【智慧交通】上海地铁运营隧道的智慧监控与运维解决方案

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上海地铁运营隧道的智慧监控与运维 == 一、上海地铁简况 二、地铁隧道的检查与评估 三、 隧道维修与治理 四、智慧地铁监护设想及未来展望 汇报内容 引言 上海地铁一号线于 1958 年开始进行 地铁试验， 1990 年获批开始建设，南段 于 1993 年开通，一期工程于 1995 年 4 月 通车。 截止 2019 年， 已开通运营线路 16 条 （含磁浮），形成 705 公里网络规模（磁 浮 29 公里），车站 415 座，换乘车站 57 座， 已形成网络化运营，网络规模 位居世 一、上海地铁简况 发展历程 界第一。 发展现状 · 在建线路 (2016-2020 年 ) 14 号线：全长 39km ，共设 31 座车站； 15 号线：全长 42.3km ，共设 30 座车站； 18 号线：全长 36km ，共设 26 座车站 · 规划线路（ 2018-2023 ）新建和延伸线路共 7 条线 路 在建及规划线路情况 崇明线 : 全长 44.64km ，共设 8 座车站； 13 号线西延伸 : 全长 9.75km ，共设 5 座车 站； 20 号线一期：全长 19.8km ，共设 16 座车站； 21 号线一期：全长 28km ，共设 16 座车站； 19 号线：全长 44.5km ，共设 32 座车站； 23 号线一期：全长 28km ，共设 22 座车站； 1 号线西延伸：全长 1.23km ，共设 1 座车站。 2018 16 条线路 415 座车 站 705Km 2020 20 条线路 507 座车 站 833Km 超 600 座车 站 超 1000Km 2025 25 条线 路 一、上海地铁简况 二、地铁隧道的检查与评估 三、 隧道维修与治理 四、智慧地铁监护设想及未来展望 汇报内容 结构检查 （发现病害） 评估 （结构状态、安全判定、作 业分类） 维修、治理、抢 险 二、地铁隧道的检查与评估 思路： “查 - 评 - 修 - 治 / 救 ” 1. 隧道结构病害 （ 1 ）渗漏水 环缝漏水 纵缝漏水 漏泥沙 漏泥浆 （ 2 ）结构损伤 拼缝张开 道床与管片脱开 裂缝 错台 掉块 缺角 （ 3 ）沉降变形 q 1 q G PP H 1 q 2 H e 2 e 1 e 2 e 1 （ 4 ）收敛变形 收敛纵面图 收敛平面图 B 1 、主要分布部位 • 环缝 ，纵缝 ，手孔、螺栓孔 ，注浆孔 ，管片开裂等部位 2 、主要分布区段 • 端头井、旁通道及泵站 ，小半径曲线 ，不良地质条件 ，事故或 险 情发生处 2. 病害分布 1 、主要分布部位 （ 1 ） 环缝漏 水 （ 2 ） 纵缝漏 水 （ 3 ） 手孔与螺栓孔漏 水 （ 4 ） 注浆孔漏 水 （ 5 ） 管片开裂漏 水 2. 主要分布区段 旁通道及泵站 端头井 小半径曲线 复杂困难环境 不良地质 3. 结构病害产生的原因分析 · 建设规划原因 · 自然条件和施工原因 · 外部原因 · 运营维修原因 （ 1 ）隧道变形测量制度（地面、地下） （ 2 ）地铁安全保护区地面巡查制度（地面） （ 3 ）地铁安全保护区监护管理制度（安保区项 目监控） （ 4 ）隧道检查标准化作业制度（地下） （ 5 ）隧道结构安全评估制度（评估标准与分类 分级） 4.