隧道智能化监测系统
隧道智能化监测系统
系统概述
将结构健康监测与物联网结构体系、云平台、局域网/通讯网等多网无缝连接技术、海量节点数据并行智能处理技术等结合，建立一套完整的隧道安全监测系统。该监测系统由监测主机、无线传输设备、激光测距传感器、安装支架及计算机等组建形成无线测量网络，通过DTU无线模块实现隧道的远程、无线、实时监测。
序号
主要监测内容
1
变形监测（净空收敛、拱顶变形、围岩沉降、土体水平/垂直位移）
2
应力/应变和受力监测（混凝土应变、钢筋应力、孔隙水压力、支护土压力、锚杆轴力、钢支撑轴力）
3
其他（附近结构倾斜监测）
系统特点
1、远程在线监测
全天候远程自动采集数据，24小时实时监测，安全高效
2、信息化指导构筑物施工
判断构筑物施工工艺和施工参数是否符合预期要求，以确定和优化下一步的施工工艺及技术参数
3、及时预报警
多重分级报警机制，当数据异常时系统自动报警
4、数据报告下载
支日/周/月数据报告的下载打印，支持EXCEL格式
5、多元化数据算法
利用多种算法并结合BIM模型对平台监测数据进行计算、拟合，对比、分析，做到及时准确预警，对于结构物的健康状态提供有效支撑
6、支持终端查询
系统支持手机/平板等移动终端查看、接收报警信息，方便快捷
隧道安全管理（一）、人员定位系统1、系统概述
由于隧道及城市地铁建设的造价高、运营管理相对复杂、施工环境恶劣、事故发生频率较高，常要求对隧道中人员数量进行统计、对施工现场环境进行监控。
目前市场上隧道安全监控系统中都没有与外界直接通话的无线通信系统，在遇到突发事故，如崩塌、涌水涌泥等事故，不能及时向隧道监控室汇报，很容易贻误抢险时机。如果有无线通信系统，施工人员在隧道中工作，可随时将隧道的掘进和安全情况汇报到隧道监控室，便于调度和及时处理突发事故。
当遇到隧道突发事故，对隧道施工人员的抢救缺乏可靠的位置信息，也缺乏语音通信手段，抢险救灾、安全救护的效率仍然不高，效果不理想。由于通信网络不畅，通信手段单一，网络承受能力差，往往造成领导层信息不畅通，指挥不足，数字不准，不利于事故的抢险，极易造成事故损失的扩大。隧道对利用相应的人员跟踪定位设备，全天候对施工人员进行实时自动跟踪和考勤，随时掌握每个员工在隧道的位置及活动轨迹、全隧道人员的位置分布情况等需求迫切
3、系统介绍
（1）人员实时定位：运用无线ZigBee识别技术实现对人员实时位置的监控。基于实时位置信息，实现人员实时管理。
人员实时定位可提供人员实时位置信息，方便观察其在岗情况，或者方便寻找所需对象；另可对区域进行分类管理，限制未经授权的人进入危险区域，防止意外事故的发生。
人员定位系统界面图
（2）人员考勤：通过给隧道人员佩带定位卡，地面监控人员可在隧道地图实时观测到所有隧道人员的真实分布情况、数量、姓名，可对人员进行定位，从而可进行人员考勤管理。
（3）人员轨迹回放：系统通过对采集的数据进行存储，形成了人员历史轨迹数据，该数据可动画显示人员历史行进路线，其主要作用在于：为已发生的事故提供基础数据；另一个方便主要是为人员管理提供基础数据，如有无脱岗现象、巡查人员是否按时巡查等，以提升企业管理效率，提高服务水平。
人员轨迹回放图
（4）人员统计：人员定位系统具有数据实时统计功能，可实时统计出人员总数、各区域内人员数量及各班组的人员数量。
该功能通过对人员分布的统计分析，为管理者对人员的合理调配提供基础数据。
（5）求救报警：当员工遇到紧急情况时，可按下定位卡上的求救报警按钮，报警信息可以立刻传送到监控室，并进行声光报警提示，管理人员可根据报警信息及报警位置，迅速做出响应。
