顶管施工动态测量实时控制可视化系统的研究开发
大直径管道长距离顶管施工自动导向测量系统施工工法
大直径管道长距离顶管施工自动导向测量系统施工工法（一）前言本工法结合实际施工经验，归纳了软土地区大直径管道顶管施工中防止管道轴线偏差的通用做法，并针对自动导向测量系统进行了侧重描述。
（二）工法特点1、在管道内每相距一定的距离设置一台自动全站仪。
2、在顶进管机头的后一节管道里安装四台激光测距仪。
3、在每台全站仪的上方或者下放设置一台棱镜，并使棱镜的中心和全站仪的旋转中心位于同一垂线上。
4、在机头上测绘出控制点，使测绘点处于设计轴线和其垂线上。
5、设置一台计算机，通过程序控制将全站仪和激光测距仪的测量数据进行传输、收集和处理。
6、数据传输：因管道内无法进行无线通讯，故系统必须采用有线通讯进行数据传输、利用通讯电缆将整个系统连接。
7、信号控制箱：计算机、激光测距仪及每台自动全站仪须设置信号控制箱，信号控制箱同时供给全站仪12V直流电源，连续供电。
（三）适用范围本工法适用于软土地区大直径管道长距离顶管施工中。
（四）工艺原理1、自动导向测量系统技术主要就是应用于长距离顶管施工时的自动监测、自动导向测量等一些有特殊需要的测量项目，这种测量项目要求长时间反复跟踪测量。
2、在研发的系统软件支持下，自动测量系统在计算机的控制下，各站点上的全站仪相互配合、自动有序地测量各导线点的水平角、垂直角及边长，如同人工测量一样，由导线起点逐站进行。
前后视仪器上的棱镜自动对准测站，相应的望远镜自动低头，以免干扰测站仪器的照准，其他站上的仪器自动面向侧方，以免视场上出现多个棱镜。
角度和边长测量数据自动传回计算机进行数据处理，计算机显示系统的测量结果。
各站导线测量每循环测量一次，约为3～4min。
每次测量完后，按设置的间歇时间停止运行，然后自动开始下一次测量，周而复始循环进行。
3、确保整条顶管管道无变形、沉降的前提下，计算机使用研发的系统软件根据激光测距仪传输回的数据，对盾构机头的姿态进行实时监控。
每次测量完成后，按设置的间歇时间停止运行，然后自动开始下一次测量，周而复始循环进行。
探析实时动态控制测量技术
［ ＮＬ ， 特 种加 工技术【】 ６ ￣ 等． １ Ｍ． ： 西安 西安 电子 科技 大学
三、 结语
本 文是根据Ｄ ７ ２ 数控线切割机床工作实践经验和查 阅 Ｋ ７５
［ 刘晋春 ， 家齐 ， 万生． ３ 】 赵 赵 特种加工【 】 Ｍ． ： 北京 机械 ． ＿ 出 ｚ， －ｋ ｌ 了资料总结 出 的， 来 相信对改善电火花线切割加工工件表面质量 版 社 ， ０ ４ ２０． 和精度， 提高加工效率有＿定的借鉴作用。 Ｋ ７５ Ｄ ７２￣ 切割机 ［ 张建 华． 密与特种加 工技 术［ ． ４ 】 精 Ｍ】 北京 ： 械 工业 出版 机 床切割加工 中 影响电极断丝的因素很多 ， 其中各因素 的影响往往
一
确定 了线路三维空 间体模型的平 面、 面、 纵断 横断面数据。
（ ） 二 实时动态控 制原理
对于线路上任意施工测量点 ， 可以计算 出过此点 的横断面 此点和线路 中线的平面 线路施工测量一体化具有现实意义 。同时 ， 建立 的三维地 理 和线路 的交点即线路 中线 的平 面坐标 ， 在 可视化环境中 ， 进行动 态的查询 和操作 ， 使得三 维可视化技术 位置关系也就确定了。 通过横断面数据又可以计算施工测量点
融人过程控制 ， 使得施 工测量 的人工操作 和管 理水 平得 到较 高 的高程 、 设计 路面边 角线 （ ） 点 、 设计坡面边线（ 边桩 ） 的坐标 ， 因
的提升。
一
此， 根据线路 的三维空间体模型 ， 以一次性 的完 成放样 中桩、 可 边桩和坡角点 ； 而且通过施工测量点 的观测高程和计算得 到的 设计高程 ， 以确定该施工测量点是挖还是填 。如果在施工 又可 过程 中不断 的对各个施工点进行观测 ， 就能够实现在线路施工 过程 中对各 个施工点的动态控制和整个线 路施 工测量 的实时 动态控制 ， 这就是线路施工测量实时动态控制的原理 。
顶管施工自动测量系统设计
顶管施工自动测量系统设计摘要：文中简要介绍了顶管施工技术以及测量导向性，从而对研制的自动测量系统软件工作原理以及在顶管施工中的运用进行了详细介绍总结和反思，此系统是一种很好处理顶管施工测量的有效方法，还可在用以自动检测、自动正确引导方位等测量行业得到广泛应用。
关键字：自动测量系统软件；导线；顶管施工；设计方案伴随着现如今科技的发展，计算机发展、通讯设备的发展及其伺服电机型RTK的智能化、精准性，促使工程项目测量方式和方法变得越来越简易与迅速，极大地提高了工程项目的效率与工程的精密度。
自动导线测量操作系统是由最新自动RTK和工控电脑组合在一起，一种自动化测量水平强的优秀测量方式，在顶管施工中应用可有效地处理顶管施工测量艰难、必须花费大量人力资本等问题。
