一种隧道下穿道路施工风险分析系统及方法技术方案

本发明专利技术属于建筑技术领域，公开了一种隧道下穿道路施工风险分析系统及方法，隧道下穿道路施工风险分析系统具体包括：建构筑物结构监控模块用于监控否有建构筑物结构损伤；建(构)筑物监控模块用于监控重要建(构)筑物变形情况；地下水监控模块用于监控地下水水位变化情况；地表监控模块用于监控地表是否有损伤；管线监控模块用于监控管线是否有变形；应对措施输出模块用于输出应对措施；报警模块用于进行警示提醒。本发明专利技术提供的风险分析系统能够全面准确的监控施工过程的风险项目及风险因素，准确分析风险是否存在，并给出准确的风险等级，同时还能输出相应的常规应对措施，基于不同的风险等级输出不同的警示，提高了施工的安全性。

A risk analysis system and method for tunnel underpass construction

【技术实现步骤摘要】
一种隧道下穿道路施工风险分析系统及方法
本专利技术属于建筑
，尤其涉及一种隧道下穿道路施工风险分析系统及方法。
技术介绍
目前，业内常用的现有技术是这样的：隧道下穿道路是指隧道位于地平面以下的道路部分，受到相对隐蔽的施工环境以及诸多不确定性因素的影响，隧道下穿道路施工风险存在随机性及模糊性。目前对于隧道下穿道路施工风险的研究大多采用人工监测的方式，需要投入大量人力、物力对每一个监测数据进行分析，对分析人员的专业技能要求高，劳动强度大，容易出现错误；难以形成系统的多角度的分析对比成果，无法准确的评估风险等级，难以对风险进行全面准确的把握；无法依据风险输出相应的应对措施，风险分析后防范工作难以进行。现有技术1CN201810718974.1一种盾构隧道施工风险综合评价方法，虽然也对施工风险进行了分析，但其并未对相应建筑物、地下水、管线等相关信息进行监控，同时也仅仅进行了等级输出，并未输出对应措施以及具体的量测数据，监控指标不全面。现有技术2CN201910684390.1基于模糊综合评价的隧道钻爆法施工风险分析方法，同样进行了施工风险分析，但依然没有考虑建筑物、建构物、地下水等方面的风险，同时未输出相应的量测数据，也无法给予应对措施。综上所述，现有技术存在的问题是：人工对隧道下穿道路施工风险进行监测分析存在效率低，分析准确性差，风险指标不全面以及风险应对难以实现的问题。解决上述技术问题的难度：解决以上问题的难度在于对隧道下穿道路施工风险进行监测依靠人工进行，没有集中管控，难以实现对应控制措施的获取和施工风险防范。解决上述技术问题的意义：数据实现连网共享，实时分析数据，能实现单一风险源单一测点的数据成果分析，也可以实现多风险源多点为数据的集中分析，进而形成对风险工程的综合判断，更有利于地下工程的信息化施工风险控制。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种隧道下穿道路施工风险分析系统及方法。本专利技术是这样实现的，一种隧道下穿道路施工风险分析系统，所述隧道下穿道路施工风险分析系统具体包括：建构筑物结构监控模块，与风险评估模块连接，用于监控下穿道路施工是否造成结构出现损伤；建构筑物监控模块，与风险评估模块连接，用于监控施工过程中重要建构筑物变形情况；地下水监控模块，与风险评估模块连接，用于监控地下水水位变化情况以及地下水阻水效果；地表监控模块，与风险评估模块连接，包括表征信息监控单元、土层信息采集单元、计算单元、区域划定单元、分级监控单元；用于获取地表相关数据，监控施工过程是否导致地表隆起或其他损伤；同时用于划分土层薄弱区域和安全区域，并进行分级监控；管线监控模块，与风险评估模块连接，用于获取管线数据，监控管线是否有变形；风险评估模块，与建构筑物结构监控模块、建构筑物监控模块、地下水监控模块、地表监控模块、管线监控模块、应对措施输出模块、报警模块、数据库、显示模块连接，用于调控各个模块正常工作；应对措施输出模块，与风险评估模块连接，用于对应存在的风险以及风险等级输出相应的应对措施；报警模块，与风险评估模块连接，用于针对不同风险等级进行不同形式的警示提醒；数据库，与风险评估模块连接，用于存储相关采集数据、风险等级、应对措施及其他数据；显示模块，与风险评估模块连接，用于利用显示器显示获取的各项数据、土层薄弱区域和安全区域、应对措施、报警信息以及风险等级。进一步，所述建构筑物结构监控模块具体包括：所述建构筑物结构监控模块用于监控施工过程中重要管线与建构筑物结构相关位置关系以及相关数值；所述重要管线包括但不限于：区间隧道左线下穿φ1400上水管；区间右线临近φ1500雨水管；区间右线临近φ500、400中、高压燃气管；出土通道下穿φ1050污水管；出土通道下穿φ1400上水管；出土通道下穿φ1500雨水管两根；出土通道下穿2000x2350电力沟；出土通道下穿3700X2500热力沟；出土通道下穿φ600污水管；所述结构位置关系包括但不限于：位置管线、管底埋深、拱顶埋深以及拱顶与管线垂直距离。