基于3D打印技术的盾构隧道模型设计与制作

三维激光扫描技术在隧道施工应用中的新进展杨再玉发布时间：2021-11-08T06:29:53.808Z 来源：《基层建设》2021年第22期作者：杨再玉[导读] 近年来，我国的隧道工程建设有了很大进展，在隧道施工的过程中，三维激光扫描技术有了很大进展中国建筑第五工程局有限公司湖南省长沙市 410000摘要：近年来，我国的隧道工程建设有了很大进展，在隧道施工的过程中，三维激光扫描技术有了很大进展。

隧道变形监测是一项高精度、高要求、高难度的工作，通过三维激光扫描技术的应用，一次扫描后便可根据数据创建三维矢量模型，用于反映隧道的变形情况，给质量控制以及施工技术优化等工作的开展提供了可靠的依据。

本文分析了三维激光扫描技术，重点探讨三维激光扫描技术在其中的应用要点。

关键词：隧道工程；三维激光扫描；监测技术引言地铁隧道工程测量，常采用全站仪、水准仪等传统测量方法，由于环境差、光线昏暗，严重影响了测量效率和精度，且存在安全隐患。

相比于激光隧道断面仪、隧道限界检测车、摄影测量，三维激光扫描仪能够适应地铁环境，且应用面更广。

三维激光扫描技术具有“形测量”特点，可在阴暗潮湿的环境下自动扫描，无需人工对中、瞄准、跑尺，可快速获得以点云形式表达的空间三维面数据。

近些年大量实验证明了激光扫描在地铁测量的优势，外业作业自动化，使得地铁隧道工程测量的效率得到了较大提升。

1 三维激光扫描技术由于三维激光扫描技术能够快速获得全面、海量的原始点云数据，从而完整高精度地重建被测实体，因此被称为是一种“实景复制技术”。

三维激光扫描的工作原理是基于长距离的镭射扫描，其通过激光发射器发射一束集束激光信号，内部系统测量光束从接触被测物表面到返回的时间。

扫描仪通过两个镜子计算光束的水平、垂直角度，得到精确的 X、Y、Z 轴距，于是该点就被 3D 软件记录下来。

依托扫描仪每秒有几万甚至几十万个点的测量效率，对于被测物体来说，整个测量过程只需几分钟便能完成。

浅析基于FDM技术的3D打印机设计与制作作者：陈龙肖军赵静来源：《时代汽车》2019年第14期摘要：3D打印（Three Dimensions Printing）是近20年来制造领域的一个重大成果，被认为是工业革命的前奏。

它可以自动、快速、精确地将设计思想转换为具有一定功能的原型或直接制造零件。

利用3D打印技术可以为零件原型制作、原型测试、新设计思想实现等方面提供了一种高效低成本的实现手段。

本次科研项目，研究的是基于FDM（熔融沉积）技术的3D打印机，FDM（熔融沉积）技术在目前3D打印领域使用相对广泛，原理简易，对于学生科研项目比较适合，普适性更强。

其应用于多个领域，比如，汽车零部件生产、飞机零部件生产、各类玩具厂商、各类模具甚至在医学领域也拥有很大的发展前景。

课题意义非凡，对科研小组成员以及3D打印技术的校园推广有很大的帮助和影响，对创新设计思维、3D建模软件应用、个人动手能力、团队合作能力等都拥有极高的要求。

关键词：FDM（熔融沉积）;3D打印;3D建模与设计1 项目研究的主要内容1.基于FDM技术的3D打印机打印原理及打印机结构分析2.研究了解主要3D打印机的主要零部件种类、各零部件与主控制板电压电流适配、电路测试过程3.DIY 3D打印机的组装、调试、测试与运行2 项目研究的目的与意义本次科研项目是对3D打印机的深入探索与研究，渗透多个领域，是锻炼综合能力的有效方式，其中最重要的是三维计算机辅助设计，需要个人通过电脑辅助建模软件的应用，自主设计的打印所需零件。