一、顶管施工介绍顶管施工就是是非非开挖施工工艺，是一种不开挖或者少开挖的管道铺设施工工艺。
顶管法施工要在工作井内凭借顶进机器设备所产生的全力，摆脱管道与周边土壤滑动摩擦力，将管道按定制的中心线、倾斜度顶下葬中，并把土方回填运出。
一节管道进行捣入土壤层后，再下第二节管道再次顶进。
它不需要开挖表层，并且能穿越重生道路、铁路、河堤、路面房屋建筑、地底建筑物及各类地下管道等。
顶管施工凭借主顶液压缸及管道间中继间等推动力，把管道根据电铲推动从工作井内越过土壤层一直顶推倒接受管井吊起来。
与此同时，也把紧跟专用工具管或掘进机后管道铺设在两井间，以求完成非开挖铺设地底管道的施工工艺。
二、自动测量系统软件因为顶管施工在顶进时需要具体指导机头方位沿设计方案中心线开展前行，洞中空间狭小，所以对于远距离顶管施工操纵大多采用导线方式布置。
1、导线测量。
因为洞中空间狭小只有布置导线方法进行工程施工测量。
导线测量是指由一系列测量点依邻近顺序连接成曲线方式，并测量各曲线旁的周长和转折点角，然后根据开始数据信息测算各测量点坐标系的专业技术和方法。
导线一般可布置成三种方式，即关闭导线、附和导线、支导线。
地下管线探测数据处理及可视化技术研究
地下管线探测数据处理及可视化技术研究摘要：地下管线系统通常由多方分别管理，且涉及不同的材料、直径、深度和用途，其结构和布局极其复杂。
同时，地下管线处于不易观察和检测的地下环境中，容易受到自然因素和人为因素的影响，这增加了其维护和管理的难度。
因此，精确的探测数据处理和可视化地下管线不仅是技术挑战，也是确保城市安全和效率的关键环节。
关键词：地下管线；数据处理；可视化技术0引言：由于地下管线系统的复杂性和多样性，传统的数据处理方法往往难以满足精确识别和分析的需求。
高级数据处理技术，如机器学习和深度学习，能有效地进行地下结构识别和参数估计，从而提高管线管理的准确性和效率。
同时，通过高效的可视化手段，如2D和3D图形，不仅可以直观地呈现管线的空间布局和属性信息，还可以支持实时监控和预警，极大地降低了由于管线问题导致的安全风险和经济损失。
1.地下管线探测数据收集1.1无损探测技术地下管线探测中数据收集是一个至关重要的步骤，它为后续的数据处理和可视化提供了基础。
在这一过程中，无损探测技术发挥了关键作用。
首先，地质雷达（GPR）是一种能穿透地面、获取地下结构信息的高频雷达技术。
它通过向地下发送电磁波并接收反射回的波进行分析，从而能准确地确定管线的位置、深度和材料类型。
其次，超声波探测是通过发送高频声波并捕获其回声来识别地下对象。
这种方法对于识别金属或塑料等不同材料的管线尤为有效[1]。
最后，磁场探测则是通过测量地下磁场变化来推断管线位置的方法，特别适用于探测含铁材料的管线。
这三种无损探测技术各有优点和适用场景，但都避免了破坏地面结构和环境，从而实现了高效、准确的地下管线数据收集。
1.2数据类型在地下管线探测的数据收集阶段，多种类型的数据被采集以进行后续的分析和可视化。
首先，2D和3D数据提供了空间上的详细信息。
2D数据主要反映管线在地平面上的布局，而3D数据则更进一步，揭示了管线在不同深度下的分布和方向，从而给出一个全面的三维模型。
实时动态测量技术在工程监测中的应用
实时动态测量技术在工程监测中的应用引言：现代社会，高楼大厦林立，基础设施如桥梁、隧道等工程在建设中起到的作用越来越重要。
然而，随之而来的工程监测也变得重要起来。
实时动态测量技术作为一种先进的监测手段，被广泛应用于工程监测中，本文将从不同角度探讨实时动态测量技术在工程监测中的应用。
一、实时动态测量技术的概述实时动态测量技术是指通过传感器等设备对工程结构的实时动态变化进行测量和监测的一种技术手段。
它可以获取工程结构的动态变形、振动等信息，从而为工程监测和安全评估提供重要数据支持。
该技术在工程建设领域中的应用逐渐兴起，得到了广泛的关注和应用。
二、实时动态测量技术在桥梁监测中的应用桥梁是城市基础设施中不可或缺的一部分，其安全性和稳定性非常重要。
通过实时动态测量技术，可以实时监测桥梁的变形、振动等信息，为桥梁使用寿命评估、结构安全评估等提供数据支持。
此外，实时动态测量技术还可以帮助工程人员及时发现桥梁结构的隐患，及时采取措施进行修复和加固，从而保证桥梁的安全使用。
三、实时动态测量技术在隧道监测中的应用隧道作为交通运输和城市建设的重要部分，也需要进行实时监测。
实时动态测量技术可以用于监测隧道的沉降、位移以及地表变形等信息。
通过实时监测这些数据，可以及时发现隧道结构存在的问题，采取相应的措施进行修复和加固，从而确保隧道的使用安全。
四、实时动态测量技术在地铁建设中的应用地铁在城市交通中起到了至关重要的作用，然而地铁的建设常常会对周围环境产生一定的影响。
通过实时动态测量技术，可以及时监测地铁施工过程中的振动、沉降等信息，从而避免对周围建筑物和地下管线的损害。