进一步，所述地表监控模块包括：表征信息监控单元，用于获取地表相关数据，监控施工过程是否导致地表隆起或其他损伤；土层信息采集单元，用于获取施工区域的土层信息；计算单元，用于通过获取的土层信息进行自重应力计算；区域划定单元，用于依据计算得到的自重应力进行土层薄弱区域和安全区域的划定；分级监控单元，用于基于划分的土层薄弱区域和安全区域进行分级监控。进一步，所述风险评估模块具体包括：所述风险评估模块接收建构筑物结构监控模块、建构筑物监控模块、地下水监控模块、地表监控模块、管线监控模块传送的相关采集数据以及风险情况，风险评估模块基于接收到的相关数据判断数据出否正常，或是否处于正常范围内，若正常，则判断无风险；若不正常则基于数据异常大小以及风险项目数量将风险划分等级；并输出风险分析结果。本专利技术的另一目的在于提供一种应用于如权利要求1所述隧道下穿道路施工风险分析系统的下穿道路施工风险分析方法，所述隧道下穿道路施工风险分析方法具体包括：步骤一，获取地表相关数据，监控施工过程是否导致地表隆起或其他损伤；获取施工区域的土层信息；通过获取的土层信息进行自重应力计算；依据计算得到的自重应力进行土层薄弱区域和安全区域的划定；步骤二，采集相关建构筑物结构施工范围内湿度数据、管线变形情况数据，并分别对土层薄弱区域和安全区域的地表性状以及变化情况数据进行采集；基于划分的土层薄弱区域和安全区域进行地表分级监控；数据采集完成后将数据传输给无线发射装置，传感器的输出方式为模拟电路4-20mA的电信号输出，电流的输出范围与传感器量程之间就会有一个对应的关系式，设为Fx＝kq，k的取值和量程有关；模拟电路采集仪采集到的是电路信号，依据关系式将电流信号解算成具体风压值，通过内置的物联网卡使用运营商网络，将风压值传输至服务器，并将数据存储在服务器数据库中；步骤三，基于采集到的相关数据判断数值或性状或性能是否处于正常范围内并进行风险等级划分；步骤四，若处于正常范围内，则可正常施工；若不处于正常范围内，则输出对应的风险等级，并基于风险等级输出相应的应对措施，并针对不同风险等级进行不同形式的警示提醒；步骤五，利用显示器显示获取的各项数据、土层薄弱区域和安全区域、应对措施、报警信息以及风险等级；遍历通过Revit平台导出的原始隧道反馈分析集成模型IFC中性文件，检索传感器编号属性的语句，并记录该语句的编号，基于该传感器编号查找描述监测数据属性以及属性集的语句，将基于IFC标准处理的监测数据写入描述传感器监测数据属性的语句；对所有传感器按上述方法将监测数据批量写入，输出集成监测数据的IFC物理文件；依靠网络以及Web可视化技术实现BIM模型上传以及云端查看，采用WebGraphicsLibrary绘图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隧道下穿道路施工风险分析方法，其特征在于，所述隧道下穿道路施工风险分析方法包括：/n步骤一，获取地表相关数据，监控施工过程是否导致地表隆起或其他损伤；获取施工区域的土层信息；通过获取的土层信息进行自重应力计算；依据计算得到的自重应力进行土层薄弱区域和安全区域的划定；/n步骤二，采集相关建构筑物结构施工范围内湿度数据、管线变形情况数据，并分别对土层薄弱区域和安全区域的地表性状以及变化情况数据进行采集；基于划分的土层薄弱区域和安全区域进行地表分级监控；数据采集完成后将数据传输给无线发射装置，传感器的输出方式为模拟电路4-20mA的电信号输出，电流的输出范围与传感器量程之间就会有一个对应的关系式，设为Fx＝kq，k的取值和量程有关；模拟电路采集仪采集到的是电路信号，依据关系式将电流信号解算成具体风压值，通过内置的物联网卡使用运营商网络，将风压值传输至服务器，并将数据存储在服务器数据库中；/n步骤三，基于采集到的相关数据判断数值或性状或性能是否处于正常范围内并进行风险等级划分；/n步骤四，若处于正常范围内，则可正常施工；若不处于正常范围内，则输出对应的风险等级，并基于风险等级输出相应的应对措施，并针对不同风险等级进行不同形式的警示提醒；/n步骤五，利用显示器显示获取的各项数据、土层薄弱区域和安全区域、应对措施、报警信息以及风险等级；遍历通过Revit平台导出的原始隧道反馈分析集成模型IFC中性文件，检索传感器编号属性的语句，并记录该语句的编号，基于该传感器编号查找描述监测数据属性以及属性集的语句，将基于IFC标准处理的监测数据写入描述传感器监测数据属性的语句；对所有传感器按上述方法将监测数据批量写入，输出集成监测数据的IFC物理文件；依靠网络以及Web可视化技术实现BIM模型上传以及云端查看，采用Web Graphics Library绘图技术标准将BIM模型轻量化，把轻量化的BIM模型嵌套进去，即通过编写程序的Web链接端口将轻量化处理的隧道模型发布于互联网中，实现实时监测。/n...

