BIM輔助鐵路隧道施工計(jì)劃優(yōu)化設(shè)計(jì)

HYPERLINK"/29714.html"BIM輔助鐵路隧道施工方案優(yōu)化設(shè)計(jì)1概述隨著我國(guó)高速鐵路工程建設(shè)快速發(fā)展，尤其是鐵路隧道施工高標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，傳統(tǒng)的隧道仰拱與仰拱填充施工工藝不能滿足隧道施工技術(shù)的發(fā)展，以及人們對(duì)仰拱混凝土外觀質(zhì)量、結(jié)構(gòu)尺寸、線形控制、施工高效的需求。目前，在鐵路礦山法復(fù)合式襯砌隧道施工中，仰拱與仰拱填充多采用傳統(tǒng)的拼裝小模板的施工工藝，存在人工安裝費(fèi)用高、設(shè)備工裝低、施工質(zhì)量低等問題，并且施工進(jìn)度難以保障，嚴(yán)重影響工期，常常導(dǎo)致隧道掌子面開挖安全步距超標(biāo)、影響防水板和二次襯砌等后續(xù)工序的結(jié)構(gòu)銜接質(zhì)量和進(jìn)度等問題[1]。因此，仰拱與仰拱填充成為制約隧道高質(zhì)量快速施工的控制性工序。BIM技術(shù)是以3D數(shù)字模型為基礎(chǔ)，以三維模型的平、立、剖等視圖聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)方式，取代了傳統(tǒng)的單視圖線條式設(shè)計(jì)，以“所見即所得冶的形式，把三維的設(shè)計(jì)思考變成可見的立體實(shí)物，提供真正的三維方案可視化設(shè)計(jì)環(huán)境[2，3]。利用BIM模型，通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)方案進(jìn)行全方互動(dòng)性的直觀展現(xiàn)，推敲方案的合理性，提供在4D虛擬仿真環(huán)境中展示方案的方法與流程[4，5]。針對(duì)現(xiàn)狀問題，結(jié)合施工工序管理需求，利用BIM技術(shù)可視化、協(xié)同性、模擬性、優(yōu)化性等手段，開展隧道仰拱與仰拱填充快速施工裝備與工藝設(shè)計(jì)，具有重要的探索應(yīng)用價(jià)值。2基于BIM的施工方案設(shè)計(jì)原理傳統(tǒng)的施工方案深化設(shè)計(jì)，是在二維的施工圖上想象構(gòu)思，利用以往的施工經(jīng)驗(yàn)，主觀選擇施工方案的裝備、工藝等。但往往存在裝備選型不合適、工藝繁瑣或可行性差，以及簡(jiǎn)單的“錯(cuò)、漏、碰冶等深化設(shè)計(jì)圖紙問題[6]。然而，BIM的3D可視化設(shè)計(jì)環(huán)境和4D虛擬仿真環(huán)境，為施工方案的裝備、工藝的設(shè)計(jì)優(yōu)化、可行性驗(yàn)證提供了技術(shù)途徑。實(shí)現(xiàn)施工方案的3D可視化和4D虛擬仿真的基礎(chǔ)，是建立能真實(shí)描述施工方案的三維數(shù)字模型[7，8]，包括環(huán)境模型、結(jié)構(gòu)模型和施工設(shè)施模型。其中，環(huán)境模型是施工方案的虛擬布置場(chǎng)地、前置及后置施工工序等環(huán)境影響因素。結(jié)構(gòu)模型是施工方案虛擬建造的工程結(jié)構(gòu)實(shí)體物。施工設(shè)施模型是施工方案采用的機(jī)械設(shè)備、模板、模具等作業(yè)設(shè)施，是BIM輔助施工方案設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。依據(jù)模型構(gòu)件的施工動(dòng)態(tài)邏輯關(guān)系，通過施工步序的時(shí)間任務(wù)項(xiàng)驅(qū)動(dòng)模型構(gòu)件，表達(dá)施工方案的虛擬建造過程[9，10]。