另外，实时动态测量技术还可以用于监测地铁的运行状况，及时发现和处理地铁线路的故障，确保地铁运行的安全和顺畅。
五、实时动态测量技术的发展趋势随着科学技术的进步，实时动态测量技术也在不断发展和完善。
未来，实时动态测量技术将更加智能化、自动化，传感器将更加小型化、精确化。
顶管自动引导测量系统的开发与应用
顶管自动引导测量系统的开发与应用郑金淼上海市第二市政工程有限公司高级工程师摘要本文介绍了顶管自动引导测量系统的原理、结构及其试验和应用的情况，认为是解决曲线长距离顶管施工测量技术难题的有效方法。
系统的性能及测量精度优于国外同类系统，达到国际先进水平。
上海市第二市政工程有限公司经过一年多的研究，成功地开发出国内第一套顶管自动引导测量系统，在多个曲线长距离顶管的工程中得到充分的应用，取得很高的社会经济效益。
１．目前国内顶管施工测量的方法及存在的困难 １、目前国内顶管施工测量的方法 顶管施工测量的目的在于测量出顶管机头当前的位置，并与设计管道轴线进行比较，求出机头当前位置的左右偏差（水平偏差）和上下偏差（垂直偏差），以引导机头纠偏。
为保证顶管施工质量，机头位置偏差必须加以限制，因此纠偏要及时，做到“勤测勤纠”。
目前国内顶管大都为直线顶管，因为在工作井内，能与机头直接通视，因此测量机头的位置比较简便，在工作井内安置经纬仪和水准仪，或激光指向仪，并在机头内安置测量标牌，就可以随时测量机头的位置及其偏差。
最近几年，在特殊情况下，进行了曲线顶管，这时由于在工作井内不能与机头通视，井下安置的仪器无法直接测量机头的位置，必须用导线测量的方法在管道内逐站测量至机头，以求出机头的位置偏差。
２、曲线顶管施工测量存在的困难及解决方案１．在管道中进行人工导线测量作业条件差，操作困难，测量时顶管必须停止，占用时间多，当进行４站的管道导线测量时，一般用时２～３小时。
２．管道内的导线点随顶管一起移动，每次测量都必须由井下开始全程进行，要做到“勤测勤纠”，相当困难。
３．曲线顶管，尤其是小半径的曲线顶管，机头的控制更加困难，更加要求及时纠偏，因此测量频率更要提高，难以满足。
４．解决曲线顶管施工测量存在的问题必须改变人工测量的落后方法，采用自动测量的技术。
为此，我们开展了顶管自动引导测量系统的研究。
１．顶管自动引导测量系统的测量原理 自动引导测量系统的测量原理是传统的支导线测量。
输电电缆路径顶管三维立体可视化系统的研制
输电电缆路径顶管三维立体可视化系统的研制目前江门地区电缆保护区附近的外单位的顶管、钻桩、开挖、路面施工特别多，风险较大，我们研制出一套输电电缆路径顶管三维立体可视化系统，能够利用该系统对实际运行中埋于地下的电缆进行一种三维性质的空间描述，进而能够在运维策略中加以应用，达到事前预防输电电缆遭受外力破坏的目的。
标签：外力破坏；顶管；三维立体可视化我们研制一套输电电缆路径顶管三维立体可视化系统，包括地下管线勘探系统、GPS定位系统、计算机云数据处理系统，三维地图系统，各系统分别实现标记、坐标定位，数据处理、三维成像等处理过程。
输电电缆在经过该装置标记处理后，可以在三维地图进行较为准确的空间位置描述，辅助运维人员通过参数估计与区间假设来确定地下输电电缆的位置。
1 输电电缆顶管路径不明导致的问题危害据统计分析，在输电电缆的运行与维护过程中，遭受外力破坏而导致电网可靠性降低的事件达到75%左右，尤其是江门近几年来，大力开展市政工程建设，为了适应现代化新型城市建设的需要，江门输电电缆规模也不断扩大，但城市地下管网日益复杂，原有图纸显示电缆顶管路径走向及深度不清晰，或者与实际不符，造成输电电缆处于主网运维策略控制以外，当电缆路径附近发生顶管、钻桩、开挖、路面施工等情况时，轻者造成现场人身伤亡或财产设备损失，重者造成城区部分面积停电，引发社会问题。
2 输电电缆路径顶管三维立体可视化系统的研制2.1 采用地下管线勘探系统对地下顶管进行通管勘探主要方法是，在顶管井位置挖出电缆保护管，将信号发射探头深入保护管内，从管内发射信号，在地面由信号接收机接收，以此确定探头所在的位置和深度，进而确定出输电电缆在地下的某一点垂直投射到地面的位置和电缆埋深，并在地面标记。
传统的电缆路径测试仪测试易受周围环境干扰，只能参考，而该种地下管线勘探探测方法比较精准，也是目前最认可的一种方法。
对顶管段电缆探测出路径及深度后，进行路面标记。
一般以探头深入保护管3米为一个节点，这样，我们得到的数据是一组连续的点，再以此为依据，画出其平断面图。
远程监控技术在顶管工程施工中的应用
安装顶进设备，如 千斤顶、导轨等。
测量与纠偏
实时监测管道位置 和姿态，及时进行 纠偏。
施工准备
包括场地布置、设 备调试、材料准备 等。
管道顶进
利用顶进设备将管 道按设计坡度顶入 土中。
管道连接与验收
完成管道连接后， 进行验收和资料整 理。
传统监控方式及局限性
人工巡视
依赖人工定期巡视，存在漏检、误检等问题。
多源数据融合