如今，三维计算机辅助设计技术是现代机械设计中的重要内容之一，3D 打印技术可以在课堂上及时打印、展示学生利用三维计算机辅助设计软件设计出的作品，有助于学生提高设计热情，也利于工程意识及创新能力的培养。

项目进展过程中，所遇到的困难与难题，是对于学员一种考验，是突破常规思维模式，推陈出新的激发点，有利于锻炼学员个人动手能力与团队合作能力。

盾构隧道管片详细设计研究盾构隧道管片详细设计研究盾构隧道管片详细设计研究摘要：盾构隧道管片的详细设计国内目前尚无规范可遵循，然而，此项工作却是盾构隧道结构设计中极为关键的一环,其设计是否合理，直接关系到工程的安全、造价及使用。

通过对国内轨道交通工程常用盾构管片细部尺寸的研究及归纳，本文详细论述了各尺寸的设计方法及注意事项，包括结构形式、分块方案、拼装方式、连接形式、接缝设计、手孔设计等内容。

关键词：盾构隧道；管片结构；分块方案；接缝；螺栓；中图分类号：U452.1+3 文献标识码：A文章编号：、概述盾构法施工的隧道在我国地铁、铁路、公路、水利等行业应用的越来越广泛，并取得了良好的经济和社会效益。

但是关于盾构隧道管片的详细设计国内目前尚无规范可遵循，很多设计单位是根据设备厂商所提供的方法进行设计,更多的则是采用模仿。

然而，此项工作却是盾构隧道结构设计中极为关键的一环,其设计是否合理，直接关系到工程的安全、造价及使用,因此，很有必要对盾构管片详细设计进行研究及归纳。

、盾构管片详细设计的内容盾构管片详细设计包括的主要内容有如下几方面：确定隧道内部尺寸、管片结构形式、管片厚度、宽度、分块方案、拼装方式、楔形量、连接方式、防水设计、管片接缝张开量、榫槽的设置、管片螺栓设计、管片手孔设计等。

上述项目基本涵盖了盾构管片详细设计的内容，既以上项目确定后，管片的设计工作也就完成了。

、盾构管片详细设计的主要内容盾构隧道内轮廓对于地铁隧道，由建筑限界和车辆限界决定；对于铁路隧道，出了考虑建筑限界外，还要考虑空气动力学、救援通道、各种附属设施等；对于公路隧道，由车流量和车道数目决定。

另外盾构隧道内径空的确定，还需要考虑施工误差、测量误差、设计拟合误差、不均匀沉降等因素。

目前国内地铁大部分均采用A1型车辆，对应的盾构隧道建筑限界为5200mm[1]。

施工误差、测量误差、设计拟合误差一般考虑50～100mm,不均匀沉降一般考虑50mm，因此地铁盾构隧道内径一般为5400mm，如北京地铁、广州地铁、西安地铁、成都地铁等；也有采用直径为5500mm的情况，如上海地铁、宁波地铁、天津地铁等。

