静安_三林电力隧道施工监控系统的研究与应用

1、第38卷 第4期2010年4月Vo.l38 No.4Apr. 2010静安 三林电力隧道施工监控系统的研究与应用何真珍,袁 钊,张永隆23(1.上海市电力公司上海电网建设公司,上海 200021;2.同济大学,上海 200092;3.上海市电力公司,上海 200122)摘 要:针对上海静安500kV地下变电站配套工程电力电缆隧道,研究了数字化施工监控系统在施工的过程中对隧道施工时的周边环境进行的实时监控,通过预警报警进行安全保障。详细介绍系统的初始化,主要包括勘测、设计、监测等数据的数字化,并对系统应用人员作了重点要求,对监控频率作了具体要求。关键词:数字化;电力隧道;监控系统作者简介:何真珍

2、(1964 ),女,工程师,从事自动化和工程项目管理工作。中图分类号:TM247 文献标志码:B 文章编号:1001 9529(2010)04 0546 04ResearchandApplicationofMonitoringSystemforElectricTunnelConstructioninJing an SanlinTunnelHEQi zhen1,YUANZhao2,ZHANGYong long3(1.PowerGridDevelopmentCo.,Ltd.,SMEPC,Shanghai200021,China;2.TongjiUniversity,Shanghai200092,C

3、hina;3.SMEPC,Shanghai200122,China)Abstract:AimedatanauxiliaryprojectoftheShanghaiJing an500kVundergroundsubstation,thepowertunne,lthedigitalizedmonitoringsystemfortheconstructionwasdeveloped.Duringconstruction,thesurroundingenviron mentwasmonitoredinreal time,whichensuredthesecuritybyearlywarningand

4、alarm.Theinitializationofthissys temwasintroducedindetai,lmainlyincludingthedigitaltreatmentofinvestigation,design,monitoringdata.Inad dition,asetofkeyrequirementswerealsodesignatedfortheseapplicationstaffofthissystem.Specificrequirementsforthemonitoringfrequencywerealsointroduced.Keywords:digitaliz

5、ation;powertunne;lmonitoringsystem1 概述静安 三林电力电缆隧道工程是国内第1条大截面、长距离、非开挖施工的电力电缆专用隧道。它从500kV静安地下变电站端头井开始,沿线经过浦西38条横向道路浦东14条既有横向道路及若干条规划路,终点到500kV三林变电站,全长约15.34km,其中内径为 5.5m的盾构法隧道长约8.89km,内径为 3.5m的顶管法隧道长约6.21km,明挖隧道长约0.24km,共设14座工作井。整条隧道工程穿越闹市区,横向交叉轨道交通线(包括规划的)共10条,上下穿越轨道交通线12次,与轨道交通的最大距离4.7m,最小距离仅1.5m;与高

6、架道路近距离并行约3.6km,与高架桥基础最小净距离2m左右,此外,隧道工程还要穿越黄浦江及防汛墙、南浦大桥、保护建筑、地下公用管线等重要建(构)筑物。在城市复杂环境条件下电力隧道工程施工步履维艰,困难重重。为了保证这一重大工程的安全、顺利施工,首先结合隧道的围岩地质条件、结构和设施状况、周边施工环境和盾构(顶管)隧道施工遇到的难点、风险等,合理地制订相应的基于数字化的施工安全控制操作流程,使隧道建设的管理人员以及其他相关人员能动态、实时、高效、顺利地利用数字化系统进行施工安全评估,作出及时、合理的施工决策,为确定隧道合适的施工方案和处治措施等提供技术依据,以便充分有效地利用数字化系统确保隧道

7、施工安全。此流程同样适用于地铁隧道、共同沟隧道、电力隧道、越江隧道以及大直径顶管隧道的施工建设管理,使复杂的工程在施工过程中可视化、透明化。施工安全的数字化动态管理,为工程建设管理提供了崭新的模式。何真珍,等 静安 三林电力隧道施工监控系统的研究与应用05472 施工监控系统2.1 平台简介数字化施工监控平台是指利用GIS技术、数据库技术、网络技术与可视化技术,对隧道建设中的勘察、设计、施工、监测和安全控制等多个方面的数据进行集中高效地管理,在此基础上构建工程三维可视化模型,达到数据的可视化管理,进一步对工程数据加工分析,实现数据的高效利用并建立工程智能分析和决策系统,最终实现工程全生命周期信