（6）区域超时报警：系统根据监控区域的不同，可设置人员停留在监控区域的时间。如系统监控到员工在危险区域停留时间过长，可能会出现危险时，会向系统发出报警信息，以提示管理人员注意查看。
（7）隧道内车辆定位：系统可以对隧道内施工台车（二衬台车、防水台车、开挖台车）进行定位，并以台车的图标形式显示到定位地图上；也可以对隧道内施工工程车辆进行实时定位和测速。
车辆和人员定位图标
车辆测速显示图
（8）二衬台车到掌子面区域人员定位和统计：我司系统在不增加任何设备和成本投入情况下，可以定位出二衬台车到掌子面区域人员，且以例表形式显示到定位系统界面上，该数据也可以实时投放到LED大屏上，方便安全管理。针对重点区域范围，设计最大同时在线人数，超过数量后系统自动发出声音超数报警。
车辆和人员定位显示图
（8）二衬台车到掌子面区域人员定位和统计：我司系统在不增加任何设备和成本投入情况下，可以定位出二衬台车到掌子面区域人员，且以例表形式显示到定位系统界面上，该数据也可以实时投放到LED大屏上，方便安全管理。针对重点区域范围，设计最大同时在线人数，超过数量后系统自动发出声音超数报警。
4、系统特点
（1）大范围内同时快速、可靠地识别大量标识卡。
（2）微功率、识别率高、高抗干扰性、稳定可靠。
（3）小巧，轻便，非常便于安装和维护。
（4）单基站定位，信号覆盖远（单基站信号覆盖直径超过1km）。
（5）定位精度高，精度达到3-5米（无遮挡情况）
隧道安全步距监测系统
1、系统概述
在交通建设中，隧道的建设是比较危险的部分。在隧道开挖过程中因为不同的地质环境容易出现围岩变形失稳坍塌、岩爆、隧道涌水突水、涌泥突泥、泥石流等危险情况。尤其是二衬台车到开挖掌子面的这段距离，隧道还未进行初支封闭、仰拱填充、防水排水、二次衬砌等施工工序，二衬台车到掌子面的作业人员相对集中，一旦发生此类事故往往都是重特大事故，给人民生命财产、国家和地方经济以及公司形象造成的损失不可估量。
通过隧道安全步距仪、隧道安全步距监测系统可以有效获得隧道内施工工点相对于掌子面的位置关系，以满足国家相关管理部门对隧道安全步距的要求，减少人员伤亡风险。
3、系统介绍
1、实时监测安全步距长度信息，并将信息传送到监控中心。
2、根据隧道围岩类型，对安全步距长度进行实时预警。
3、通过数据统计、分析，实时展示步距历史变化趋势。
4、支持隧道安全步距在线监测数
4、系统特点
采用毫米波雷达的安全步距采集终端呈现厘米级精准定位。根据不同的围岩级别一旦超过设定值系统自动预警并保存记录。
优势
（1）云部署，免维护，更好的专注于业务本身；
（2）远程调试，运维迅速、便捷；
（3）实现工程质量的实时监控；
（4）规范标准化实施步骤，提高设备外部环境稳定性与后续维护便捷化。
（5）个性化定制服务，logo、外观、型号、平台定制化，满足使用方企业形象宣传和个性化使用需求。
（6）全面售后服务，详见下图。
我国铁路隧道智能建造技术体系及展望
早期建造方法
1900年前我国铁路隧道都由外国人主持修建，标准较低。1908年，詹天佑亲自规划和督造建成京张铁路八达岭隧道开通，是我国自行修建的第1座越岭铁路隧道。
1911—1949年，我国在7000km的铁路线上建成总长100km的370余座铁路隧道。
新中国成立前，设计方法多采用图解法计算衬砌内力，未考虑地层弹性约束，衬砌计算按容许应力校核衬砌截面的抗拉与抗压强度。
图解法计算衬砌内力
施工方法采用人工开挖、木支撑，永久衬砌则用砖、石或混凝土，作业断面小、施工危险性高，效率低。
