英语原文共 14 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
内容列表可在ScienceDirect上获得
工程自动化
杂志主页:www.elsevier.com/locate/autcon
盾构施工中沉降控制的实时交互平台
文字信息
关键词：
盾构隧道
沉降控制
实时移动交互
协调管理
施工管理
摘要
当盾构机穿过建筑物时，尤其是在城市地区，沉降控制一直是所有盾构施工参与者的头等大事。但是，由于参加者之间的信息交流不充分，通常会导致不正常的沉降，因此难以采取合理的沉降控制措施。因此，使用即时消息（IM）工具设计和开发了一个实时移动交互和协调管理平台。该平台的关键要素是在协调管理机制中及时自动发送监视数据和信息流。该平台可以及时通知所有参与者沉降情况以及隧道情况。使用该平台，可以通过IM小组讨论解决在盾构隧道施工中遇到的问题。该实时交互平台已经在南宁地铁站下方的南宁地铁1号线工程中得到了验证和证实，实现了最大值-4 mm的沉降控制目标。
1.介绍
随着中国城市建设的不断发展，当今地铁建设中出现了大量的穿越工程[1-3]。当盾构隧道掘进机（TBM）通过相邻建筑物时，对项目的所有参与者而言，沉降控制是头等大事。为了实现低干扰施工，及时反馈监测信息以及适当及时地调整隧道参数至关重要[4,5]。反馈控制的控制因素是参与项目的参与者之间的实时信息通信。
基于实时自动监控系统的信息通信平台已在土木工程建设中被广泛采用，例如，正在进行的钢铁制造项目[6]，大型土木建筑工地[7-9]，卡车为地面浇水-岩坝材料[10]，钢筋混凝土结构建筑中的基于云的建筑信息模型（BIM）[11]，线性基础设施项目[12]，用于举升厚度控制的公路建设[13]，仅仅举几个例子。在隧道施工方面，根据土耳其建筑业的研究，尼尔森[14]指出，在施工阶段发生的问题主要是由于参与工程的参与者之间的合作和信息交流不足以及在现场工程期间缺乏及时的专家决策。实际上，在隧道项目中，通信和信息交换是隧道成功的关键因素。 Guglielmetti等 [15]采取的态度是在盾构隧道施工过程中，应不断审查和更新有关的施工信息。根据第2节中的文献综述，我们认为最好采用移动交互[7,16,17]进行实时信息通信。
我们的方法通过协调管理机制中的所有参与者之间的即时消息（IM）工具和信息流来解决信息通信的实时移动交互。第2节提供了有关盾构施工信息通信平台的文献综述。第3节说明了在盾构隧道施工过程中通过IM工具进行实时移动交互和协调管理机制的方法。第四节以南宁地铁一号线穿越南宁火车站为例，在最后一节得出结论。
2.文献综述
由于在不同城市之间或一个城市中不同地区之间对高效交通连接的需求日益增长，盾构隧道在城市地区越来越受欢迎。但是，在盾构隧道施工过程中缺乏信息通信可能会带来严重的后果，例如人员伤亡和财产损失。为了实现所有参与者之间实时信息交流的目标，已经进行了许多重要的研究。 Forcada等。 [18]开发了一个基于网络的系统（用于主动知识管理的系统，SAKM），用于在研究人员之间共享和传播研究结果，从而增强了研究机构中研究人员之间的交流与协作，但在工程学中没有任何应用。 Hu等[19]在隧道施工过程中引入了一种名为GeoFreezer的人工地面冻结方法监控系统，该系统实现了自动温度数据采集和显示的功能。但是，缺乏信息交互限制了其应用。 Li and Zhu [20]开发了一个基于Web的信息系统来管理，可视化和分析上海长江隧道项目中的盾构隧道数据，该系统实现了数据管理，2D和3D图像可视化，地理空间分析和基于隧道分析的功能。在Web地理信息系统（Web- GIS）技术上。丁和周[21]提出了一种基于物联网技术的实时安全预警系统，用于长江河床地铁隧道的人行横道建设，但信息共享只集中在隧道工人与隧道之间的通信上。