高速铁路智能建造导论 课件 第4章 智能勘察与协同设计

高速铁路智能建造导论智能勘察与协同设计第四章目录4.1高速铁路建造勘察选线技术4.2空天地一体化智能勘察4.3基于BIM的智能协同设计4.4成渝中线工程应用课后作业高速铁路智能建造导论高速铁路建造勘察选线技术4.1工程地质勘察方法与手段第一节工程地质勘察：工程地质勘察是查明与建设相关工程有关的场地自然特征、工程地质和水文地质条件并进行工程地质条件评价的全过程。目的查明地质条件，支撑线路方案与工程设计。踏勘→初测→定测→补充定测对应设计阶段：预可研→可研→初设→施工图流程工程地质勘察方法与手段第一节遥感判释（航天/航空遥感、高光谱技术）物探（重力、电磁、地震等）钻探与原位测试（静力触探、标准贯入等）室内试验（岩土、水质分析等）02030405主要勘察手段地质调绘（地貌、地层、构造、水文等）01综合勘察原则：多手段结合，互补验证，提升地质勘察准确性。高速铁路勘察技术特点第二节绕避活动断裂、采空区、岩溶塌陷等重大不良地质，结合遥感与钻探验证。01前期地质选线工后沉降≤15mm，差异沉降≤5mm，关注微膨胀岩土及冻胀/盐胀问题。02严格控制变形软土地段钻深40m+，勘探点间距≤50m，强化横断面分析。03高勘探密度与深度分层取样试验，剔除异常值，确保岩土参数可靠性。04岩土参数综合分析场地稳定性专项评价，重大桥梁地震安全性独立评估。05地震参数细化严控填料质量（A/B组），勘察料场储量及环保合规性。06建筑材料勘察遥感+物探+钻探互补验证，提升复杂地质区勘察精度。07综合勘察协同物探+水平钻预判围岩风险，动态调整支护参数。08隧道超前预报铁路选线设计的基本任务第三节铁路选线收集区域规划、环境及工程资料，初步确定线路走向。统筹多因素技术经济比选，优化线路方案并确定走向。综合选线根据国家需求及区域条件，确定铁路走向与技术标准。01战略规划与技术标准确定结合自然与环境因素设计线路空间位置，确保安全并控制建设运营成本。02空间设计与成本优化协调各专业配置线路上建筑物类型与规模，确保全局经济合理、功能协调。03协同设计与结构布局高速铁路综合选线第四节符合路网规划，与城市规划协调环保选线（绕避生态敏感区）地质选线（重大不良地质规避）高速铁路选线设计原则工程经济性（减少拆迁，优化平纵断面）安全选线（避让危险品、高压线等）客运站规划：枢纽协调、换乘便捷、站址优化高速铁路智能建造导论空天地一体化智能勘察4.2空天地勘察技术体系第一节铁路空天地一体化勘察体系——集成卫星、航空、地面技术及数据平台，形成技术装备、融合应用、数据管理分层结构。空天地勘察技术体系第一节“空”——航空遥感、机载雷达、无人机低空摄影与航空物探技术方法技术实现特点主要应用范围中低分辨率航空摄影测量与遥感技术全色航空像片制图比例尺小，分辨率低，成本低中小比例尺地形测图，大范围地质构造、地层岩性、地表覆盖类型等解译、判释彩色航空像片制图比例尺小，分辨率低，真彩色，色彩鲜艳，地物对比性强裸露良好、色彩鲜艳的岩石分布地区或植被作为间接判释标志的地层的解译、判释全色红外航空像片制图比例尺小，分辨率低，相较黑白航空相片更清晰，具有立体感与水体、植被有关的地质现象解译、判释彩色红外航空像片制图比例尺小，分辨率低，色彩鲜艳，视觉分辨率高，光谱信息丰富地貌、地层岩性、地质构造、不良地质、水体植被等解译、判释，植被与其他地方之间的界线尤为明显热红外航空图像制图比例尺小，分辨率低，图像结果表现地物热辐射的差异地温、地热异常识别，对地下