创新技术在基础建设项目中的应用在当今社会，基础建设项目对于国家和地区的发展至关重要。

从交通设施到能源供应，从城市规划到水利工程，基础建设的不断完善和提升是推动经济增长、改善人民生活质量的关键因素。

而随着科技的飞速发展，创新技术在基础建设项目中的应用正带来前所未有的变革，为项目的规划、设计、施工和运营管理注入了新的活力。

一、信息技术的广泛应用在基础建设项目中，信息技术的应用已经成为常态。

建筑信息模型（BIM）技术就是其中的一个典型代表。

通过创建三维数字模型，BIM 技术能够整合建筑项目的各种信息，包括几何形状、材料性能、施工进度等。

这使得项目各方在设计阶段就能进行有效的沟通和协调，提前发现并解决潜在的问题，减少施工中的变更和延误。

此外，地理信息系统（GIS）也在基础建设项目中发挥着重要作用。

GIS 可以将地理空间数据与基础建设项目的相关信息相结合，为项目选址、线路规划等提供科学依据。

例如，在公路和铁路的规划中，GIS 能够帮助分析地形、地貌、土地利用等因素，从而优化线路走向，降低建设成本，减少对环境的影响。

物联网技术的出现则让基础建设项目的管理更加智能化。

通过在施工现场和建筑物中安装各种传感器，实时采集温度、湿度、压力等数据，并将其传输到云端进行分析，项目管理者可以及时了解项目的进展情况和设备的运行状态，实现对项目的远程监控和管理。

二、新材料的研发与应用新材料的不断涌现也为基础建设项目带来了新的可能性。

高性能混凝土就是一种在基础建设中广泛应用的新型材料。

与传统混凝土相比，高性能混凝土具有更高的强度、更好的耐久性和抗渗性。

这使得建筑物和桥梁等结构能够更加坚固耐用，延长使用寿命，降低维护成本。

另外，新型钢材的应用也在不断拓展。

高强度钢材的出现使得钢结构建筑能够更加轻盈、美观，同时具备更强的承载能力。

而耐候钢则具有良好的耐腐蚀性能，在桥梁、港口等暴露在恶劣环境中的基础设施建设中具有显著优势。

除了金属和混凝土材料，新型复合材料也逐渐受到关注。

毕业设计（论文）—文件综述题目：我国盾构法隧道施工技术研究学院：土木建筑学院专业：土木工程（岩土与地下结构工程）学生：00000000000学号：**********指导教师：000000000000重庆交通大学2013 年我国盾构法隧道施工技术研究000000（重庆交通大学，重庆，400074，中国）摘要:经过近半个世纪的发展，我国盾构法隧道施工技术得到了不断进步。

本文阐述了盾构法在我国轨道交通、越江公路隧道及能源隧道等不同领域的应用及发展，总结了目前我国盾构法施工的总体水平，并根据当今地下空间的开发要求，对今后盾构法软土隧道新技术的发展方向作了探索 [1~6]。

关键词:盾构法；隧道；轨道交通；越江隧道；施工技术Research on construction technology of shield tunnel inour countryLifeng(Chongqing Jiaotong University, Chongqing 100074,china) ABSTRACKT: After nearly half a century of development, tunnel shield construction technique of our country has been continuous progress. This paper describes the development and application of shield method in rail transit, cross-river tunnel and power tunnel in different fields, and summarized the overall level of construction of our shield, and according to the development of underground space requirements, the development direction of the new technology of shield tunnel in soft soil is studied. KEYWORDS: shield tunnel; tunnel; rail transit; cross-river tunnel; construction technique一、引言盾构法施工技术自1806年由英国工程师布鲁诺首创，并用于英国伦敦泰晤士河水底隧道，至今已有200余年历史。