丁等 [22]提出了一个为武汉地铁开发的基于网络的安全风险预警系统，该系统是一个覆盖所有参与者的项目支持决策系统。由于该系统中的大多数工程信息数据都是手动上载或更新的，这取决于现场工作人员的解释，低质量的数据甚至是数据错误（南宁地铁公司和Golparvar Fard等人的观察等[16]）可能已输入到系统中。尽管这种类型的系统适用于整个城市地铁线路，但对于具有高风险的节点项目而言却过于复杂。此外，由于所有参与者之间通过该系统进行的通信与PC密不可分，因此在研究中几乎没有证据表明该系统可以在移动电话上运行。鲁尔大学波鸿分校[23,24]的研究团队采用了一个隧道相互作用平台，该平台专注于隧道参数与地面沉降之间的机械关系。它涵盖了盾构隧穿引起的大多数数据，并通过不同的耦合模型进行了演示，这对于研究人员和经验丰富的工程师而言似乎更有意义。
上述系统或适用于研究人员，或适用于整个城市的地铁。但是，它们都不适用于盾构隧道施工节点工程中的及时沉降控制。因此，这里提出了一种典型的，广泛使用的信息通信方法来控制沉降。 Li和Chen [25]在现有的隧道中采用了一个自动全站仪测量系统，为灌浆不足的土压平衡（EPB）盾构提供了指导。他们的系统[25,26]由全站仪（包括反射棱镜），无线传输模块（码分多址，CDMA），天线和内置软件组成。一个监视中心位于地面上，它接收监视数据并发送监视指令。在参与者（包括设计者，建造者，检查工程师，运营中的隧道运营商和管理人员）之间建立了一个有希望的协作工作环境，并将其聚集在一个办公室中，这是中国盾构隧道施工中最常用的方式。
在该系统中，所有监控数据均受限于这些谱表，并且基于其分析做出决策是耗时且费力的，因为所有参与者都必须整天聚集在一个办公室中。 同时，在该模型中寻求专家的帮助并不是一件容易的事，因为现有的模式可能会导致许多相关信息在专家协调会议中被低效率地呈现，从而延误了决策过程。 但是，Li和Chen的方法确实比手动监视方法具有一些优点，如表1所示。同时，该方法的一些缺点，尤其是在决策和专家寻求方面的缺点，可以通过移动交互来克服，用于实时信息通信。
3.沉降控制实时移动交互和协调管理平台
3.1．盾构隧道施工中的沉降控制方案
由于盾构隧道引起的地面运动引起了工程师和研究人员的极大关注，因此在盾构隧道施工过程中，对沉降控制方案的需求不断增长。可以认为，控制地面运动的主要阶段是沉降的预测，感知和控制[3,27-31]。该方案可以简略地表示为图1。根据设计信息，我们可以应用一些分析和数值方法[31,32]来近似预测盾构隧道引起的沉降，这有助于确定沉降控制准则，确定监测点的布局并制定预加固计划。然后，随着盾构掘进机的发展，环境响应感测告诉我们以下内容：预测模型是否正确，如何修改预测模型，测量的变形值是否已超过允许值以及何时采取措施控制沉降。因此，环境响应传感是连接预测阶段和控制阶段的桥梁。根据预测和感测结果，专家们将对沉降控制标准和转向隧洞参数提出建议。采取适当的控制措施后，将出现图1中的允许线和受控线。
|
内容 |
人工监测 |
Li和Chen的方法 |
具有自动监控功能的移动交互 |
|
获得监测结果的时间间隔 |
6-24小时后 |
实时 |
实时 |
|
可获得监测结果的参与者 |
现场工程师，检验工程师，现场业主 |
参与者聚集在施工现场办公室 |
所有参与者 |
|
监测结果的获取途径 |
邮件 |
个人电脑控制软件 |
个人电脑和手机的即时通讯工具 |
|
工时费 |
高 |
中 |
低 |
|
寻求专家帮助 |
困难 |
正常 |
简单 |
考虑到经济因素，大多数情况下采用手动监测[4]，但是当盾构TBM穿过一些重要建筑物时，自动监测[33-35]仍然必不可少。 在数值模拟与现场监测相结合以支持工程决策方面，例如有限元方法（FEM）预测模型方面取得了显着进步[36-39]。 但是大多数研究都集中在修改预测模型和积累经验上。 很少有调查涉及对环境响应的实时感知以及参与隧道施工的参与者之间的信息通信。
