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。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。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。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，以及簡單的錯(cuò)、漏、碰冶等深化設(shè)計(jì)圖紙問題。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，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。慣利用錄Au需to些de獅sk卷Re眉vi繡t喜、決Na憐vi演sw掃or句ks下軟件艦實(shí)現(xiàn)訓(xùn)施工槽方案截可視法化設(shè)貍計(jì)，識(shí)具體恢方案林如下樹：冊(cè)(1頸)胸通過頸Re巴vi廟t撕建立勤三維唯數(shù)字眠模型倦，每通一構(gòu)削件的寨屬性慶信息晝應(yīng)配詠置唯歐一的藍(lán)施工拜步序窩參數(shù)嚼，導(dǎo)踐出支NW敞C時(shí)模型尸文件供;福(2濫)毛利用底Ex瓦ce羊l倒編輯降每一廉施工嶄步序拖的時(shí)貓間任灣務(wù)項(xiàng)饅，具乘體包俘括任拋務(wù)名懲稱、扔任務(wù)葉類型漿、開我始時(shí)口間、裝結(jié)束叮時(shí)間休、談ID兔序列伸號(hào)等冠，導(dǎo)臺(tái)出怕CS必V派文件歉;財(cái)(3慮)戴通過攜Na備vi青sw董or兄ks昆導(dǎo)入愉NW慨C使模型利文件源和憐CS葡V蹈時(shí)間瓜任務(wù)農(nóng)項(xiàng)數(shù)際據(jù)源圣文件完，利山用一說定的安自動(dòng)攏關(guān)聯(lián)權(quán)規(guī)則勸，使真得模批型構(gòu)換件與奪時(shí)間取任務(wù)理項(xiàng)一非一對(duì)討應(yīng)關(guān)確聯(lián)，教在地Ti骨me煮li渣ne遞虛擬淺仿真斥環(huán)境欣中進(jìn)聾行時(shí)萬間任賤務(wù)項(xiàng)但驅(qū)動(dòng)瀉模型漏的臂4D現(xiàn)虛擬縱建造恩。圖晨1擱為基恨于亮BI喂M屋的施遭工方上案可呆視化豪設(shè)計(jì)惕流程暴。知同時(shí)耀，在撓BI啟M關(guān)的盟4D元虛擬糟仿真市環(huán)境雅中，獵可以槍進(jìn)行表實(shí)時(shí)炭交互牛的過瀉程模統(tǒng)擬，枝虛擬舞推演筒施工閑方案順的過蒜程，竟動(dòng)態(tài)識(shí)檢查踩方案刷可行巷性以萄及存?zhèn)€在的救問題屯，優(yōu)證化施戰(zhàn)工裝敏備、忠工藝廢等。扁圖忙2命為基跨于弦BI絹M異的施幟工方攜案優(yōu)霞化流膠程途圖壘1尤基于弄BI幅M群的施器工方乓案可鳴視化王設(shè)計(jì)納流程村圖者2繁基于燃BI填M柄的施予工方此案優(yōu)衣化流述程雀3縫、障3D改模型踢協(xié)同網(wǎng)設(shè)計(jì)描模型鑒協(xié)同器設(shè)計(jì)裁原則護(hù)：首屯先根倡據(jù)施幕工現(xiàn)遲場(chǎng)環(huán)施境條籮件，敘建立夠環(huán)境牌模型爆，形污成虛褲擬真著實(shí)的赴設(shè)計(jì)壓環(huán)境耐。然塌后建蹈立結(jié)胡構(gòu)模陰型，慶將未賴施工暴的結(jié)叨構(gòu)物哪對(duì)象飾預(yù)設(shè)能在已騰有的谷施工會(huì)環(huán)境欠中。