8、息的高效管理,建成数字化的隧道工程。在隧道施工阶段,突出基于施工监测的微扰动安全控制功能;在隧道运营阶段,突出基于远程监控的健康诊断功能。数字化隧道平台采用客户机与服务器(Client/Server)模式。在客户端主要提供数字化隧道、数据管理、数据查看、数据分析、预警报警等功能(如图1所示)。3 数字化平台初始化数字化平台初始化是指主要根据设计、勘测资料等在施工前利用数字化技术搭建一个服务于施工的网络化、虚拟化的平台。为施工控制做好前期准备。3.1 专业人员各种相关管理人员是保证系统正常运行,为施工安全监控服务的重要保证。管理单位(或总包单位):负责总体协调,主要负责施工单位、监测单位、设计单

9、位、勘测单位等单位的协调工作,主要包括数据信息的共享、及时无障碍流通;负责总体管理,使各种施工信息指令畅通并能够顺利执行。平台维护人员:负责平台研发单位与管理、施工、监测、设计等单位的联系,负责服务器更新最新资料,提供最新平台插件给各单位,保证各个客户端使用到准确的、及时的资料,并提供平台稳定、使用等技术支持。施工单位:负责施工进度数据、施工参数的上传,负责与其他单位相联系,并实时监控数字化平台,向本单位领导汇报施工监控情况。监测单位:负责监测数据的及时上传,并负责图1 平台客户端功能与其他单位相联系。监理单位:负责校核施工、监测数据,以及系统平台原有数据与现场数据是否相符,与其他相关单位相联

10、系,并对监控过程中的预警报警进行管理,配合管理单位进行管理。设计单位:负责与其他相关单位人员的联系,及时向平台研发单位、施工单位、监测单位、监理单位、管理单位提供最新的设计资料和勘测资料,对监控过程中的预警报警情况,向施工单位、监测单位等提供设计技术支持。3.2 数字地层数字地层的标准化包含数字地层二维可视化、三维可视化、以及有关文档资料的管理。这里主要处理的数据是勘测钻孔数据,勘测钻孔是工程中了解地质状况的主要手段。对钻孔数据标准化入库后,根据数据库中的标准化数据,依据已有成熟算法,生成二维数字化地层、三维数字化钻孔、三维数字化地层(见图3)。3.3 地表环境2.2 监控流程基于数字化的施工

11、监控流程参见图2。图2 施工控制流程图根据勘测单位提供地表详勘图,并经过实地05482010,38(4)隧道施工二维、三维施工监控环境,在数字化平台进行统一管理。3.7 监控指标的设定在数字化前期初始化完成后,在预警报警模块设置控制指标。监控指标的确定须参照国家和地方施工规范以及各种设施保护规范,如无规范参考,可通过专家会的形式确定。电力电缆隧道中是在参照有关规范的基础上,通过微扰动施工控制的研究,进行控制指标的设定。4 数字化施工安全监控图3 钻孔数据处理流程简图勘测、拍照,利用图像处理软件制作三维地表建筑物模型,在数据库中与相应的属性信息进行匹配,利用虚拟软件进行统一管理。地表施工环境同样

12、包括二维可视化和三维可视化。地表环境的二维可视化只需提取数字地形图的有关信息,进行简化、标准化后制作成可以发布的二维矢量图,并与三维模型、以及相关属性数据进行关联,实现二维、三维、属性数据库的联动。3.4 地下环境根据物探勘察单位提供的地下管线、桩基、地下轨道交通等地下构筑物资料,利用图形处理软件和固定成熟算法,生成三维地下模型,并在数据库中与相应的属性信息进行匹配,利用虚拟软件环境进行统一管理(见图4)。在电力隧道014号的14条区间段的施工中进行了一般区间的施工监控。监测项目主要包括:轴线地表沉降、建筑物沉降、人行天桥沉降、燃气管线沉降、上水管线沉降、雨水管线沉降、污水管线沉降、电力管线沉