表1 不同监测和信息交流方法的比较
3.2． 实时移动交互和协调管理的平台设计
实时移动交互与协调管理平台由传感层，传输层，感知层和执行层四层组成，如图2所示。
传感层是环境响应的信息源，主要包含自动传感器以监视相邻建筑物的响应，例如差异沉降和裂缝宽度。经由移动互联网，传输层通过无线传输来传输数据，并将监视数据发送回服务器。然后是感知层，其任务是分析沉降的变化规则并预处理监视数据。前者主要包括采用数值或经验方法进行的沉降预测和保护措施，而后者则通过使用工作站中的自动沉降监测软件（ASMS）来完成。执行层是平台的核心部分，它通过IM工具执行移动交互和协调管理的功能。沉降预测和保护措施预先上传到IM工具，而实时监控数据无需任何人工干预即可发送到IM工具，这突出了实时移动交互的功能。
IM是一种在线聊天应用程序，可通过网络提供实时信息交换[40]。由于近年来智能手机的普及，即时通讯似乎已成为现代生活中不可分割的一部分[40]。 IM是一种实时通信系统，可提供无处不在的在线通信功能，包括文本消息传递，语音和视频聊天以及通过网络进行的在线（离线）文件传输。 IM工具具有强大的实时交互功能，已成为日常生活中的一种普遍通信方式。根据克雷格·史密斯[41,42]的估计，微信和QQ是当前在中国最受欢迎的两种即时通讯工具，两种通讯工具的月活跃用户（MAU）2016年分别为8.18亿和8.99亿。这就是为什么借助IM工具（QQ / Wechat）实现感知层与执行层之间的实时交互。以下部分将介绍有关执行层中实时移动交互和协调管理的详细信息。
高性能数据库系统构成了整个平台的核心，该平台记录和管理项目的所有数据。 MySQL是使用最广泛的关系数据库管理系统之一。它是一种开源数据库管理工具，与其他工具相比，具有许多优势，例如速度快，稳定，开销低，并且可以满足网络速度的要求[43]，非常适合自动监视系统。该数据库系统部署在阿里云计算开发的名为弹性计算服务（EGS）的云服务器上。作为具有可扩展处理能力的简单高效的计算服务，ECS帮助开发人员快速构建更稳定，更安全的应用程序，提高运维效率，并降低信息技术成本。
|
|
|
图1.盾构隧道施工中的沉降控制方案 |
3.3．实现监控信息的自动发送
实现感知层和执行层之间的实时移动交互的最关键步骤是通过IM工具自动将监视数据从ASMS发送到所有参与者。数据流程图如图3所示。
如图3所示，第一步是时间控制器请求最新的监视数据，该数据将从云服务器下载。时间控制器是根据监视频率和利益相关者的需求而设计的。 ASMS获取最新的监视数据，并以文本格式生成简短的报告。然后将进行判断以验证报告是否包含所有监视信息。正确的文本格式通常包含以下内容：当前时间，累计沉降的最大值，所有监视点的沉降率以及警报信息。如果报告格式不正确，则会触发时间控制器以重复监视数据更新过程，直到其格式正确为止。下一步是将简要报告复制到剪贴板中，并备份将上传到云服务器的文件。最后，剪贴板中的简短报告将通过名为快速宏的插件自动发送到IM平台，该插件名为快速宏，该自动化软件可以通过自行设计的程序模拟键盘和鼠标的动作。我们创建一个包含命令列表的宏，以实现在盾构TBM通过建筑物之前将剪贴板中的简短报告发送到IM平台的过程。当涉众要求启动监视工作时，将启动宏并执行命令。重复上述过程，直到涉众要求停止监视工作为止。
3.4．所
剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
资料编号：[262462]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