貴最后若在環(huán)賀境模禿型的涌作業(yè)佩空間買允許正界限嗚內(nèi)，孔結(jié)合末結(jié)構(gòu)乒模型而的施娛工需茫要，紐在同蘋一設(shè)襯計(jì)環(huán)箱境中嫂，進(jìn)裳行施茶工設(shè)汁施模葡型的泛可視畝化設(shè)更計(jì)和待虛擬逗仿真莊優(yōu)化艷，從賞而實(shí)餐現(xiàn)施臣工方蒸案的社模型工協(xié)同擱設(shè)計(jì)既效果妹。殿為了劃實(shí)現(xiàn)遷隧道若仰拱堡與仰掀拱填燦充施味工方赤案設(shè)令計(jì)和聰可視櫻化展挺示，再需要羞利用遍Au姜to傅de監(jiān)sk盟Re堤vi惑t賊軟件插建立旬以下對(duì)3螞個(gè)模陜型：瞎環(huán)境濕模型枝包括花隧道羊初期督支護(hù)慚、前肢方拱恰底土叔石方為;完結(jié)構(gòu)鐘模型碰包括筒仰拱叛、仰撇拱填軟充且;晶施工蓄設(shè)施舅模型牢為仰齊拱與逗仰拱潮填充愿快速流施工送臺(tái)車械。謝3.呢1.棚環(huán)境欠模型判隧道撓初期答支護(hù)災(zāi)、前榨方拱蓮底土報(bào)石方稈開挖網(wǎng)，為濟(jì)仰拱冊(cè)與仰逐拱填功充施傳工方槍案的悠前置賠施工點(diǎn)工序礦。根姑據(jù)施正工圖戰(zhàn)芋級(jí)棟圍巖撞芋鑄b剃型襯惠砌斷隱面，佛考慮柄施工養(yǎng)工序往劃分吃原則榮，建美立隧茅道初諸期支親護(hù)與良拱底茂土石窩方模恩型，史如圖院3臭所示沃。需凈要注柳意的很是，莫初期翼支護(hù)劇模型私只需宇具有名靜態(tài)智的施斯工環(huán)螞境布篩置特?fù)嵴?，撇不參撲與施顛工方兩案虛丘擬推偶演過罩程。殘而拱筆底土裕石方君模型量，至需要鴨反映債出動(dòng)堅(jiān)態(tài)開畝挖的杜過程姑，要倘賦予粒施工梯步序猴參數(shù)辰，構(gòu)萍件的秧建模外精度犬采用磁沿隧邁道軸沖向僵6m表一段經(jīng)的劃裹分原柏則。碌圖弱3液隧道青初期洽支護(hù)吊與拱蛾底土仆石方停模型透3.句2.陪結(jié)構(gòu)響模型濫根據(jù)勺施工妥圖芋捏級(jí)圍伴巖芋旗b姿型襯秘砌斷假面，書考慮堪施工既工序藍(lán)劃分拾原則污，建辭立隧淺道仰憲拱與按仰拱追填充聞模型不，如許圖線4葉所示宮。其劈中，我仰拱殘的矮拒邊墻誕高出桿填充伏面柴30骨0m杯m模，仰拾拱填零充預(yù)換留中斥心蓋破板溝稀，仰湖拱采津用持C3居0尼混凝如土，哪仰拱夏填充炕采用鄰C2者0耐混凝腫土，奮兩者米相對(duì)已獨(dú)立在澆筑獄。模秧型構(gòu)巡件賦測(cè)予施意工步阿序參辮數(shù)，棄建模姻精度肺采用牧沿隧耀道軸趣向第6m腔一段穗的劃怕分原渾則。邁圖慧4女隧道征仰拱繳與仰手拱填仰充模碌型棍3.資3.禮施工固設(shè)施錯(cuò)模型妖隧道院仰拱精與仰鋤拱填視充施嬸工方旋案的疊施工似設(shè)施丸模型提，是悠指仰吩拱與憐仰拱涌填充柿快速撕施工騙臺(tái)車哭(寧簡稱撫仰拱后(B催IM拿設(shè)計(jì)捉)娃臺(tái)車再)勤設(shè)計(jì)蒙，主兩要包洞括模熄板系鍋統(tǒng)與疑行走祖系統(tǒng)漆兩部肅分設(shè)悄備。講由翻衡轉(zhuǎn)組陳合式旱仰拱碑模板不、端壘頭模瀉板、或中心浴水溝芒模板妄構(gòu)成份的整胞體式?jīng)r模板岡系統(tǒng)痕;魂由一矩對(duì)自明行式耐桁架缺梁組族成的仇獨(dú)立嶼行走互系統(tǒng)氣。如招圖朽5翅所示甘。穩(wěn)圖默5事仰拱芬臺(tái)車賭模型搬仰拱南模板旬設(shè)計(jì)邪為左執(zhí)右兩名幅翻刪轉(zhuǎn)式餐組合乎鋼板帥，模念板沿恢隧道路軸向耍的長睡度為溉6m錘，由厚固定遙部分服(夾與剛馬性骨盟架剛傭接跟)沾和活蓄動(dòng)部茅分鉸蘿接組搭成，匠安裝委、定扛位、醋拆除本操作親簡便合快捷禾，尤描其減西少了冷固定箱部分鏟鋼板畫本身僑變形奸損傷巨，可盛很好劃地保裹證仰溉拱矮惑邊墻差線形含控制拍。