新中国成立初期至20世纪60年代，隧道设计依据前苏联的普氏地层压力理论进行内力计算。
普氏地层压力理论计算模型
20世纪50年代中期，隧道施工工序及衬砌支护方式采用上下导坑先拱后墙法，对一些围岩较完整的隧道采用漏斗棚架先墙后拱法。
上下导坑先拱后墙法
漏斗棚架先墙后拱法
1956年，我国自行设计和建造的宝成铁路建成通车，全线隧道304座，施工中克服了线路地形复杂、运输不便和施工干扰等困难，显示出我国该时期的施工技术水平。
新技术应用方面，50年代后期开始试用正、反台阶开挖法和遥感技术。1959年，铁路勘测设计部门在西康线越岭方案草测中采用航测遥感技术进行地质调绘，提高了信息化技术在隧道建设中的应用。
钻爆法
20世纪60—70年代初，铁路隧道多沿用早期设计理论及方法，随着隧道工程增多，不同水文地质条件隧道设计可供类比工程越来越多。1972年，原铁道部提出以围岩稳定性为主要依据的铁路隧道围岩分类法，得出以六级围岩分类为基础的铁路隧道围岩压力计算公式，1975年纳入《铁路工程技术规范：第三篇：隧道》，至此结束我国铁路部门袭用普氏地层压力理论及以地层坚固性系数的围岩分类法历史。
60年代起钻爆法应用并推广，从早期的人工手把钎、锤击凿孔，用火雷管逐个引爆单个药包，发展到用凿岩台车或多臂钻车钻孔，应用毫秒爆破、预裂爆破及光面爆破等技术，现在仍然是世界上应用最广的施工工法。同期，隧道钻爆机械化施工和隧道衬砌作业机械化在国内初步应用。1964年，在川黔、贵昆及成昆铁路西南大三线建设中开始使用凿岩机钻孔台车、衬砌模板台车等施工机械。1965年初，成昆铁路关村坝隧道采用喷水冲洗、加设锚杆及挂网等措施，防止岩爆灾害。
丰沙线落坡岭隧道围岩较好地段，试验采用全断面开挖法，并在围岩稳定性好的隧道工程中推广应用。整个60年代，原铁道部组织西南铁路建设大会战，建成贵昆、成昆、京原以及东川、镜铁山、嫩林、盘西、水大等铁路，共修建隧道1113座。
在隧道施工工序及衬砌支护方式创新方面，60年代在成昆线、70年代在枝柳线部分隧道采用反台阶先墙后拱法。70—80年代后期，正台阶开挖先墙后拱法基本取代了先拱后墙法。
在新技术应用方法方面，70年代末期，铁路系统锚喷支护和新奥法研究课题重点转向软弱破碎围岩，并研究在软弱破碎围岩条件下，实现大断面开挖的一系列新技术、新工艺。1981年，衡广铁路复线大瑶山双线隧道开工建设；1987年，大瑶山隧道贯通，全长14295m，是我国20世纪最长的双线铁路隧道，当时名列世界第10位。该隧道是我国铁路隧道技术进步的里程碑，在隧道施工中，首次引进并试验了国外最先进的“新奥法”施工技术，组织研发、自主创新的深孔光面爆破、喷锚支护、监控量测等10余项配套技术，解决40余项技术难题，达到国际先进水平，实现大断面快速安全施工，结束了中国人不能自主修建10km以上特长隧道的历史。
在机械应用上，采用当时国内外最先进的大型机械，建起了钻爆、支护、装运3条主要工序机械化作业线，使我国隧道建设由手抬肩扛、手持风钻的原始落后状态，跨越到大型机械化作业行列。
AtlasTH286型四臂全液压凿岩台车
20世纪90年代以来，原铁道部制定了铁路隧道喷锚构筑法技术规则，形成有中国特色的隧道修建新方法，湿喷混凝土技术、工艺及湿喷机开始应用，自进式锚杆支护技术开始发展，浅埋暗挖法进一步发展，由台阶法演变为单侧壁导坑法、双侧壁导坑法、中隔壁法（CD法）、交叉中隔壁法（CRD法）。自21世纪起，我国隧道建设者相继攻克了特长隧道断裂带挤压变形、高压富水充填溶腔、断裂带、特殊围岩地层大变形、湿陷性黄土地区、膏溶角砾岩地段、水下隧道建设以及第三系砂泥岩地层围岩特性和安全控制技术难题。相继建成了兰新二线乌鞘岭特长隧道、宜万铁路多座岩溶隧道、郑西客运专线湿陷性黄土地区隧道、石太高铁太行山隧道、青藏铁路西格二线新关角隧道、兰渝铁路胡麻岭隧道。大量机械装备得以自主生产和应用，跻身世界大型隧道施工机械制造强国。