“ 五位一体”的隧道监控体系 “ 五 位 一 体 ” 的 隧 道 监 控 体 系 目前全网共有 516678 个沉降点、 126066 个收敛断面、 45 座基 岩标 （ 1 ）隧道变形测量制度 1 ）沉降监 测 常规人工监测 + 自动监 测 （ 2 ）电子水平尺 （ 3 ）全站仪 （ 1 ）静力水准仪 2 ）收敛监测 地铁隧道 测距反射点 收敛测线 隧 道 半 径 高 度 A 激光测距 仪 B 激光测距仪 3 ）水平位移监测 地面巡查管理规定： 为防止施工作业发生意外，需要对地铁沿线地面巡查。 ① 每半月巡查一次。覆盖轨道交通运营及建设线 路（乘坐地铁、汽车、 自行车 / 步行）。 ② 随身专用 GPS 巡查装备——定位与测距。 ③ 出具告知书——巡查员无法进入的区域，包括 领事馆、部队、武警管理区域、政府、社区、公园、 名人故居、机场等区域，定期发放专门的保护区宣传。 目前面临的最大问题：及时发现和巡查效率。 （ 2 ）安全保护区地面巡查制度 发现违规施工，经劝阻无效，情况紧急， 有必要时，申请政府部门行政执法 现场监护 告知 巡查发现 报审 （ 2 ）安全保护区地面巡查制度 u 属地网格化管理 （ 2 ）安全保护区地面巡查制度 采用 GF2 1m 高分融合影像 ，针对两年时间内上海地铁 2 号线 延 长线两侧 100 米范围 ，检测主要建筑变化 ，识别新增建筑、 拆 除建筑已经大型施工项目。 u 卫星技术高分辨率对地观测系统： 地铁沿线建 筑 变化检测 （ 3 ）安全保护区监护管理制度 基坑工程 上跨高架线路 加、卸载工程 地下穿越工程 爆破、拆除工程 道路、管线施工 病害分类标准化：把隧道病害分为三大类 10 多小类。 检修分离制度化：巡检工作成立专门的部门，按照检修分离的制度实施， 常规区段每半月巡检一次、重点区段每周巡检一次。 外业巡检自动化：采用巡检仪，统一巡检操作流程、病害分级标准等。 巡检病害信息化：病害库录入信息系统。 （ 4 ）隧道检查标准化作业制度 方便查询、分析、管理。 评级 情形描述 变形指标情况 应对处理措施 ★ 曾经发生过险 情或工况 ，如 穿越后期段， 越江段等 单项指标超标或结构有 过损伤。变形速率 <0.6mm/ 月 ，但有持续 的变化趋势 ，结构渗漏水 或损伤无明显变化 每月监测 1 次、 常规检查 ★★ 受周边工况影 响 ，变形持续 半年不稳定 至少单项以上指标超标 ， 近半年变形速率 >0.6mm/ 月 ，伴有轻微 结构损伤或渗漏水现象 每月监测 2 次、 常规检查 ，并 视条件纳入计 划整治 ★★ ★ 有未完周边工 况或持续一年 变形不稳定 至少单项以上指标超标 ， 近一年变形速率 >0.6mm/ 月 ，伴有结构 损伤或渗漏水现象 每月监测 2 次， 每半月结构检 查 2 次 ，并立 即 组织实施整 治 （ 5 ）隧道结构安全评估制度 通过对全网络约 51 万个沉降监测点每年沉降数据按照病害程度及发展速率分为★ 、★★ 、★★★三个级别，下表表明分级标准及相应的处理措施。 AA 级，即刻上报，当天启动 A 级，次日上报， 10 个工作日启 动 BB 级，定期上报， 20 个工作 日启 动 B 级，定期上报， 30 工作日启动 C 级，只检不修 BB 级 B 级 C 级 AA 级 A 级 结构变形 结构损伤 渗漏水 检测内容 沉降 管片损伤 漏泥 收敛 结构裂缝 环缝、 十字缝等 位移 道床脱开 旁通道、 端头井等 检测手段 水准仪、 全站仪、 位移 计等 相机、 尺具、 电磁 波等 相机、 激光等 存在问题 作业效率低、 覆盖范围有限、 信息不够丰富、 劳 动 强度高。 面对超大规模网络 ，传统 术手段已不能满足生产 需求。 需提前布设监测点 人为因素影响大 非精确量算 5. 