将不同来源的数据（如传感器数据、视频监控、地理信息 等）进行融合，提供更全面、准确的监控信息。
5G/6G通信技术
新一代通信技术的应用将极大提升远程监控的实时性和数 据传输速度。
在顶管工程中的创新应用前景
实时监控与预警
01
通过远程监控技术，实现对顶管施工全过程的实时监控，及时
预警潜在的安全隐患。
远程监控技术可以实时监测施工现场的安全状况，及时发现潜在的 安全隐患，降低安全风险。
应对突发事件
在发生突发事件时，远程监控技术可以迅速响应，为现场人员提供 必要的支持和指导，保障施工人员的安全。
促进信息化与智能化发展
推动信息化建设
远程监控技术是信息化建设的重要组成部分，可以促进顶管工程施工的信息化发展。
优化网络架构，采用冗余设计和负载 均衡技术，提高远程监控系统的稳定 性和可靠性。
03
技术更新与兼容性
关注技术发展动态，及时更新和升级 远程监控技术，确保其与顶管工程的 兼容性。同时，加强与其他相关技术 的集成，形成完整的解决方案。
THANKS
感谢观看
技术原理
远程监控技术基于传感器、通信网络、数据处理等技术，实现对目 标状态的实时监测和数据传输，进而实现对目标的远程控制和管理 。
工作井顶管施工中的技术创新与应用
工作井顶管施工中的技术创新与应用在城市建设中，地下管道的施工是必不可少的。
而工作井顶管施工技术，作为地下管道施工的重要环节，其技术创新和应用显得尤为关键。
今天，我们就来聊聊工作井顶管施工中的那些技术创新与应用。
一、工作井顶管施工技术创新1.自动纠偏系统在工作井顶管施工过程中，管道的直线度和平整度对施工质量至关重要。
传统的顶管施工靠人工作业进行调整，效率低下且精度不高。
而自动纠偏系统的应用，可以通过传感器实时监测管道偏差，自动进行调整，确保管道施工质量。
2.远程监控系统远程监控系统可以实现对工作井顶管施工的实时监控，通过网络将现场数据传输到远程控制中心，使管理人员能够实时了解施工现场的情况，及时做出决策。
这大大提高了施工管理的效率和水平。
3.激光导向系统激光导向系统是通过激光发射器和激光接收器进行实时测量，从而确保管道施工的准确性和稳定性。
在工作井顶管施工过程中，激光导向系统可以精确控制管道的方向和倾斜度，提高施工质量。
二、工作井顶管施工应用1.顶管设备选用根据工作井的地质条件、管径、埋深等因素，合理选用顶管设备。
目前市场上主要有土压平衡顶管机、泥水平衡顶管机、岩石顶管机等。
合理选用顶管设备可以提高施工效率，保证施工质量。
2.工作井设计工作井设计是顶管施工的关键环节。
工作井的结构设计要合理，既要满足施工需求，又要考虑经济、安全等因素。
工作井的排水、降水设计也要合理，以保证施工过程中的安全和顺利进行。
3.施工过程中的质量控制在顶管施工过程中，要严格控制管道的偏差、平整度、强度等指标，确保施工质量。
同时，要加强施工过程中的安全监管，防范事故的发生。
4.环保措施顶管施工过程中，会产生噪声、扬尘、废水等污染。
因此，采取有效的环保措施是非常必要的。
例如，选用低噪音设备、设置围挡、定期清洗车辆、妥善处理废水等。
工作井顶管施工中的技术创新与应用，可以提高施工效率、保证施工质量、降低施工成本。
随着科技的不断发展，相信未来工作井顶管施工的技术将会更加先进，为城市建设贡献力量。
顶管机智能操作系统设计与应用
顶管机智能操作系统设计与应用发布时间：2021-05-10T10:02:31.767Z 来源：《基层建设》2020年第30期作者：张方彪耿倩楠顾文超[导读] 摘要：本文基于传感器信息采集、程序控制及顶管施工纠偏技术原理，开发了一套顶管机智能操作系统，实现初始参数设置、实时状态监测、自动纠偏、报警等功能；开发了自动纠偏算法，基于NPD1650型泥水平衡式顶管机实现了智能操作系统应用。
中国水利水电第五工程局有限公司四川成都 610000摘要：本文基于传感器信息采集、程序控制及顶管施工纠偏技术原理，开发了一套顶管机智能操作系统，实现初始参数设置、实时状态监测、自动纠偏、报警等功能；开发了自动纠偏算法，基于NPD1650型泥水平衡式顶管机实现了智能操作系统应用。
在实际工程中的应用结果表明，顶管机智能操作系统稳定性和准确性高，能有效纠正偏差。
关键词：顶管机；智能控制；自动纠偏1.前言阜阳市城区水系综合整治（含黑臭水体治理）工程位于安徽省西北部阜阳市境内。
中国水电五局参与建设的标段包括泉北片区和颍东片区一期及二期工程；其中包括132.28公里截污管道工程。
本工程截污管道均采用钢筋混凝土管，顶进方式为泥水平衡式顶管，管径为DN800～DN2200mm，掘进过程中，采用激光导向控制系统。
顶管施工以其适用土质广、施工精度高、使用管径范围大、综合成本低、环境污染小等优点而被广泛应用于管道施工工程中。
由于地层土质变化、千斤顶推力不均、已拼管节轴线误差等因素影响，管体容易产生姿态偏差。