隧道掘进机工法
隧道掘进机在我国习惯按照适用的软硬地层区分为盾构与TBM2种。
我国盾构始于1953年阜新煤矿，当前盾构开挖隧道已是城市地铁隧道的主要施工方法。在铁路隧道领域，2007年广深港铁路狮子洋隧道采用4台直径11.18m泥水盾构施工，克服了高水压、地质环境复杂等技术难题；2015年浩吉铁路白城隧道为克服工程地质难题创新性提出“大断面马蹄形的土压平衡盾构方法”，我国铁路山岭隧道首次采用盾构法施工，解决了隧道圆形断面轨下空间过大、空间利用率低的问题，为非圆形断面由钻爆法施工调整为盾构法施工提供参考。
大断面马蹄形的土压平衡盾构机
2017年京张高铁清华园隧道采用2台直径12.2m的盾构机掘进，创新采用轨下预制箱涵结构，有效保障了线路开通。
我国自1964年开始TBM设备的研发和施工，半个多世纪以来，TBM发展分自力更生、国外承包、国外引进、自主施工联合生产与研发创新4个阶段。由于TBM开挖隧道多为圆形，因此多应用于矿业和水利水电系统。
90年代，针对不良地质隧道，在设计、施工、防灾减灾、信息化、机械化方面技术进步显著。西康铁路西秦岭Ⅰ线隧道首次采用TBM和整块预制仰拱技术，是我国铁路隧道修建技术一个新的里程碑。20世纪以来，宁西铁路桃花铺1号隧道与磨沟岭隧道、南疆铁路中天山隧道、兰渝铁路西秦岭隧道在刀盘刀具高效设计、扩挖设计、隐藏式超前钻机设计、集成式支护系统设计、超前地质预报技术等方面取得了长足发展。
隐藏式超前钻机结构示意图
隧道智能建造概念与核心
隧道智能建造概念
隧道智能建造（TIBS）为IBS在隧道范畴内的具体延伸与实践，是基于信息化技术，通过对“地-隧-机-信-人”及内外部环境的全面感知、泛在互联、融合处理、主动学习和科学决策，高效综合利用铁路隧道的移动、固定、空间、时间和人力资源，实现隧道建设、运维全生命周期的高度信息化、自动化、智能化，打造更安全可靠、经济高效的新一代隧道建造技术体系。
隧道智能建造核心
隧道智能建造的核心是以数字化资源为核心和基础，以智能化施工装备为工具，以网络化信息传输、信息化经营管理为抓手，以现代化监控量测为辅助，实现建造运维全过程的信息化、自动化、无人化或少人化智能理念。在勘察设计方面，以BIM+GIS技术为核心，综合应用物联网、大数据、人工智能等信息技术，依托智能化装备，实现基础三维实体模型全生命周期信息再现的自动化动态设计。
在工程施工方面，依托协同管理平台，指挥智能化施工装备进行隧道修建及四电工程施工，基于物联网的智能管理平台自动传输检测信息、自动评价施工质量、自动评估安全性、自动反馈工程对策、自动记录物料信息，实施动态反馈施工过程。在建设管理方面，基于BIM技术，融合设计、施工、物资、质量评价等平台于一体，以智能化建造为驱动，建立涵盖管理单位、建设单位、设计单位、施工单位、监理单位等的标准化铁路隧道管理模式，全过程数字化管理，多专业协同管控，形成安全、经济、高效与可普适推广的创新性管理体制。
隧道智能建造技术
总体架构
近年来铁路隧道采用掘进机开挖的隧道中，多类型智能大断面盾构应用也较为广泛，但掘进机工法存在地质适应性较差、不适宜中短距离隧道施工、断面适应性差、设备购置及使用成本高等特点，一定时期内铁路隧道仍将多数采用钻爆法施工建造。因此，着重围绕钻爆法建造工艺开展铁路隧道智能建造研究。
