[发明专利]一种三维扫描结合BIM技术的盾构工程辅助系统

说明书

本发明涉及一种三维扫描结合BIM技术的盾构工程辅助系统，至少包括多个地面三维激光扫描装置和多个数据处理模块，其中，第一数据处理模块被配置为确定三维坐标中的连续隧道区段表面之间的空间相关函数，基于空间相关函数指示导入的BIM三维信息化模拟模型进行校正，以获得动态更新的该待建隧道的BIM三维信息化测量模型，其中，空间相关函数被定义为在一维空间下，空间相关函数δ(h)为三维点云数据Z(i)在一维空间坐标的x轴方向上的空间相关函数，所述空间相关函数用于指示所述隧道区段表面在同一时刻下不同测点的空间位置，并且时变空间相关函数能够基于所述空间相关函数δ(h)的建立，对相应的隧道区段表面进行拟合。

本发明母案 申请号为201910686498.4，申请日为2019年7月26日，申请类型为发明，申请名称为一种基于空间时间参数的隧道施工风险管控系统。

技术领域

本发明涉及盾构隧道风险评价技术领域、建工预测技术领域、盾构工程技术领域，尤其涉及一种三维扫描结合BIM技术的盾构工程辅助系统。

背景技术

隧道及地下工程在建设阶段面临有很大风险，风险由许多方面引起，有内在的因素也有外在因素，具体体现在其结构本身、周围水文地层材料、周围建设的环境现状和要求、以及施工工艺和操作水平等方面。

人口不断向城市聚集导致城市人口和建筑面积密集度迅速上升，导致城市可利用的地面空间越来越小。盾构法因其施工速度快、可适应大多数地层、机械化程度高、环境污染小等优点，已成为城市地铁的主要施工方法。盾构机是一种隧道掘进的专用工程机械，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能，涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科技术。盾构掘进已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。近年来随着城市地铁和城市水利建设的不断发展，盾构机在地下隧道的建设中占据主要地位，成为地下开拓隧道主要使用的机械设备，盾构机在施工推进过程中对周围土体产生扰动，在管片即将脱出盾尾时，在土体与管片之间形成90～140mm的间隙，这将导致严重的地表沉降，当沉降值过大时严重危及周边建筑物及地下管线的使用安全。

地铁盾构施工引起的地表沉降受诸多因素的影响，这些因素具有随机性、不确定性、非线性的特点，很难用一个确定的函数关系来描述沉降值与各个因素间的关系。因此，近年来许多国内外学者基于人工智能的方法，分析、挖掘施工监测数据之间存在的隐含关系，预测地表沉降。这其中包括BP 神经网络模型、小波分析方法结合RBF函数构建小波网络W-RBF预测模型、灰色关联与支持向量机结合等，但由于影响盾构施工地表沉降因素的复杂性、各类方法的缺陷性等，在实际工程应用仍有一定的局限性，预测结果精度也值得商榷。

在盾构施工时，盾构施工参数的合理选取和控制是有效减少和避免盾构施工安全风险的必要措施。建立适宜不同工程地质条件、水文地质条件、地层环境条件和其它特殊条件下盾构施工参数控制标准和/或控制范围，实现盾构施工的规范化和施工管理的标准化，对有效控制盾构施工安全风险是非常有必要的。盾构施工参数必须根据项目环境条件(包括地面和地下建构筑物等)和工程、水文地质条件来确定。盾构施工过程中穿越的地层及其工程地质、水文地质条件并非一成不变，当项目环境条件或工程地质、水文地质条件发生变化时，盾构施工参数也必须相应调整，因此必须根据盾构施工过程中的工程、水文地质条件、地面和地下环境条件以及隧道埋深等因素对盾构法施工的区间隧道进行组段划分，确定适宜各个组段的盾构施工参数控制标准和/或控制范围。