水、充水断层、岩溶等识别有一定的效果，干旱、半干旱地区进行水文地质调绘效果较好多光谱（多波段）航空图像制图比例尺小，分辨率低，波段丰富，可不同波段组合可见光波段划分地层岩组，红外波段对地下水及伏隐构造判释效果较好空天地勘察技术体系第一节“空”——航空遥感、机载雷达、无人机低空摄影与航空物探技术方法技术实现特点主要应用范围高分辨率航空数字化摄影测量技术全色、彩色、红外等的数字化航空影像制图比例尺较大，分辨率较高，波段多，生成成果丰富较大比例尺地形测图，地质构造、地层岩性等解译、判释，地温，地热异常识别高分辨率低空无人机航测技术固定翼及多旋翼无人机搭载高清相机，获取彩色数字航空影像制图比例尺大，分辨率高，可达厘米级，可生成三维立体模型、正射影像、三维点云等成果大比例尺地形测图（包括三维立体裸眼测图），适用于铁路、公路等线性工程大比例尺地形图图件制作高分辨率低空无人机勘察技术固定翼及多旋翼无人机搭载高清相机及传感器，获取彩色、热红外等数字航空影像三维立体模型、正射影像、三维点云等成果分辨率高，多旋翼无人机可实现变高飞行，成果更加精细铁路等线性工程勘察、地质调绘，特别适用于地质灾害点、工点精细化勘察以及人员无法到达的地区勘察机载激光雷达技术有人机或无人机搭载雷达传感器，获取数字航空影像主动式测量，受天气、植被影响小，数据获取有“快速、全天候、高精度”的特点，可生成真实地表三维模型域地质构造分析、岩性单元识别、地面沉降等地表变形的监测空天地勘察技术体系第一节“天”——卫星遥感、监测与定位技术方法技术实现特点主要应用范围卫星定位测量技术静态控制测量、动态RTK测量勘测控制网测量、勘测地形图测量、地质点及勘探点测量GPS、GLONASS、BDS中、低分辨率光学遥感技术中、低分辨率（米级及以上）数字化解译、中小比例尺（包括立体）测图中小比例尺、大范围地质背景、地质构造、地质条件分析及解译、中小比例尺地形图绘制Landsat、SPOT、资源系列、高分卫星系列高分辨率光学遥感技术高分辨率（亚米级）数字化解译、大比例尺（包括立体）测图大比例尺勘察区域地质背景、地质构造地质条件分析及解译、大比例尺地形图绘制Worldview、Geoeye、Ikonos、Pleiades、高景一号合成孔径雷达干涉测量（InSAR）技术利用DInSAR、PSInSAR等形变监测方法开展大范围高精度地表监测铁路路基及边坡等高精度（毫米级）三维地表形变监测、三维地表模型建立ALOS、Sentinel、TerraSAR-X、高分三号、HJ-1C热红外遥感技术反演建立地温、地热模型，图像结果表现地物热辐射的差异隧道及周边低温、地热异常识别、监测，水文地质调绘Landsat、MODIS……空天地勘察技术体系第一节“地”——地面勘探与孔内原位测试技术方法技术实现特点主要应用范围地质调绘运用地质、工程地质及水文地质理论，对各种地质现象进行观察、量测和描述个人经验对调绘结果影响较大，需加入其他勘探手段辅助调绘结果。耗费大量人力及时间，效率低路线工程（隧道、桥梁）路基工程等的地质条件的初步确定岩心钻探勘探技术利用钻探技术，获取地层岩石样本，研究分析地质情况钻探点位的分布位置、密度、钻探深度对勘探效果有不同影响，钻探成本较高路线工程（隧道、桥梁）路基工程等的地质条件的详细勘察地球物理勘探技术根据岩石物理性质，利用重力、电法、地震、磁法对岩层、岩性进行物理性勘察和分析成果具有多解性，不同的地质体相似的物性条件可形成相似物探异常。