CN112985296A - 一种城市轨道交通隧道结构及保护区的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种城市轨道交通隧道结构及保护区的控制方法，建立勘测点位的三维立体模型；将控制保护区三维立体模型内点数据集叠加构成三维立体地质模型；将隧道结构内表面点集叠加构成三维立体隧道结构模型；形成由点构成的城市轨道交通隧道结构及控制保护区三维立体模型；初次建模后，隧道结构出现变化，利用三维激光扫描仪对局部进行扫描，替换既有数据集，形成新的城市轨道交通隧道结构及控制保护区三维立体模型，实现数据更新。本发明城市轨道交通隧道结构及保护区的控制方法，为管理人员、巡检人员、维保人员、安全评估人员等提供一种直观、全面、准确的数据信息，检测周期短，更新及时，可供随时调用。

Description

一种城市轨道交通隧道结构及保护区的控制方法

技术领域

本发明涉及隧道维护技术领域，尤其是涉及一种城市轨道交通隧道结构及保护区的控制方法。

背景技术

城市轨道交通隧道结构及控制保护区的安全是确保城市轨道交通运营、保证群众出行的重要基础，目前该项工作存在以下问题：隧道结构病害、隧道结构检测、隧道周围地质等数据未能进行有效融合，调用较为困难；隧道结构病害存在量大、零散、分类复杂等问题，病害文字描述较为客观，未到现场实地查勘很难形成具体形象；此外，病害类型、所处位置很难用文字准确描述；隧道结构检测数据周期长、数据量大，无法直观展现隧道结构连续变化情况；隧道结构病害维护处置信息化水平不高，维护措施、维护后效果无法直观显示；隧道结构病害修复、事故抢险很难有时间对结构周围地质查勘，而施工过程中资料调取时间较长，无法满足快速响应需求；保护区范围内施工重复进行地质查勘，地质查勘单位素质不一、能力不一，对隧道结构存在重大危险，深圳等地均出现因地质查勘打穿的情况；同时，外部工程影响较大时，施工前需对影响区域隧道结构现状进行调查，但因运营时间限制及轨行区安全管理要求，耗时较长，且很难搜集全面、准确的历史数据，对于安全评估准确率来说有着较大影响。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种城市轨道交通隧道结构及保护区的控制方法，为管理人员、巡检人员、维保人员、安全评估人员等提供一种直观、全面、准确的数据信息，检测周期短，更新及时，可供随时调用。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种城市轨道交通隧道结构及保护区的控制方法，包括如下步骤：

S1.确定城市轨道交通隧道结构中线L_中，根据测量基准点，形成隧道结构中线点集(x_中,y_中，h_中)，x代表经度，y代表纬度，h代表高程；

S2.根据隧道结构中线L_中、隧道洞径D、管片厚度L_厚，确定隧道结构外边线L_外，L_外与L_中之间平面距离为(0.5D+L_厚)；

S3.根据隧道结构外边线、控制保护距离S，确定控制保护区边线L_控，L_控与L_外之间平面距离为S；

S4.根据测量基准点，形成控制保护区边线平面坐标点集(x_控,y_控)，x代表经度，y代表纬度；

S5.由L_控、L_中及L_中两端垂直线形成控制保护区平面图，根据控制需求，在该平面区域设置勘测点位，形成勘测点位平面坐标点集(x_测,y_测)，x代表经度，y代表纬度；对每个勘测点位进行勘测，得出不同高程下的地质条件，进而形成勘测点位数据集(x_测,y_测，h_测，C_测)，x代表经度，y代表纬度，h代表高程，C_测值代表不同地质信息及颜色代表，同一勘测点位一段高程内C_测相等；

S6.根据勘测点位数据集(x_测,y_测，h_测，C_测)，建立勘测点位的三维立体模型；

S7.对相同C_测构成的线段上端点间用平滑曲线进行连接；

S8.对相同C_测构成的线段下端点间用平滑曲线进行连接；

S9.由相同C_测端点间连接构成的多面体内的所有点C_测相同；

S10.根据x_测,y_测，h_测，确认三维立体模型种各多面体内点集坐标、高程，结合步骤9形成控制保护区三维立体模型内点数据集(x_控,y_控，h_控，C_控)，将点数据集叠加构成三维立体地质模型；

S11.根据隧道结构中线点集(x_中,y_中，h_中)，在三维立体地质模型中确定隧道结构中线L_中位置，并以L_中为轴线，垂直于轴线对三维立体地质模型进行剖面提取，形成地质剖面点数据集(x_剖,y_剖，h_剖，C_剖)；