现有的顶管机通过控制台面板进行手动操作控制，完全依靠操作人员手动调整纠偏油缸完成纠偏。
这样就使得纠偏施工存在一定的滞后延时性，且受操作人员的影响较大，施工中纠偏不及时、管节发生偏差等情况时有发生，此情况对管道后续影响较大，运维期间易发生渗漏等问题甚至导致管道破坏。
人工操作纠偏已不能满足超长顶管或曲线顶管施工质量的控制要求。
2.顶管机智能操作系统设计2.1原机系统该项目基于NPD1650型泥水式顶管机进行智能操作系统设计。
电力顶管施工动态测量控制系统的研发应用
电力顶管施工动态测量控制系统的研发应用摘要：传统的监测和预报警方法工作流程为：由工作人员在工程施工现场操作监测设备或采集数据，将监测数据带回处理、分析后，给出相应的反馈结果，根据具体要求发出预警信号。
这些监测方法普遍存在以下问题：需要人工操作，耗费大量人力、物力、财力；安装、操作不方便，影响工程的施工或运营；安装使用中需要大量供电和通信线缆；数据不能实时处理、反馈不及时（该情况影响最大），激光指向仪由于受管道内干扰隐私多，加上温度气压湿度距离等影响，致使光斑增大、飘逸不定等，若是曲线管道更是无法正确导向。
研发顶管施工动态测量控制系统十分必要。
关键词：顶管施工；全站仪；实时；动态测量；可视化；系统开发本文以非开挖管道工程施工测量定向控制为例，介绍了全站仪、便携式电脑、数据处理及可视化软件的结合而组成的施工测量控制系统的研发理念。
重点阐述了动态数据传输、数据处理、可视化系统开发的过程、方法及应用。
一、概述随着我国城市建设的大规模发展，地下敷设的各种大口径电力管道越来越多。
而其中的主要困难是敷设管道需经过人口稠密区或大型建筑物、构筑物、公路及河流等。
所以非开挖敷设管道技术———顶管法施工在近年特别是电力工程中得到广泛的应用。
顶管施工技术的优势：（1）不开挖地面，就能穿越公路、铁路、河流，甚至可以在建筑物底下穿过，是一种安全有效地进行环境保护的施工方法；（2）顶管施工管道的上部土层未经扰动，管道的管节端不易产生段差变形，管材寿命大于开挖埋管施工的管材；（3）采用房下顶管施工方法能节约大笔征地拆迁费用，减少动迁用房，缩短了管线长度。
顶管施工使用较多的是刃口推进技术，刃口推进技术又称手掘式顶管施工技术，管径一般在800 mm～3 000 mm，广东省基础工程集团有限公司已经成功完成了多个工程项目的大管径施工，目前最大尺寸不但是圆型管而且是7700mmx4500mm的矩形顶管。
该技术设备投入少，工艺简单，工期短，小型施工企业即可完成。
基于实时成图技术的管线移动采测系统研发及应用
城 市 勘 测2019年11月326* 收稿日期：2019－09－30作者简介：林继贤（1975－），男，广东雷州人，硕士，高级工程师，主要从事GIS 、智慧水务等方面的研究。
1 引 言随着城市经济迅速发展、城区建设大规模进行，给城市市政规划、建设和管理工作带来了更高的要求和压力，作为城市生命线的地下管线，在城市规划建设中的地位愈来愈重要［1］。
通过管线探测，可查明地下管线的现状，为城市地下空间的合理开发利用、综合管理、城市数字化等奠定坚实的基础。
目前管线探测作业模式主要是通过探测仪器定位管线位置、走向，通过手工绘纸质管线连接关系的草图，然后通过常规测量仪器测量点位坐标、高程，记录管线属性，最后通过内业整理点线成果表，再通过成图软件导入点线成果表来成图。
这种传统作业方式，过程复杂，作业进度难以监控，从外业、内业到最后的成图过程较长。
在高新技术的支撑下，利用互联网+的思维，研发基于手机APP+外挂高精度定位设备的移动采测系统，解决管线探测的实时成图问题成为我们提高管线探测工作效率的当务之急。
新作业模式以其移动性、灵活性、方便、快速等特点，可以在管线测量的过程中发挥独到作用。
2 需求及研发目标2.1 应用需求在传统的管线探测工作中，我们需要经过外业、内业两个阶段，外业阶段工作主要是通过探测仪器定位管线位置、走向，记录管线属性，手工纸上绘制管线连接关系的草图，然后通过常规测量仪器测量点位坐标、高程；内业阶段工作主要是对照外业草图，整理成点线成果表，再通过成图软件导入点线成果表来成图。
在管线探测项目实施过程中，管线探测单位经常会遇到以下各种问题：（1）外业工作早已经完成，由于内业工作延期，导致质检人员无所事事。
（2）内业成图检查，发现有漏测，但外业人员已撤场。
（3）分区作业，拼接后检查，发现有重叠测量管线。
（4）外业组汇报工作量，成图后发现只完成了汇报工作量的2/3。
在管线探测项目中，如何提高作业效率、提高成果的质量、控制好进度是老生常谈的问题。
近接穿越地铁顶管施工BIM可视化技术应用
近接穿越地铁顶管施工BIM可视化技术应用摘要：本文以武汉某项目综合管廊近接穿越地铁顶管施工为例，通过BIM技术的应用，建立了BIM数据库，使项目能够准确快速计算工程量，提升施工预算的精度与效率，为施工企业制定精确的人员、材料、机具计划提供有效支撑，大大减少了资源、物流和仓储环节的浪费，为实现限额领料、消耗控制提供技术支撑。