地形对结果有一定的干扰断裂破碎带、覆盖层下地质体划分深部不良地质体的探测、铁路路基监测等值反磁通瞬变电磁技术地球物理勘探新技术之一，通过消除收发线圈之间的感应耦合，获得地质体的二次场响应浅层探测精度高，小型异常地质体分辨能力较强主要用于地下隐伏岩溶、断层、地质构造分布探测微地震监测技术根据弹性波动理论，从微动信号提取波速频散曲线，并反演波速结构，再由波速及波速差异解译地质现象不受电磁干扰、勘探场地的环境噪声、高低速夹层（例如第四系松散沉积层）影响，探测精度受观测时间影响，勘探成本低地热调查、岩溶构造、土石界面采及空区探测、活断层探测…

…空天地勘察技术内容第二节定测（补定测）阶段1、踏勘阶段整合空天遥感数据宏观解译区域地质构造及不良地质分布，支撑预可研方案空地协同获取定量指标，钻探物探结合保障施工设计，复杂隧道深孔验证2.初测前地质加深阶段聚焦重大不良地质区，结合遥感测绘、物探与钻探，提出选线优化建议初测阶段运用高分卫星/无人机技术详查重点地段，结合物探钻探评估地质条件影响选线空天地一体化勘察的智能化第三节“空”“天”“地”不同层级智能装备的发展与综合应用勘察内外业数据的一体化快速处理高速铁路智能建造导论基于BIM的智能协同设计4.3铁路BIM建造定义及内涵第一节铁路BIM建造定义铁路BIM建造是基于信息模型将信息技术、现代管理技术和建造技术相结合，通过集成平台，实现铁路工程建设过程优化、资源优化，辅助保障工程建设质量安全铁路BIM建造是面向铁路工程规划、设计、施工及运维全生命周期管理的全新理论方法组织管理模式和技术的统一体。铁路BIM建造以工程信息模型为核心，全生命周期分阶段推进：规划阶段初步建模；设计阶段深化模型；施工阶段融入建造信息，优化模型；运维阶段补充维护数据，形成覆盖规划、设计、施工、运维的完整数字体系，推动铁路工程向数字化、信息化、智能化转型。铁路BIM建造内涵铁路BIM建造发展及组织第二节国外铁路BIM研究现状

近10年来，各国BIM技术在各国政府引导下逐步发展。德国、法国、日本、韩国等国家陆续出台铁路行业BIM技术推进规划，为BIM技术发展指明了方向和目标。国家应用项目特点德国Bastaller双洞隧道对隧道的规划、施工及使用进行三维模拟，预估建造过程及成本英国高铁二号线伯明翰三角形交通枢纽分布式团队协作，节约资源德国慕尼黑中央车站对车站的规划、运营、使用进行三维模拟，提高规划质量、进度和成本可靠度法国Coswin8i维护管理系统帮助法国铁路优化维护管理水平，改进设备性能铁路BIM建造发展及组织第二节国内铁路BIM研究现状2013年，我国铁路BIM技术研究总体规划出台，陆续设立数据平台、全生命周期关键技术及路基、桥梁、隧道、客站、四电、成段落应用等40余项科研课题。智能协同设计平台第三节

铁路BIM建造体系的根本理念是铁路工程建造生命期中全部信息的集成与管控，主要是标准制定、协同管理业务应用、技术支撑和管控体系这五个方面的相互关联，从而形成铁路BIM建造体系总体框架。智能协同设计平台第三节协同设计平台架构示例智能协同设计平台第三节“模数驱动、轴面协同”的系统模型架构智能协同设计主要环节第四节1.标准体系制定2.设计流程再造3.数字化交付智能协同设计应用第五节（1）路桥隧与周边环境协调性检查（2）路桥隧工程接口检查（3）排水系统设计检查（4）站前与站后接口工程检查（5）段所选址与配套工程检查（6）用地设计核查（7）交通空间检查（8）综合管线检查与优化基于BIM设计模型集成，开展设计检查与优化高速铁路智能建造导论成渝中线工程应用4.4智能协