工程施工中的技术创新在当今社会，工程施工领域正经历着前所未有的变革，技术创新成为推动行业发展的关键力量。

从高耸入云的摩天大楼到跨越山河的桥梁隧道，从复杂精密的工业设施到便捷高效的市政工程，每一个成功的项目背后都离不开技术创新的支撑。

技术创新在工程施工中的重要性不言而喻。

它不仅能够提高施工效率、降低成本，还能够提升工程质量、保障施工安全，增强企业的竞争力。

在竞争激烈的市场环境中，那些能够率先应用新技术、新工艺的企业往往能够脱颖而出，赢得更多的项目和客户。

以建筑工程为例，传统的施工方法往往依赖大量的人力和简单的机械设备，不仅效率低下，而且质量难以保证。

而随着 3D 打印技术的出现，建筑行业迎来了新的机遇。

通过 3D 打印，可以快速、精确地制造出复杂的建筑构件，大大减少了施工时间和人工成本。

此外，3D 打印还能够实现建筑的个性化设计，满足人们对于独特建筑风格的需求。

在桥梁工程中，技术创新同样发挥着重要作用。

过去，建造大型桥梁需要耗费大量的时间和资源，而且施工难度较大。

如今，随着新型材料的应用和施工技术的改进，桥梁的建设变得更加高效和安全。

例如，高强度钢材和高性能混凝土的使用，使得桥梁的承载能力大幅提高，同时减轻了桥梁的自重。

而预制拼装技术的推广，则减少了现场施工的工作量，缩短了施工周期。

在隧道工程方面，盾构技术的不断发展为地下空间的开发提供了有力支持。

盾构机能够在地下自动掘进，同时完成隧道的支护和衬砌工作，大大提高了施工效率和安全性。

此外，智能化的监测系统可以实时掌握隧道施工过程中的地质情况和设备运行状态，及时发现并解决问题，确保施工的顺利进行。

除了上述领域，技术创新在工程施工中的应用还体现在许多方面。

比如，在土方工程中，无人驾驶的土方运输车辆和智能化的挖掘设备能够提高作业效率，减少人为失误；在装饰装修工程中，虚拟现实技术可以让客户在施工前就直观地看到装修效果，便于及时调整设计方案；在给排水工程中，新型的管材和连接技术能够有效降低管道泄漏的风险，提高供水的可靠性。

铁道工程中新型施工方法的研究在现代社会，铁道工程作为交通运输领域的重要组成部分，对于经济发展和人们的出行起着至关重要的作用。

随着科技的不断进步和工程实践的积累，新型施工方法不断涌现，为铁道工程的建设带来了更高的效率、更好的质量和更低的成本。

一、新型施工方法的背景和意义随着经济的快速发展和城市化进程的加速，对于铁道运输的需求日益增长。

传统的施工方法在面对复杂的地形、地质条件以及日益严格的环保和安全要求时，逐渐显现出一些局限性。

因此，研究和应用新型施工方法成为了铁道工程发展的必然趋势。

新型施工方法的意义主要体现在以下几个方面：1、提高施工效率：缩短工期，减少对交通和周边环境的影响。

2、保证工程质量：采用更先进的技术和工艺，确保铁道线路的稳定性和安全性。

3、降低成本：通过优化施工流程和资源配置，降低建设成本。

4、适应复杂环境：能够在山区、河流、软土地基等复杂条件下顺利施工。

二、常见的新型施工方法1、预制装配式施工法预制装配式施工法是将铁道工程中的桥梁、轨道板等构件在工厂内预先制作完成，然后运输到施工现场进行拼装。

这种方法的优点在于可以提高构件的质量和精度，减少现场施工的时间和工作量。

同时，工厂化生产还可以降低环境影响，提高施工的安全性。

例如，在桥梁建设中，预制箱梁和预制桥墩可以在工厂内进行标准化生产，然后通过运输车辆运至现场，使用大型起重机进行拼装。

这种方法不仅加快了施工进度，还能够保证桥梁结构的质量和稳定性。

2、盾构法盾构法主要用于地下铁道的隧道施工。

盾构机是一种能够在地下自动掘进的大型机械设备，它在掘进的同时可以完成隧道的衬砌支护。

盾构法施工具有对地面交通和周边环境影响小、施工速度快、安全性高等优点。

在城市中心区域修建地铁隧道时，盾构法能够有效地避免大面积开挖对地面建筑物和地下管线的破坏。

同时，盾构机的自动化程度高，可以实现连续掘进，大大提高了施工效率。

3、无砟轨道施工技术无砟轨道是一种新型的轨道结构形式，与传统的有砟轨道相比，具有稳定性高、维修工作量小、使用寿命长等优点。

第1篇一、施工技术1. 新技术、新材料的应用：在土木工程施工中，不断引入新技术、新材料，如装配式建筑、BIM技术、3D打印等，可以提高施工效率，降低能耗，减少环境污染。