铁路隧道智能建造是一个系统工程，其体系架构由智能装备、智能感知、数据资源、智能决策和智能管控5个层级构成。
总体架构
智能感知连接智能装备与后台各类服务器，通过多样化、泛在化的采集方式，
实现数据的自动读取与快速传输。从2013年开始，在中国国家铁路集团有限公司（原中国铁路总公司）领导下，依托铁路BIM联盟，中国铁道科学研究院集团开始铁路工程管理平台建设与应用，数据资源是建造实现智能化的基础，归类归一化的海量数据可为智能决策提供基础支撑。智能决策是智能建造的大脑，多种人工智能学习方法的综合应用，保障决策结果的准确性和有效性。智能管控集中体现智能建造的精髓与能动性、互动性，是全生命周期智能建造过程的集中展示与运用。
技术体系框架
作为智能高铁智能建造技术体系框架的专业细分，隧道智能建造技术体系框架从上之下含3个领域、5个方向、26项创新。
隧道勘察设计领域包含基于GIS工程勘察、基于BIM工程设计2个方向。基于GIS工程勘察方向涵盖空天地一体化隧道地质勘察预报、基于GIS的智能化量测、隧址范围内地形地貌全要素信息获取与快速处理、隧道工程地质和环境综合勘察与基于隧址范围内综合地质信息的勘察判释6项创新内容。基于BIM工程设计涵盖BIM建模、围岩自动分级与爆破参数自动优化、设计参数智能化选择与修正、协同设计、三维图纸存档与数字化设计交付、基于AI虚拟现实与BIM技术的建造过程展示7项创新内容。
隧道工程施工领域包含土基于BIM的土建工程施工1个方向。土建工程施工方向涵盖围岩监控量测与超前地质预报、洞内循环作业优化与有害气体检测、火工品管理与人员定位、钻爆法与掘进机法施工监控的自适应控制、智能工装施工状态实时感知与动态调控、预制装配式衬砌结构施工监控与自适应控制6项创新内容。隧道建设管理领域主要是基于BIM的虚拟建造1个方向。涵盖全过程数字化管理、“地-隧-机-信-人”智能建造协同管控与可视化远程控制系统、考虑全生命周期的成本控制3个项创新内容。
关键技术难题及实现方法
根据铁路隧道智能建造技术体系，隧道智能建造涉及以下关键技术难题：
（1）铁路隧道工程地质环境信息综合勘察判释
工程地质环境信息勘查判释是隧道设计施工的基础和前提。隧道智能建造要求针对不同结构化信息存在异步性、矛盾性特点，提出结构化、半结构化与非结构化信息的特征识别方法，规避庞杂数据融合分析过程中伴随的冲突矛盾问题，建立表征隧道地质信息的多源异构信息数据库。建立“信息格式化-深度挖掘-融合分析”隧道多源异构信息融合分析理论与方法，为隧道智能勘察设计、施工和管理提供理论基础和精细化的地质支撑。
（2）自动化围岩分级、爆破参数优化及设计参数选择
隧道智能建造的理论技术及隧道长期安全稳定要求对施工期工装、围岩及支护结构协同作用机理进行深度剖析。研究“机械-围岩-支护”动力耦合模型，给出满足工程安全的极限变形值，建立基于深、浅层隧道围岩结构稳定性的荷载效应分析模型，推导围岩压力计算公式，并确定预测荷载、基本荷载及结构支护荷载计算方法。基于人工智能匹配技术，建立设计参数智能化动态优化选择系统，根据隧道围岩评价结果，进行隧道钻爆设计、支护结构设计自适应调节，确定爆破设计参数、支护结构类型及参数。提高智能施工装备条件下支护设计对围岩的自主适应性，为高效施工提供科学依据。
（3）铁路隧道型谱化智能装备施工状态实时感知与动态调控技术