13、降和高架桥桥墩沉降等。4.1 数据标准为了及时监控施工对上述监控内容的影响,施工单位负责人员必须按要求录入施工数据,主要包括施工进度、各种施工参数等等。其中进度数据的输入内容主要包括:衬砌环名称、衬砌环的起始里程和终止里程、管片拼装定位角、以及施工时间。其中施工时间须精确到每一环。监测是监控施工状况的主要手段,监测结果是施工的直接反应。监测单位负责人员须按要求上传监测数据;监测数据表主要包括:测点名称、本次测值、本次监测状态、累计测值、累计测值状态、监测时间等等。须按照固定的格式进行填写。4.2 监控频率及具体实施监控的及时性是保证监控的有效性的重要手段。在未出现预警的情况下,施工监控以以下流

14、程为主:(1)施工单位负责人员每天把当天的施工数据整理好,通过数据管理的隧道数据管理功能上传至数据库,并确认数据上传完成,如出现上传问题,及时联系系统维护人员,检查系统平台及上传数据格式;(2)监测单位负责人员每天把当天的监测数据整理好,通过数据管理的隧道数据管理功能上传至数据库,并确认数据上传完成,如出现上传问题,及时联系系统维护人员,检查系统平台及上传数据格式;(3)监理单位负责人员每天把施工单位上传图4 地下管线数据获取流程简图3.5 隧道设计根据设计单位提供的隧道资料整理出隧道的设计里程、平曲线、竖曲线等相关设计资料,以及施工使用的盾构机型号等资料,根据数据标准设计入库,为隧道施工动态

15、模拟做初始化工作。同时利用根据设计资料可视化软件制作盾构管片、顶管管节等模型。3.6 监测资料根据第三方监测、施工单位提供的监测方案,测点布置图,提取检测项目和具体测点坐标,制定第38卷 第4期2010年4月Vo.l38 No.4Apr. 2010新型电缆支架在长距离500kV电力隧道中的应用周 辉,方 浩,张永隆112(1.上海电力设计院有限公司,上海 200025;2.上海市电力公司,上海 200122)摘 要:500kV静安电力专用隧道主体结构分顶管、盾构、明挖3种型式,并设置了15座工作井,把不同主体结构连贯起来。在主体结构内配置电缆支架,采用弧形角钢立柱和竖直立柱,首次采用新型的不锈

16、钢矩形方管横担,工作井内首次采用矩形方管立柱和矩形方管横担及门型转动支架等,基本满足了电缆的各种敷设要求,同时保证了支架本体结构设计要求,为今后电力专用隧道内的电缆支架设计提供可借鉴的价值,同时为统一和规范设计打下了基础。关键词:电力专用隧道;电缆支架;矩形方管;横担和立柱;门型转动支架作者简介:周 辉(1964 ),男,工程师,从事送电、线路、结构工作。中图分类号:TM247 文献标志码:B 文章编号:1001 9529(2010)04 0549 03ApplicationofNewCableBracketinLong distance500kVPowerTunnelZHOUHui1,FAN

17、GHao1,ZHANGYong long2(1.ShanghaiElectricPowerDesignInstituteCo.,Ltd.,Shanghai200025,China;2.SMEPC,Shanghai200122,China)Abstract:Themainstructureof500kVJing an(worldexpo)powerdedicatedtunnelconsistsoftoppipe,shieldandthreetypesofopencut,and15workingwellswerealsosettoconnectdifferentmainstructureswith

18、together.Cablebracketswereinstalledinthemainstructurewitharcanglecolumnsandverticalcolumns.Newstainlessrectangularsquaretubecrossarmswerefirstused.Rectangularsquaretubecolumns,rectangularsquaretubecrossarmsanddoor rotationbracketswerealsoapplied.Therequirementsofthecablecoveragewerebasicallymetandthedesignre quirementsofbracketsbodystructurewereensured.Thereferencevalueforthefuturecablebracketdesigninpowerdedicatedtunnelwasprovidedinthisp