2. 施工工艺的改进：优化施工工艺，提高施工质量。

例如，在混凝土施工中，采用泵送、滑模等先进工艺，确保混凝土质量；在地下工程施工中，采用盾构、顶管等新技术，提高施工效率。

3. 施工设备的更新：选用高性能、低能耗、环保型施工设备，降低施工成本，减少对环境的影响。

二、绿色建筑材料1. 选用绿色建材：在土木工程施工中，优先选用环保、节能、可循环利用的绿色建筑材料，如高性能混凝土、轻质墙体材料、保温隔热材料等。

2. 废弃物利用：在施工过程中，充分利用废弃材料，减少资源浪费。

例如，将建筑垃圾作为路基材料，提高资源利用率。

3. 节能减排：在施工过程中，注重节能减排，降低能耗。

例如，采用节能照明、太阳能等可再生能源，降低施工过程中的能源消耗。

三、项目管理1. 项目策划：在项目前期，做好项目策划，明确项目目标、进度、质量、成本等关键指标，确保项目顺利实施。

2. 施工组织：合理安排施工队伍、设备、材料等资源，提高施工效率。

同时，加强施工现场管理，确保施工安全。

3. 质量控制：建立健全质量管理体系，对施工过程中的各个环节进行严格把控，确保工程质量。

4. 成本控制：加强成本管理，合理控制施工成本，提高项目效益。

四、信息化管理1. BIM技术：运用BIM技术，实现工程项目全生命周期管理，提高施工效率，降低成本。

2. 施工管理软件：利用施工管理软件，实现施工现场的实时监控、数据分析、进度管理等，提高项目管理水平。

总之，在土木工程施工中，应用先进的技术、材料和管理方法，有助于提高工程质量和效率，降低成本，实现可持续发展。

未来，随着科技的不断发展，土木工程施工将更加注重绿色、环保、智能化，为我国建筑行业的发展注入新的活力。

第2篇随着我国经济的快速发展，土木工程行业在国民经济中的地位日益重要。

上海城市轨道交通网络建设标准化技术文件地下区间上海地铁盾构法隧道管片设计和生产技术指导意见STB-DQ-010201主编单位：上海申通轨道交通研究咨询有限公司批准单位：上海申通地铁集团有限公司施行日期：年月日《上海城市轨道交通网络建设标准化技术文件》使用说明《上海城市轨道交通网络建设标准化技术文件》为上海申通地铁集团有限公司技术管理规定的系列文件，供上海申通地铁集团有限公司内各有关部门和单位及参与上海轨道交通建设的有关单位参考和使用。