机械装备施工期间会采集、收集多类型大量数据。基于大数据挖掘技术，研究隧道施工参数与装备故障的关联规律，提出智能施工装备故障远程在线监测与诊断方法。实现施工故障状态的感知识别与自动调控，建立“地质智能评价—自适应设计—智能装备作业—过程动态调节—故障实时反馈”的施工状态实时感知与动态调控体系。
（4）铁路隧道智能建造自适应控制理论
隧道智能建造全生命周期是一个动态过程，提出与铁路隧道智能化建造匹配的自适应控制系统设计方法，比较各种自适应控制算法的性能，并应用于机械装备自动控制、监控量测数据传输处理、多源异构信息融合分析、各类建筑材料性能比选及适配。
（5）“地-隧-机-信-人”智能建造协同管控与可视化远程控制系统
采用计算机AI、VR与BIM信息化技术，构建三维隧道及围岩环境信息化模型，研发可实现信息存储查询、三维可视化、工程水文地质信息再现、设计施工监测数据实时反馈、安全风险实时感知的智慧隧道建造基础平台。针对机械化、信息化、人机结合等方面在铁路隧道建造过程中的应用，在保质量、保安全、重效率、节能耗、重环保的前提下，研发铁路隧道智能建造协同管控与可视化远程控制系统。
发展趋势
2017年《中国制造2025》指导文件全面部署实施制造强国战略，以推进智能制造为主攻方向，为隧道智能建造所需关键大型智能机械装备研发，提供了方向与支撑。
空天地一体化隧道地质勘察预报
隧道建设，地勘先行。当前地质勘查多依赖人工，可靠性差、效率低、周期长、时效性差。近年来拉林、郑万铁路等在建项目及即将开工的川藏铁路雅安—林芝段都面临多类型严峻的不良地质考验，综合采用POS（PositionandOrientationSystem）数码航空影像、高分辨率卫星影像、雷达影像、机载LIDAR（激光雷达）、无人机摄影及倾斜摄影、三维激光扫描及超前千米级水平钻机等综合测量技术，形成空天地一体化的测绘多技术融合勘测方案，有利于及时提供施工各阶段数字化地质资料，在质量、工期和安全保证等方面为隧道建造提供有力的基础数据保障。
空天地一体化隧道地质勘察预报
多功能集成化隧道施工大机装备
当前，隧道施工一般采用钻孔、装药、爆破、出渣、钢拱架支护、混凝土注浆、锚杆加固等一系列专用机械装备组合施工，面临工序多、装备多等问题。自掌子面沿开挖区间线性布置开始，多工序作业冲突以及设备的更换移动等造成时间浪费，极大影响作业效率。将凿岩台车、混凝土湿喷机、钢拱架台车、吊车、注浆泵、积（除）尘器、破碎锤（剪）、排风管组合为一体的多功能工程台车并统一集管控是新的发展方向，可改善作业环境、提高安全性和作业效率，降低成本和易于维护。
集成化多功能隧道工程台车示意图
基于BIM的智能隧道设计施工解决方案当前基于BIM技术的铁路工程建设管理创新与实践已有相当的积累。针对当前铁路隧道工程建设中进度管理、安全管理、合同管理、物资管理及成本管理系统相互独立，各系统之间信息交流非电子化等问题，借助BIM可视化、协调性和模拟性的优势，将上述5个方面系统融合为基于BIM的统一管理平台，进一步完善BIM在施工和运维不同阶段下可视化交底、“三维-二维-三维”图纸管理、虚拟超前建造、施组、过程进度管理以及监控量测可视化等典型功能模块解决方案，为施工分析、工艺工序、资源配置、施组计划、施工模拟、图纸校验、监控量测等提供技术支持。
全断面预制装配式新型隧道支护结构体系智能建造
相对于隧道传统建造方法，预制装配式技术以其标准化设计、工厂化生产、装配化施工、智能化管理等特点得到工程界的认可与推广，其绿色、智能、标准化管理、智能化施工等优势对于促进铁路隧道智能建造技术发展大有裨益。新建京张铁路清华园隧道（长6.02km）是我国第1座采用轨下预制装配式工艺的高速铁路盾构隧道，新建郑万铁路罗家山隧道横洞都采用了预制装配式轨下拼装结构，在结构构件材质、规格型式、连接方式与接口设计参数等方面进行了探索与实践，同时建立了铁路隧道底部预制装配式结构理论分析框架，一定程度上促进了装配式技术在铁路隧道领域的发展。