关键词：BIM技术、顶管施工、地铁引言BIM是建筑信息模型技术(Building Information Modeling)的简称，是一种建筑全生命周期信息化管理技术，具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图五大特点。
通过BIM进行虚拟建造、虚拟验收等，能有效减少现场签证和变更、提高工程质量；方便建设单位优化施工筹划、缩短工期、控制投资；并可在工程竣工后,根据竣工建筑信息模型，提供三维可视化信息档案，方便建设单位进行日常人员培训、设备管理。
建立以BIM应用为载体的项目管理信息化，提升项目生产效率、提高工程质量、缩短工期、降低建造成本1.工程概况本工程为武汉某地下综合管廊工程，管廊长度约为2.42km，管廊分明挖及顶管施工段，管廊内纳入管线包括给水、电力、通信各能源等管线，其中顶管施工段为上跨穿越现状地铁线盾构区间，顶管内径为3m,采用双线混凝土管，管间距离3.66m。
顶管管节材料为钢筋混凝土，强度等级C50，抗渗等级P8,钢筋等级：HRB400,管节长250mm，管壁厚270mm。
图1顶管井平面位置BIM模型2.施工难点及BIM技术实施背景本工程项目包含三个分部工程，分别为雨水、污水管道排水工程、地下综合管廊工程。
其中地下综合管廊顶管工程是我公司第一个综合管廊顶管施工项目。
顶管施工模型建立的第一步，也是施工的一个重难点。
顶管始发井处于一处湖塘内，始发井工作平台处理相对困难，同时顶进长度达180m，加之采用一井两线设计，两个顶管间存在相互影响，且顶管顶进时近接地铁处于运营中，危险性较大，施工技术要求高，且施工工期紧为40天。
211097314_市政结构顶管工程施工智能化控制管理
0 引言市政工程项目建设已经成为强化社会服务能力的重要一环，其中给排水管道施工直接关系到人民群众的日常生活，在综合目前几种常见的该排水管道施工方案后，发现顶管施工工艺具有施工效率高、对周围交通影响小等优点而得到广泛推广。
并且随着相关智能化设备的出台，使市政顶管施工有了更多的选择，例如先进的激光导向定位系统（ELS）可以实时显示机头位置，实现顶管的自动化导航，具有可行性。
强健等[1] 以黄冈新港北路顶管综合管廊工程为例对长距离顶管综合管廊工程设计关键技术进行研究。
秦林等[2] 根据长春市地质条件针对性选取顶管机的型号参数及支撑体系，在施工过程通过对施工参数不断改进和优化，顺利完成施工，达到降本增效的目的。
马少真等[3] 研究了市政顶管施工中遇到的问题及处理办法。
龙照等[4]认为受施加顶力以及空间尺寸效应的影响，顶管井不同侧井壁变形与土压力差异巨大，顶管井平面尺寸对土压力分布也具有明显的影响尺。
郭福龙[4] 在顶管施工设计中，采用多根市政管道共用顶管工作井穿越障碍物，认为该设计可为市政管道在同一顶管工作井穿越地下重要设施设计提供参考和依据。
为进一步提升施工质量，本文对市政顶管智能化施工的合理方案进行了深入探讨。
1 工程项目简介本工程位于龙泉驿区，本标段分为两段，一段是南北大道（起点为成洛路，止点为城南高速附近）；另一段是化工大道（起点为南北大道，止点为化工大道）。
本次研究中选择上述工程项目K12+573.0-K12+665.0标段展开分析，该段工程顶管总长度为92m，用单孔沉井顶管的形式，采用直径1 600mm 钢筋混凝土顶管，顶管采用Ⅲ级钢筋混凝土顶管，F 型钢套环连接，顶管工作井为6m×8m，接收井为6m×6m，均采用钢筋混凝土沉井。
2 施工质量智能化控制管理的重要性在本工程项目中，实现施工质量智能化控制管理已经成为保证工程项目施工顺利进行的关键，主要表现为：（1）本工程项目的施工环境较为复杂，顶管时存在穿越道路与既有线路的情况，若依然采用常规施工管理方法则难以有效规避风险，施工现场可能会因为风险预测不及时而造成顶管偏差问题，导致工程项目成本快速提升。
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2012年12月第6期城市勘测Urban Geotechnical Investigation ＆SurveyingDec．2012No．6文章编号：1672－8262(2012)06－117－04中图分类号：P209文献标识码：A顶管施工动态测量实时控制可视化系统的研究开发郭志丹*，李奇*收稿日期：2012—02—28作者简介：郭志丹（1984—），男，助理工程师，主要从事测绘、地籍调查以及地理信息系统软件开发等工作。
（河南省中纬测绘规划信息工程有限公司，河南焦作454000）摘要：以非开挖管道工程施工测量控制为例，介绍了全站仪、便携式电脑、数据处理及可视化软件的结合而组成的施工测量控制系统。
主要阐述了动态数据传输、数据处理、可视化系统开发的过程及方法。