S12.利用三维激光扫描仪扫描隧道结构内表面，形成隧道结构内表面点集(x_内，y_内，h_内，B)，x代表经度，y代表纬度，h代表高程，B代表编号、病害及变形信息，将点集叠加构成三维立体隧道结构模型；

S13.根据隧道结构中线点集(x_中,y_中，h_中)，在三维立体隧道结构模型中确定隧道结构中线L_中位置，并以L_中为轴线，垂直于轴线对三维立体隧道结构模型进行剖面提取，形成隧道结构剖面点集(x_剖,y_剖，h_剖)；

S14.将相同隧道结构中线点处提取的地质剖面点数据集、隧道结构剖面点集进行叠加，形成带有隧道结构内轮廓的剖面图，并根据管片厚度L_厚，在剖面图上内轮廓外形成外轮廓，内外轮廓间距离为L_厚；

S15.对剖面内外轮廓间点清除C_剖值，赋予C_管，C_管值代表管片材质及颜色；对剖面内轮廓间点清除C_剖值，赋予C_空，C_空值代表为空气；

S16.将步骤15后隧道结构内轮廓的剖面图内点数据集(x,y，h，C，B)进行叠加，形成由点构成的城市轨道交通隧道结构及控制保护区三维立体模型；

S17.初次建模后，隧道结构出现变化，重复进行12至16步骤，利用三维激光扫描仪对局部进行扫描，替换既有数据集，形成新的城市轨道交通隧道结构及控制保护区三维立体模型，实现数据更新。

本发明的有益效果是：

本发明城市轨道交通隧道结构及保护区的控制方法通过构建城市轨道交通隧道结构病害、监测数据、周围地质之间的三维立体模型，旨在为管理人员、巡检人员、维保人员、安全评估人员等提供一种直观、全面、准确的数据信息，检测周期短，更新及时，可供随时调用。

附图说明

附图1为本发明地质剖面流程图；

附图2为本发明隧道结构剖面流程图；

附图3为本发明城市轨道交通隧道结构及控制保护区三维立体模型流程图；

附图4为本发明隧道病害结构模型流程图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1

一种城市轨道交通隧道结构及保护区的控制方法，包括如下步骤：

S1.确定城市轨道交通隧道结构中线L_中，根据测量基准点，形成隧道结构中线点集(x_中,y_中，h_中)，x代表经度，y代表纬度，h代表高程；

S2.根据隧道结构中线L_中、隧道洞径D、管片厚度L_厚，确定隧道结构外边线L_外，L_外与L_中之间平面距离为(0.5D+L_厚)；

S3.根据隧道结构外边线、控制保护距离S，确定控制保护区边线L_控，L_控与L_外之间平面距离为S；

S4.根据测量基准点，形成控制保护区边线平面坐标点集(x_控,y_控)，x代表经度，y代表纬度；

S5.由L_控、L_中及L_中两端垂直线形成控制保护区平面图，根据控制需求，在该平面区域设置勘测点位，形成勘测点位平面坐标点集(x_测,y_测)，x代表经度，y代表纬度；对每个勘测点位进行勘测，得出不同高程下的地质条件，进而形成勘测点位数据集(x_测,y_测，h_测，C_测)，x代表经度，y代表纬度，h代表高程，C_测值代表不同地质信息及颜色代表，同一勘测点位一段高程内C_测相等；

S6.根据勘测点位数据集(x_测,y_测，h_测，C_测)，建立勘测点位的三维立体模型；

S7.对相同C_测构成的线段上端点间用平滑曲线进行连接；

S8.对相同C_测构成的线段下端点间用平滑曲线进行连接；

S9.由相同C_测端点间连接构成的多面体内的所有点C_测相同；

S10.根据x_测,y_测，h_测，确认三维立体模型种各多面体内点集坐标、高程，结合步骤9形成控制保护区三维立体模型内点数据集(x_控,y_控，h_控，C_控)，将点数据集叠加构成三维立体地质模型；

S11.根据隧道结构中线点集(x_中,y_中，h_中)，在三维立体地质模型中确定隧道结构中线L_中位置，并以L_中为轴线，垂直于轴线对三维立体地质模型进行剖面提取，形成地质剖面点数据集(x_剖,y_剖，h_剖，C_剖)；

S12.利用三维激光扫描仪扫描隧道结构内表面，形成隧道结构内表面点集(x_内，y_内，h_内，B)，x代表经度，y代表纬度，h代表高程，B代表编号、病害及变形信息，将点集叠加构成三维立体隧道结构模型；

S13.根据隧道结构中线点集(x_中,y_中，h_中)，在三维立体隧道结构模型中确定隧道结构中线L_中位置，并以L_中为轴线，垂直于轴线对三维立体隧道结构模型进行剖面提取，形成隧道结构剖面点集(x_剖,y_剖，h_剖)；

