo.992,K30+847.9324,25.8mmmNo.502,K30+259.968,21.6mmNo.509,K30+268.3662,-27.1mm

豎向偏差分布

總偏差分布偏差分析19No.502,K30+259.968,78.糾偏分析41糾偏分析采用最小二乘法循環糾偏算法，每