关键词：全站仪;实时;动态测量;可视化;系统开发1概述随着城市建设的大规模发展，城区内需要敷设的各种大口径管道越来越多。
而其中的主要困难是敷设管道需经过人口稠密区或大型建筑物、构筑物及支流小河等。
所以非开挖敷设管道技术———顶管法施工在近年得到广泛的应用。
顶管施工技术的优势：①不开挖地面，能穿越公路、铁路、河流，甚至可以在建筑物底下穿过，是一种安全有效地进行环境保护的施工方法；②顶管施工管道的上部土层未经扰动，管道的管节端不易产生段差变形，管材寿命大于开挖埋管施工的管材；③采用房下顶管施工方法能节约大笔征地拆迁费用，减少动迁用房，缩短了管线长度。
顶管施工使用较多的是刃口推进技术，刃口推进技术又称手掘式顶管施工技术，管径一般在800mm 3000mm 。
该技术设备投入少，工艺简单，工期短，小型施工企业即可完成。
如北京清河污水干线；西安咸阳机场，广州、杭州、福州、武汉等地都有顶管施工的实例。
顶管工程的测量精度的高低决定了管道方向的准确与否，直接关系到整个工程的成败。
为确保非开挖式管道工程施工的质量，提高施工效率，降低工程成本，结合顶管刃口推进法工程施工技术的特点，我们研究开发了基于独立坐标系下的“顶管施工动态测量实时控制可视化系统”。
该系统包含数据采集、数据处理、精度分析、可视化程序开发四个部分。
“顶管施工动态测量实时控制可视化系统”，采用独立坐标系下一站式实时动态中线方向和高程控制测量，仪器与便携式电脑连接配以自行开发的数据处理软件相结合（如图1所示），具备了以下功能：①全站仪直接获取工具管顶部中心方向偏差和高程；②动态显示工具管顶部中心轨迹，水平、高程限差边界可视化；③预置偏差警示提示区间，顶进管距实时显示；④便携式电脑直接访问全站仪数据库自动获取观测数据，处理数据建立偏差分析数据库，评定结果质量。
图1全站仪顶管测量控制系统示意图2独立坐标系下顶管施工动态测量实时控制可视化系统的要求2.1开发顶管施工动态测量实时控制可视化系统的目的该系统是在平面直角独立坐标系下，由全站仪、便携式电脑、数据处理及可视化软件组成系统。
建立平面直角独立坐标系是以方便求出顶管的方向、高程偏差为原则；利用全站仪实时测量顶管水平方向和管道中心标高，以保持管道的设计坡度始终满足限差要求；利用便携式电脑通过自行开发的软件直接访问全站仪的数据库获取实时测量数据，经计算机处理后可视化显示出管道平面轨迹、高程方向的轨迹以及限差区间和界线，以便及时为施工人员提供管道的前进趋势和修正数据。
2.2开发顶管施工动态测量实时控制可视化系统的数学模型研究（1）建立平面直角独立坐标系以全站仪安置处O 点为独立坐标系的坐标原点，118城市勘测2012年12月设其坐标为O（0，0），选择O点至管道前进方向为X轴的正方向。
过O点与X轴垂直的方向为Y轴，平面直角独立坐标系如图2所示。
图2平面直角独立坐标系示意图（2）水平方向偏差函数模型由于坐标系的X轴正方向正好与管道顶进的中心线设计方向重合，全站仪在O点安置仪器，输入测站点的坐标O（0，0），全站仪后视方向A点（管道中线设计方向上）后，即可确定管道的顶进方向（X轴），此时，全站仪于管道中心实时观测的任意一个点P i的坐标值为（X Pi ，YP i），任意点Pi的偏差△i实际就是该点的横坐标Y Pi 的观测值，当Y Pi＞0时，说明管道中心右偏；当Y Pi ＜0时，说明管道中心左偏；当YP i=0时，说明管道中心没有偏差，如图3所示。
图3顶管中心轨迹示意图（3）任意时刻顶进长度函数模型由图2可以看出，仪器安置点距工具管顶点在任意时刻的距离为D i（X i），任意时刻，棱镜置于工具管顶端，在全站仪坐标测量功能状态下，测量该点的坐标（X，Y），根据纵坐标X可方便的求出该时刻管道实际顶进长度。
（4）高程偏差函数模型建立全站仪实时测量管道工具管端部中心P i点的坐标（Xi ，Yi，Zi），其中的Zi即是测点P i的高程H i，如果将测站点O的仪器高改变，相当于将测站点的标志中心提高到了管道的中心线上，同时设该点的高程为零，则此时全站仪瞄准棱镜在坐标测量模式下测得P i点的高程H i 其实就是工具管端部棱镜中心P i与仪器安置点O处对应的管道中心两点间的实际高差h O0P i，见图4。
因为管道的坡度是已知的，所以，根据已知坡度；管道测点P i 和测站点O之间的水平距离D i（X i），计算出工具管端部棱镜中心P i与仪器安置点O处对应的管道中心两点间的设计或称理论高差h O0P i，实际测的高差与设计高差的不符值就是我们所要求的高程偏差值。
图4高程控制示意图2.3开发顶管施工动态测量实时控制可视化系统的精度分析规范规定，在管道顶进施工之前，首先要确定管道在垂直和水平方向上与设计轨迹的允许偏差，在这一最大偏差的限制下，所铺设的管道应满足如下两方面的要求：（1）符合管道的既定功能要求。
（2）产生偏差的范围内不能损坏到其他的建筑和设备。