预制装配式隧道新型支护体系示意图
值得说明的是，既有研究成果对于预制装配式隧道智能建造全过程所涉及的全面感知、泛在互联、融合处理、头脑智慧等特征体现尚不充分，对于预制装配式隧道智能建造、追踪感知、运输、拼装、监测检测等技术尚未深入系统研究，尚未搭建完备的智能建造关键技术体系。因此，在充分考虑项目研究系统性、适用性和前瞻性的基础上，研究并推广应用隧道预制装配式结构构件智能建造及全生命周期在线监测检测关键技术，可加快既有科研成果付诸实践，串联并贯通科研设计、生产制造、运输拼装、监测检测全链条，促进研究成果验证并转化、落地、推广。
专业化隧道建造运维全生命周期信息技术难题解决服务
针对隧道建设分布范围广、参建单位多、工程类型多样、技术发展不均衡等特点，以及工业机器人、3D打印、工业物联网、云计算、工业大数据、知识工作自动化、工业网络安全、虚拟现实和人工智能等技术的综合应用，可组建多专业协同的科研队伍开展多层级专业化专门性技术服务。
多层级专业化专门性技术服务返回搜狐，查看更多
隧道掘进机辅助智能化施工技术
人工智能的兴起为解决传统工程问题带来了新的机遇。李建斌带领科研团队紧抓人工智能发展新契机，建立了世界首个TBM大数据平台，采集了吉林引松供水工程四标17km隧洞的全部施工数据，为机器学习打下了坚实的数据基础。并将全部数据无偿共享，供行业内学者研究使用，大大推动了TBM智能化的研究进程。
本书以吉林引松供水工程TBM施工项目为依托，对TBM岩机作用机理、超前地质探测、岩-机状态感知、TBM海量数据挖掘、智能控制与决策等多项关键技术进行了深入研究，形成了一套完整的TBM辅助智能化施工技术体系，对解决当前TBM工程难题和未来智能TBM研制具有重要意义。
图1TBM辅助智能化施工技术体系示意图
该书内容涉及近年来作者在TBM智能化施工方面所取得的主要创新性研究成果。首先，本书主要概述TBM的发展与应用现状，阐述TBM辅助智能化施工技术体系的构建，介绍TBM施工信息管理云平台的数据采集、传输、存储方法以及平台功能的设计开发，结合多模态神经网络与模糊仿人控制方法建立了TBM掘进参数复合智能控制系统，通过建立TBM支护等级智能决策模型和TBM掘进姿态控制模型实现了支护等级的实时预测和掘进姿态的实时控制。
图2TBM-SMART智能掘进系统
图3TBM施工信息管理云计算平台
图4吉林引松供水工程“永吉号”TBM上搭载的超前探测系统
《隧道掘进机辅助智能化施工技术》
李建斌，龚秋明，刘斌著
ISBN978-7-03-066258-3
责任编辑：刘宝莉
内容简介
本书总结了国内外隧道掘进机(TBM)的发展与应用现状，在分析TBM岩-机相互作用机理的基础上，从TBM复杂环境不良地质超前探测、TBM渣片感知与分析、TBM设备运行状态监测等方面，介绍了适用于TBM的岩体状态和设备状态等多元信息感知方法及其工程应用情况；通过搭建TBM施工信息管理云平台，开展数据挖掘与分析，结合实际工程项目讨论了TBM掘进参数、支护等级、掘进姿态的智能控制技术与决策方法，阐述了TBM辅助智能化施工系统的开发与应用情况。本书可供TBM设计研发、隧道施工等领域的科研和工程技术人员使用，也可作为高等院校相关专业研究生的参考用书。
本书目录