【技术特征摘要】
1.一种隧道下穿道路施工风险分析方法，其特征在于，所述隧道下穿道路施工风险分析方法包括：
步骤一，获取地表相关数据，监控施工过程是否导致地表隆起或其他损伤；获取施工区域的土层信息；通过获取的土层信息进行自重应力计算；依据计算得到的自重应力进行土层薄弱区域和安全区域的划定；
步骤二，采集相关建构筑物结构施工范围内湿度数据、管线变形情况数据，并分别对土层薄弱区域和安全区域的地表性状以及变化情况数据进行采集；基于划分的土层薄弱区域和安全区域进行地表分级监控；数据采集完成后将数据传输给无线发射装置，传感器的输出方式为模拟电路4-20mA的电信号输出，电流的输出范围与传感器量程之间就会有一个对应的关系式，设为Fx＝kq，k的取值和量程有关；模拟电路采集仪采集到的是电路信号，依据关系式将电流信号解算成具体风压值，通过内置的物联网卡使用运营商网络，将风压值传输至服务器，并将数据存储在服务器数据库中；
步骤三，基于采集到的相关数据判断数值或性状或性能是否处于正常范围内并进行风险等级划分；
步骤四，若处于正常范围内，则可正常施工；若不处于正常范围内，则输出对应的风险等级，并基于风险等级输出相应的应对措施，并针对不同风险等级进行不同形式的警示提醒；
步骤五，利用显示器显示获取的各项数据、土层薄弱区域和安全区域、应对措施、报警信息以及风险等级；遍历通过Revit平台导出的原始隧道反馈分析集成模型IFC中性文件，检索传感器编号属性的语句，并记录该语句的编号，基于该传感器编号查找描述监测数据属性以及属性集的语句，将基于IFC标准处理的监测数据写入描述传感器监测数据属性的语句；对所有传感器按上述方法将监测数据批量写入，输出集成监测数据的IFC物理文件；依靠网络以及Web可视化技术实现BIM模型上传以及云端查看，采用WebGraphicsLibrary绘图技术标准将BIM模型轻量化，把轻量化的BIM模型嵌套进去，即通过编写程序的Web链接端口将轻量化处理的隧道模型发布于互联网中，实现实时监测。


2.如权利要求1所述的隧道下穿道路施工风险分析方法，其特征在于，步骤一中，所述土层信息包括但不限于土层深度、土体自重、地下水位高度。


3.如权利要求1所述的隧道下穿道路施工风险分析方法，其特征在于，步骤一中，所述自重应力计算的方法为：
利用竖向应力和水平向应力表示；
地面下任意深度z处水平面上的竖向自重应力为土体中自重应力：
σcz＝γz
竖直面上的水平向自重应力为：
σcz＝K0σcz＝K0γz
式中，K0表示静止侧压力系数。


4.如权利要求1所述的隧道下穿道路施工风险分析方法，其特征在于，步骤三中，所述风险等级划分方法包括：
(1)基于获取的建构筑物结构、地下水、地表、管线参数确定建构筑物结构系数、地下水系数、地表系数、管线系数；并基于建构筑物结构系数、地下水系数、地表系数、管线系数按照下式计算风险值：
风险值＝风险概率系数*风险损失系数；
风险概率系数＝建构筑物结构系数*地下水系数*地表系数*管线系数；
风险损失系数＝预估损失/3；
预估损失＝预估人员伤亡损失+预估直接或间接经济损失+预估环境影响损失；
(2)基于计算得到的风险值与预设的风险等级对应的风险参考值进行对比，得到对应的风险等级。


5.一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，包括计算机可读程序，供于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施如权利要求1-4任意一项所述隧道下穿道...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟东，张绍宽，孙善辉，张昆，黄巍，顾学建，刘志权，李伟杰，张忠杰，管蕾，杨韦一，吴孔勇，赵洪彬，张燕影，曹晓飞，段赛，李银华，刘涛，杨宝龙，高长伟，
申请(专利权)人：中铁隧道集团二处有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13