S14.将相同隧道结构中线点处提取的地质剖面点数据集、隧道结构剖面点集进行叠加，形成带有隧道结构内轮廓的剖面图，并根据管片厚度L_厚，在剖面图上内轮廓外形成外轮廓，内外轮廓间距离为L_厚；

S15.对剖面内外轮廓间点清除C_剖值，赋予C_管，C_管值代表管片材质及颜色；对剖面内轮廓间点清除C_剖值，赋予C_空，C_空值代表为空气；

S16.将步骤15后隧道结构内轮廓的剖面图内点数据集(x,y，h，C，B)进行叠加，形成由点构成的城市轨道交通隧道结构及控制保护区三维立体模型；

S17.初次建模后，隧道结构出现变化，如出现病害或进行修复，重复进行12至16步骤，利用三维激光扫描仪对局部进行扫描，替换既有数据集，形成新的城市轨道交通隧道结构及控制保护区三维立体模型，实现数据更新。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种城市轨道交通隧道结构及保护区的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1.确定城市轨道交通隧道结构中线L_中，根据测量基准点，形成隧道结构中线点集(x_中,y_中，h_中)，x代表经度，y代表纬度，h代表高程；

S2.根据隧道结构中线L_中、隧道洞径D、管片厚度L_厚，确定隧道结构外边线L_外，L_外与L_中之间平面距离为(0.5D+L_厚)；

S3.根据隧道结构外边线、控制保护距离S，确定控制保护区边线L_控，L_控与L_外之间平面距离为S；

S4.根据测量基准点，形成控制保护区边线平面坐标点集(x_控,y_控)，x代表经度，y代表纬度；

S5.由L_控、L_中及L_中两端垂直线形成控制保护区平面图，根据控制需求，在该平面区域设置勘测点位，形成勘测点位平面坐标点集(x_测,y_测)，x代表经度，y代表纬度；对每个勘测点位进行勘测，得出不同高程下的地质条件，进而形成勘测点位数据集(x_测,y_测，h_测，C_测)，x代表经度，y代表纬度，h代表高程，C_测值代表不同地质信息及颜色代表，同一勘测点位一段高程内C_测相等；

S6.根据勘测点位数据集(x_测,y_测，h_测，C_测)，建立勘测点位的三维立体模型；

S7.对相同C_测构成的线段上端点间用平滑曲线进行连接；

S8.对相同C_测构成的线段下端点间用平滑曲线进行连接；

S9.由相同C_测端点间连接构成的多面体内的所有点C_测相同；

S10.根据x_测,y_测，h_测，确认三维立体模型种各多面体内点集坐标、高程，结合步骤9形成控制保护区三维立体模型内点数据集(x_控,y_控，h_控，C_控)，将点数据集叠加构成三维立体地质模型；

S11.根据隧道结构中线点集(x_中,y_中，h_中)，在三维立体地质模型中确定隧道结构中线L_中位置，并以L_中为轴线，垂直于轴线对三维立体地质模型进行剖面提取，形成地质剖面点数据集(x_剖,y_剖，h_剖，C_剖)；

S12.利用三维激光扫描仪扫描隧道结构内表面，形成隧道结构内表面点集(x_内，y_内，h_内，B)，x代表经度，y代表纬度，h代表高程，B代表编号、病害及变形信息，将点集叠加构成三维立体隧道结构模型；

S13.根据隧道结构中线点集(x_中,y_中，h_中)，在三维立体隧道结构模型中确定隧道结构中线L_中位置，并以L_中为轴线，垂直于轴线对三维立体隧道结构模型进行剖面提取，形成隧道结构剖面点集(x_剖,y_剖，h_剖)；

S14.将相同隧道结构中线点处提取的地质剖面点数据集、隧道结构剖面点集进行叠加，形成带有隧道结构内轮廓的剖面图，并根据管片厚度L_厚，在剖面图上内轮廓外形成外轮廓，内外轮廓间距离为L_厚；

S15.对剖面内外轮廓间点清除C_剖值，赋予C_管，C_管值代表管片材质及颜色；对剖面内轮廓间点清除C_剖值，赋予C_空，C_空值代表为空气；

S16.将步骤15后隧道结构内轮廓的剖面图内点数据集(x,y，h，C，B)进行叠加，形成由点构成的城市轨道交通隧道结构及控制保护区三维立体模型；

S17.初次建模后，隧道结构出现变化，重复进行12至16步骤，利用三维激光扫描仪对局部进行扫描，替换既有数据集，形成新的城市轨道交通隧道结构及控制保护区三维立体模型，实现数据更新。

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