一般情况下，顶管施工的允许偏差必须满足表1所列出的具体要求。
顶管施工允许偏差表表1项目允许偏差轴线位置D＜1500＜100D≥1500＜200管道内底高程D＜1500+30 －40D≥1500+40 －50相邻管间错口钢管道≤2钢筋混凝土管道15%壁厚且不大于20对顶时两端错口50注:D为管道内径(mm)。
我们用南方NTS－360（2ᵡ级）全站仪测试，得到以下结果：当顶进长度X i（D i）分别取值60m、80m、…180m时，中线方向偏差中误差和高程偏差中误差分别为表2和表3。
顶管施工中线方向偏差表表2 X i（D i）/m偏差/mm限差/mm60ʃ5.8ʃ2480ʃ6.0ʃ24100ʃ6.4ʃ24120ʃ6.8ʃ24140ʃ7.2ʃ24160ʃ7.7ʃ24180ʃ8.2ʃ24第6期郭志丹等.顶管施工动态测量实时控制可视化系统的研究开发119顶管施工高程方向偏差表表3 X i（D i）/m i倾度/ɢ偏差/mm限差/mm606ʃ3.5ʃ7.1806ʃ3.9ʃ7.11006ʃ4.5ʃ7.11206ʃ5.0ʃ7.11406ʃ5.6ʃ7.11606ʃ6.1ʃ7.11806ʃ6.8ʃ7.1通过以上精度分析表明，采用该仪器对于中线方向上以及管底高程方向上的偏差控制，在顶进距离为180m时，中线方向偏差中误差以及高程方向偏差中误差均能满足限差要求。
3顶管施工动态测量实时控制可视化系统的开发3.1系统开发工具顶管施工动态测量实时控制可视化系统使用VB．NET的语言编写，使用的开发工具Visual Studio．NET 2008是当前流行的先进开发工具。
数据库使用关系型数据库管理系统Microsoft Access2007。
3.2系统总体框架图（见图5）图5系统总体框架图3.3系统数据库设计（1）数据库结构描述①工程属性表。
用来存储工程的属性信息，包括工程名称，作业单位，地点，时间，模式基本信息。
②角度测量表、平距测量表、斜距测量表。
用来存储作业过程中所获取的各种测角数据、平距信息以及斜距信息。
③坐标测量表。
用来存储工程作业模式为坐标测量的时候，作业过程中所设置的基本参数以及作业中由全站仪测得的各种坐标数据和经过程序处理分析后得到的数据。
（2）数据存储流程（见图6）图6系统存储流程图4系统实施过程在Windows系统下，首先安装．NET Framework 2.0作为本系统的运行环境，然后安装顶管施工动态测量实时控制可视化系统，安装完毕后启动程序———顶管施工动态测量实时控制．exe。
在作业前的准备工作中，需检查全站仪的通讯参数以及端口连接是否与程序一致，并依据《顶管施工技术及验收规范》设置相关数据进行初始化计算，包括已知测量数据和作业规范限差等。
4.1工程管理在系统的第一部分，是关于工程的管理，若是打开已经存在的工程数据库文件，在测量菜单中选择坐标测量，程序会自动将根据数据展现出图形，然后进行全站仪测量了。
4.2工程设置在工程设置中，可以修改当前工程的各种属性信息，例如作业单位，作业地点，作业模式等。
另外，若当前作业模式为坐标测量模式，则提供了设置和修改作业参数的功能，如图7所示。
图7工程参数设置界面4.3全站仪动态测量在对当前的工程各项设置完成后，可以进行对应的实时测量，所测得的数据都会动态的存储在数据库中，并且坐标测量模式下，对数据进行了分析处理，如果是数据达到警示区，则会弹出对应的提示对话框进行提示，并且以图形+数据的形式展示结果，如图8所示。
图8水平及高程偏差预警界面120城市勘测2012年12月4.4回归预测回归预测功能将在已经测得的数据基础上，根据输入的点数n从最后一个数据向前推进n个数据来建立回归方程。
然后再根据输入的下一个点的X坐标值，来预测出下一个点的中线偏差以及高程偏差并显示出来，如图9所示。
图9预测结果4.5数据修改及打印在本系统中，数据结果保存在Access数据库中，我们可以在作业结束后，用Access打开工程文件。
数据库中的坐标测量表里存储了作业过程中的数据，双击打开可以浏览及修改数据，也可以通过文件菜单中的打印选项直接将数据表打印出来。
4.6系统帮助在该模块中提供了对该系统的使用方面的一些说明和注意事项。
其中包括作业参数的设置说明以及系统运行流程，以及对数据库的后期脱离系统使用方法。
5总结顶管施工测量动态控制可视化系统主要针对城市市政工程建设中，大口径中短距离地下管道非开挖顶管施工时所进行的测量控制所做的开发研究。
该系统基于独立坐标系下，因此其X、Y、Z坐标分别是工具管顶部中心距离仪器的平距、水平方向偏差及高程，配以计算机实时处理，可视化轨迹及限差边界，使工作人员能直观、准确、及时地进行偏差修正；同时预置限差警示区间提示功能可以使工作人员根据施工限差预设警示临界值，根据达到警示临界值的警示信号，提前掌握管道顶进的偏差趋势，提前进行预防性修正；实时建立回归方程，定量预测偏差发展趋势，使提前制定的纠偏措施更具体、更完善。