监测新技术 1 ）既有检测技术手段 GRP5000 MTI-100 SMLS-03 激光扫描 CCD 成像 激光扫描 断面净空、管片损伤、渗漏水 等 管片损伤、裂缝、渗漏水等 收敛变形、管片损伤、渗 漏水等 成本高昂 ，二次开发难 收敛测量精度较低 病害无法自动化识别 2 ）近年检测技术的发展情况 共同特点 ：移动作业 ， 小型化装备 ，检测信息丰富 ，检测速度 1-5km/h ， 同时 开展一车多能检测。 上海地铁 SMLS-03 系统 Amberg GRP5000 系统 一、上海地铁简况 二、地铁隧道的检查与评估 三、 隧道维修与治理 四、智慧地铁监护设想及未来展望 汇报内容 三、隧道维修与治理 1. 结构维修：渗漏水 （ 1 ）隧道内部注浆堵漏 （ 2 ）壁后注浆堵漏 施工关键技术要点： • 注浆步序（水平、环 向） • 开孔深度 • 注浆次数 • 注浆压力 • 注浆量 掉块、 掉边： 堆胶（ 10 分钟凝固） 1. 结构维修 道床与管片脱开： 视情况压注环 氧 2. 重大结构病害治理 - 收敛 H 0 H q 1 H 1 q G e 1 PP e 2 q 2 一般治理方法： “上卸载、 侧纠偏、 内加固” 提请注意需加强隧道内部堵漏、 监测和标识 ， 防止隧道结构发生突变！ 压载或卸载引起的变形 隧道上部卸载 隧道收敛变形外部治理 隧道一侧注浆纠偏 隧道内部施加钢环 隧道收敛变形内部治理 e 2 e 1 2. 重大结构病害治理 - 沉降 第 1 4 次 第 1 5 次 第 1 5 次 第 1 4 次 第 1 4 次 第 1 3 次 7 次 6 次 1 1 第 第 第 1 3 次 第 1 3 次 第 1 4 次 第 1 3 次 第 15 次 1 第 12 次 次 次 13 2 第 第 第 第 第 第 二 第 次 第 一 次 第 二 次 第 二 次 第 三 次 第 三 次 第 六 次 第 七 次 第 五 次 第 五 次 第 五 次 第 八 次 第 9 次 第 8 次 第 8 次 第 1 0 次 第 七 次 第 1 0 次 第 8 次 次 次 第 9 第 8 第 9 次 第 8 次 第 9 次 第 8 次 次 次 第 七 第 六 第 7 次 第 六 次 次 次 第 8 第 7 第 8 次 第 七 次 第 12 次 第 13 次 第 13 次 第 12 次 第 11 次 次 1 1 次 次 次 2 1 0 1 1 1 第 第 第 2 次 1次 0 次 次 1 1 1 9 第 第 第 第 次 次 次 2 1 0 1 1 第 第 第 次 次 次 次 4 3 2 1 1 1 1 1 第 第 第 第 次 次 次 2 1 0 1 1 第 第 第 0 次 9 次 次 第 1 第 第 8 10 次 次 第 第 9 第 8 次 次 1 0 1 1 9 次 8 次 第 第 第 第 4 次 3 次 12 次 1次 1 1 1 第 第 第 第 1次 0 次 次 1 1 9 第 第 第 2 次 1次 0 次 次 1 1 1 9 第 第 第 第 次 次 次 第 第 第 第 次 次 次 2 1 0 1 1 1 第 第 第 1次 0 次 次 1 1 9 第 第 第 3 次 1次 0 次 次 1 1 1 9 第 第 第 第 第 七 次 第 六 次 第 七 次 第 六 次 第 五 次 第 7 次 第 7 次 第 七 次 第 7 次 第 六 次 第 9 次 第 八 次 第 9 次 第 八 次 次 次 七 六 第 第 第 8 次 第 七 次 第 第 一 次 次 第 五 次 第 六 次 第 七 次 第 8 次 第 9 次 第 1