利用AutodeskRevit、Navisworks軟件實(shí)現(xiàn)施工方案可視化設(shè)計(jì)[11]，具體方案如下：(1)通過Revit建立三維數(shù)字模型，每一構(gòu)件的屬性信息應(yīng)配置唯一的施工步序參數(shù)，導(dǎo)出NWC模型文件；(2)利用Excel編輯每一施工步序的時(shí)間任務(wù)項(xiàng)，具體包括任務(wù)名稱、任務(wù)類型、開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、ID序列號(hào)等，導(dǎo)出CSV文件；(3)通過Navisworks導(dǎo)入NWC模型文件和CSV時(shí)間任務(wù)項(xiàng)數(shù)據(jù)源文件，利用一定的自動(dòng)關(guān)聯(lián)規(guī)則，使得模型構(gòu)件與時(shí)間任務(wù)項(xiàng)一一對(duì)應(yīng)關(guān)聯(lián)，在Timeline虛擬仿真環(huán)境中進(jìn)行時(shí)間任務(wù)項(xiàng)驅(qū)動(dòng)模型的4D虛擬建造。圖1為基于BIM的施工方案可視化設(shè)計(jì)流程。同時(shí)，在BIM的4D虛擬仿真環(huán)境中，可以進(jìn)行實(shí)時(shí)交互的過程模擬，虛擬推演施工方案的過程，動(dòng)態(tài)檢查方案可行性以及存在的問題，優(yōu)化施工裝備、工藝等[12]。圖2為基于BIM的施工方案優(yōu)化流程。圖1基于BIM的施工方案可視化設(shè)計(jì)流程圖2基于BIM的施工方案優(yōu)化流程33D模型協(xié)同設(shè)計(jì)傾模型纏協(xié)同果設(shè)計(jì)戚原則陸：首直先根罰據(jù)施豈工現(xiàn)映場(chǎng)環(huán)棚境條譯件，寨建立控環(huán)境窯模型驕，形敵成虛皂擬真帳實(shí)的稅設(shè)計(jì)歉環(huán)境埋。然傅后建座立結(jié)口構(gòu)模改型，種將未摧施工租的結(jié)透構(gòu)物現(xiàn)對(duì)象配預(yù)設(shè)袋在已性有的團(tuán)施工裕環(huán)境芹中。若最后剖在環(huán)行境模希型的符作業(yè)夜空間揀允許類界限宋內(nèi)，陰結(jié)合饑結(jié)構(gòu)惜模型謝的施得工需喂要，慌在同型一設(shè)屋計(jì)環(huán)封境中要，進(jìn)奪行施掠工設(shè)臥施模覽型的曉可視羽化設(shè)神計(jì)和賞虛擬紋仿真配優(yōu)化邪，從廚而實(shí)追現(xiàn)施爐工方茅案的打模型仙協(xié)同聽設(shè)計(jì)骨效果凡。閱為了挑實(shí)現(xiàn)層隧道朗仰拱港與仰炮拱填時(shí)充施準(zhǔn)工方拐案設(shè)周計(jì)和遣可視眼化展披示，融需要糧利門用斤Au目to模de其sk律R葡ev大i他t遺軟件冷建立階以脫下澇3恩安個(gè)模恥型：亞環(huán)境砌模型竄包括賠隧道詢初期眨支護(hù)欄、前丘方拱袍底土悠石方欣；結(jié)摔構(gòu)模藥型包朝括仰臘拱、鬼仰拱微填充灶；施塑工設(shè)錢施?；判蜑楦苎龉岸Y與仰罰拱填吵充快偶速施達(dá)工臺(tái)牢車。良3.宜1何頭環(huán)境旅模型去隧道我初期再支護(hù)縮、前蜂方拱基底土日石方孔開挖繩，為著仰拱分與仰冬拱填竊充施賢工方易案的元前置源施工濫工序瓣。根紙據(jù)施荷工圖套芋級(jí)駱圍巖拐芋污b副型襯些砌斷陰面，旨考慮支施工繼工序符劃分彎原則遼，建尚立隧耍道初到期支趕護(hù)與屢拱底甩土石衰方模通型，傾如凡圖筍3柔所示捷。需盆要注聯(lián)意的洲是，醬初期更支護(hù)荒模型暢只需群具有隸靜態(tài)售的施雖工環(huán)餃境布盒置特棍征，諒不參廊與施徑工方悼案虛宰擬推燙演過報(bào)程。蒙而拱而底土結(jié)石方輝模型夸，需按要反調(diào)映出賤動(dòng)態(tài)弓開挖閑的過蜓程，雪要賦錄予施灰工步碌序參疊數(shù)，河構(gòu)件始的建彼模精危度采松用沿址隧道眠軸碧向羅6糖m穿一段阿的劃傷分原皺則。供圖繳3遷壺隧道羅初期碎支護(hù)架與拱鹿底土窩石方賞模型拘3.甩2木挪結(jié)構(gòu)初模型瞇根據(jù)制施工沸圖芋駕級(jí)圍脖巖訪芋父b絡(luò)型襯標(biāo)砌斷延面，膚考慮遵施工簡(jiǎn)工序龍劃分榮原則回，建前立隧烘道仰酷拱與著仰拱億填充幅模型撥，如袖圖疾4暈富所示搏。其純中，皇仰拱此的矮它邊墻臣高出血填充秒面性30串0m哭m債，仰巧拱填