该系列文件共分“指导手册”、“招标文件通用文本”和“通用图及标准图”三大类。

各类文件使用说明如下：1) 指导手册：制定网络建设中该专业的技术原则、标准，在使用中应严格遵守；2) 招标文件通用文本：供各专业招标技术文件编制时参照使用。

根据各工程具体情况，应作相应的编排并补充特殊条款；3) 通用图及标准图：在相关的设计原则和标准的指导下，供使用单位需参照的通用性标准化图纸。

在设计中，通用图可根据工程实际情况参照使用，标准图可直接引用。

《上海城市轨道交通网络建设标准化技术文件》的解释权属于上海申通地铁集团有限公司。

前言本技术文件是为了推动土建施工技术文件的标准化和模块化而编制，适应上海轨道交通的运营使用要求和大规模轨道交通建设的管片生产要求。

本技术文件要求中未提到的任何细节或没有特定规定的，应采用上海地铁工程中的习惯做法或国家、上海市颁布的有关规范、标准。

本技术文件采用的标准或规范若有修改或新颁，按新的标准或规范执行。

本技术文件为试行版本，望各单位将使用过程中的意见及建议及时反馈，以便进一步修订完善。

本技术文件自颁布之日起生效。

本技术文件主办单位、主编单位及参加单位：主办单位：上海申通地铁集团有限公司主编单位：上海申通轨道交通研究咨询有限公司参加单位：上海申通地铁集团有限公司建设事业部上海地铁盾构设备工程有限公司目录1．一般规定 (1)2．名词解释和规范性引用文件 (3)2.1 名词解释 (3)2.2 规范性引用文件 (3)3．设计要求 (6)3.1 一般规定 (6)3.2 管片材料要求 (8)3.3 成环精度要求 (8)3.4 构造要求 (8)3.5 管片的抗渗和检漏标准 (10)4．管片生产要求 (11)4.1 一般规定 (11)4.2 材料要求 (11)4.3 混凝土配合比 (14)4.4 混凝土拌合 (14)4.5 钢筋骨架制作及入模 (15)4.6 管片的浇捣、成型 (17)4.7 管片的脱模、吊运 (19)4.8 管片养护要求 (20)5．检验要求 (22)5.1 原材料检验要求 (22)5.2 钢模的验收标准 (23)5.3 混凝土管片验收标准 (25)5.4 管片连接件防腐涂层（锌基铬酸盐涂层及其复合涂层）检验技术要求 (28)5.5 管片出厂检验 (29)6．管片修补规定 (30)6.1 脱模修补 (30)6.2 拼装前修补 (35)7．其他 (36)7.1 原材料堆场 (36)7.2 地铁管片贮存与运输要求 (36)7.3 负环管片要求 (37)1．一般规定1) 上海地铁盾构法隧道管片的设计、生产、施工必须满足隧道运营使用要求，适合上海城市的地质条件、环境条件。

盾构隧道结构计算模型简述发布时间：2021-06-24T08:22:11.008Z 来源：《防护工程》2021年6期作者：武鹏[导读] 传统的隧道于地下工程结构计算方式主要有荷载-结构模型，地层结构模型。

近些年来，随着大量盾构隧道工程的出现，对于隧道结构的计算提出了新的要求。

虽然各种计算模型已经百花齐放，但各计算模型的优缺点，适用条件，在实际工程设计中仍然存在一定的混淆，本文从荷载计算、结构模拟的角度分析不同计算模型的特点、分类、适用条件，指出了其在实际工程设计中的适用性。

武鹏中国公路工程咨询集团有限公司北京市 100089摘要：传统的隧道于地下工程结构计算方式主要有荷载-结构模型，地层结构模型。

近些年来，随着大量盾构隧道工程的出现，对于隧道结构的计算提出了新的要求。

虽然各种计算模型已经百花齐放，但各计算模型的优缺点，适用条件，在实际工程设计中仍然存在一定的混淆，本文从荷载计算、结构模拟的角度分析不同计算模型的特点、分类、适用条件，指出了其在实际工程设计中的适用性。

1、盾构隧道荷载的计算理论地下工程结构的荷载计算，目前主要分为两类：荷载-结构模型和地层-结构模型。

1.1 荷载-结构模型荷载-结构模型默认围岩是一种松散体，是荷载的来源，而结构的作用只是被动承受荷载的荷载—结构模型；而地层-结构模型则认为围岩虽然是荷载的来源，但本身具有一定的承载能力，而结构的作用是对围岩的保护与补强，两者协同作用，共同承担荷载。

荷载-结构模型的前提是围岩因为工程的开挖而发生了较大的松弛或者崩塌，其已失去了承载能力，简言之，围岩是一种松散体，为支护结构“松动”压力的来源。

隧道结构设计的关键，即为确定围岩作用在支撑结构的主动荷载，长久以来，各国工程师，科研人员根据埋深不同，提出了太沙基理论、普氏理论等计算主动荷载，这些理论具有取值简单，适用性强的特点，在工程领域取得了广泛的应用。

确定了荷载后，即可运用结构力学、弹性力学等知识求解超静定结构的内力与变形，并由此确定安全系数。