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科学出版社
本期编辑丨王芳
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原创好读科学品味返回搜狐，查看更多
全预制隧道智能建造，听起来是不是很酷
姜弘，主要从事隧道与地下工程设计与研究工作。主持和参与的主要工程项目：上海西藏南路越江隧道工程、上海地铁2号线、虹梅南路-金海路通道工程（越江段）等大型城市地下工程，获上海及全国优秀工程咨询成果、上海市优秀工程设计、全国优秀工程勘察设计市政公用工程等奖项多项。
明挖隧道--全装配式
所有构件均为工厂预制，现场拼装，现场无湿作业，适用于隧道结构标准断面的条件，实践了工厂制造标准化理念，但构件体量大，装配与接头处理要求高。
明挖隧道--整体装配式
仅部分构件为工厂预制，构件较轻，现场需要浇筑部分混凝土，适用于隧道渐变段或匝道汇入段等结构断面变化区段。结构整体性较好，抗震防水性能较好。
盾构段--GPST工法应用
隧道股份牵头会同设计、施工、科研、高校等各方开展的科研课题“地面出入式盾构法隧道新技术”（GPST工法），即针对超浅覆土甚至零覆土、负覆土工况下实施盾构隧道施工。该工法力争取消工作井，由相对较浅的导坑始发或接收，将常规隧道明挖段通过盾构施工完成。GPST工法已在南京城轨将军路至秣陵路区间的地铁进出地面段成功实施，从负覆土始发至负覆土接收全长约200m。
该示范工程隧道为外径6.2m的地铁区间，现已计划将GPST工法应用拓展至外径11m甚至14m级别的道路隧道。
盾构段--预制车道板、烟道板、防撞墙
通过纬三路隧道、上海虹梅南路隧道、横琴马骝洲隧道、上海诸光路隧道的研究与实践，盾构段内部主体结构的预制装配化是可以实现的。盾构段管片、口型构件、烟道板、车道板，加上防撞墙，预制率几乎可达100%。
旁通道--预制化、机械化施工
由于消防疏散的需要，长大隧道或地下道路往往要设几个甚至数十个旁通道。双管盾构法隧道之间的旁通道目前主要采用冻结法，然后暗挖现浇完成。上海隧道股份以及宁波地铁公司均在研发的旁通道掘进机，可采用顶管或盾构工艺建造旁通道。
基坑工程--预制化探索
地下空间开发密度较大的上海、天津、杭州等沿海城市多处于软土区域，想要实现预制装配技术的应用，需要在围护结构与支撑体系上有所创新，加大围护结构刚度，增大支撑之间预制构件的拼装操作空间。除此之外，围护结构与支撑构件本身的预制构件化、可回收化也是的努力方向。
预制隧道的智能建造
采用BIM技术对构件钢筋进行建模，在预制构件制作过程中引入RFID技术，利用BIM技术提前进行预制拼装模拟，搭建基于BIM的智慧建造信息管理平台系统，采用项目集成交付IPD模式等等大数据和信息化的手段，都将辅助实现全预制隧道的智能建造。
今后的隧道施工，在施工围挡内铺设混凝土预制路面板，工作井部分预制，开始盾构掘进，圆隧道内同步施工，内部结构均采用预制装配技术；暗埋段、敞开段采用装配整体式或全装配方案；具备实施GPST工法的区段，拓展盾构法实施，减少明挖深基坑工程；采用掘进机技术实施旁通道；最后辅以信息化、智能化施工与管理，大大提升了工程质量，缩短了施工周期，减少了对交通与周边环境影响，隧道工程真正走向低影响、绿色、工业化和智能建造之路。
红红
这样的隧道小编可是很期待呢！你呢？
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☞联系人：张红、施文琪
☞邮箱：tunnelmagazine@163.com返回搜狐，查看更多