揭端頭偽模板誕由鋼丘板和旋型鋼判梁組掠成，予與仰敏拱模屑板和認(rèn)中心霞水溝晉模板東活動(dòng)罷連接煩，同蘋時(shí)在壽移動(dòng)折運(yùn)載旱模架腹系統(tǒng)脾時(shí)，菠使模牽板系召統(tǒng)形頂成為息一個(gè)寒整體鋪，定堅(jiān)位準(zhǔn)本確，澇移動(dòng)年就位嗎快捷物。閣獨(dú)立凈行走轎系統(tǒng)舟的動(dòng)盞力設(shè)窮備包嗚括電鎖葫蘆窩和卷膏揚(yáng)機(jī)群(遮固定命在后帆支座閘上秤)腸，由赤1財(cái)對(duì)桁般架梁扒為模致架系稀統(tǒng)提稅供滑竟行軌連道。藝4桐、喪4D丟虛擬淹施工淺4.待1.浙建立為虛擬炸仿真兇環(huán)境紋通過復(fù)Au慘to庭de我sk在Na戰(zhàn)vi攜sw震or節(jié)ks體導(dǎo)入矛模型汽NW撲C絲文件點(diǎn)，得小到虛站擬仿肥真環(huán)貞境下坐的模蜂型。拘利用增Ti嘗me鬧li蜂ne點(diǎn)r餡模塊疊添加勝施工兵步序容時(shí)間澡任務(wù)興項(xiàng)數(shù)瘦據(jù)源磨CS恐V筍文件終，生葬成虛董擬環(huán)黎境下鄭的時(shí)未間任影務(wù)項(xiàng)共，并歲使用繭規(guī)則買自動(dòng)省附著龜于模把型，它使得津每一俗施工始步序貓的時(shí)印間任齡務(wù)項(xiàng)班與模呀型構(gòu)皺件一聚一對(duì)嘗應(yīng)。抵模型右賦予怖時(shí)間折屬性趕后，屑生成貴虛擬摘仿真秧環(huán)境郵下由鏈時(shí)間往驅(qū)動(dòng)寄的球4D盞動(dòng)態(tài)狂模型拾，從笨而可凱進(jìn)行番施工凝方案晉的虛庸擬推店演。欲4.免2.激4D是施工絕方案綢演示毅(括圖架6)襖隧道梢仰拱扣與仰筋拱填勉充施起工方嘴案的介施工席步序獅模擬電過程舊，具對(duì)體如炭下：拴(1蛾)詳測(cè)量副放樣崇，模蠶架系童統(tǒng)就陣位醋(曲圖液6(于a)跨、圖題6(掛g)蠢);致(2鐵)拉卷揚(yáng)遵機(jī)驅(qū)煌動(dòng)桁蒙架梁安向前理行走呈至下撤一循這環(huán)位生置湖;奇澆筑鑒仰拱覆混凝尖土狼(給圖量6(奪b)躁);拌(3理)貿(mào)手葫共蘆起樂吊、徒上翻漂仰拱跌壓模餅活動(dòng)員板釀(澆圖蓮6(姜c)澡);大(4酬)悄澆筑殺仰拱洪填充由(掙圖搞6(摘d)存);豬(5艇)米電葫厚蘆起新吊端祖頭梁國、整清體模塊架向包前滑燃移肝6m丟，前鬧方隧游底砟院石開茫挖蛙(緣圖依6(嗎e)暴);突(6肌)夾電葫撞蘆下軌放端饑頭梁僻，手首葫蘆梨下翻碎仰拱策壓模未活動(dòng)美板嗓(遼圖擦6(脖f)概)三。肉圖戶6姜施工出方案完演示腳4.常3.逢效果等評(píng)價(jià)楊仰拱餡模板蛛設(shè)計(jì)秀為翻怨轉(zhuǎn)式修組合蒙鋼板旁，由墾固定匙部分陶和活鉆動(dòng)部涉分鉸升接組粱成，亮實(shí)現(xiàn)脹仰拱脈與仰予拱填使充連步續(xù)循愁環(huán)澆浩筑，米保證期仰拱辨矮邊零墻澆尊筑質(zhì)抵量和腔線形拿控制橡。端望頭模奇板依瓦據(jù)仰劇拱與舉仰拱旦填充踐的結(jié)色構(gòu)尺螞寸進(jìn)朵行設(shè)哲計(jì)，銳模板星底與倚仰拱潔中埋站式止究水帶逮位置監(jiān)、形抓狀一剖致，伸便于捉固定希中埋炒式止畫水帶柜，模紛板頂陷與仰臥拱填筋充面圾高程獄一致吸，可報(bào)控制闖仰拱描填充迅澆筑條高程鞠。韻利用購端頭夏模架脫固定擇仰拱漆模架且和中和心水淹溝模秀架，酸組成升可拆杏卸式殿整體擁模板只系統(tǒng)卷，依選托獨(dú)宿立的保機(jī)械祥動(dòng)力澤行走兔設(shè)備濟(jì)，一連次快稼速循葬環(huán)移耗動(dòng)、塊精確受定位窯，縮圈短支藍(lán)模時(shí)墾間，受避免款人工市操作返誤差撓，保兄證洞秧內(nèi)交釀通。委仰拱瑞作業(yè)丸面分濤為兩顆個(gè)作念業(yè)區(qū)瘡流水殃施工委，一額是仰理拱底飲部開蠟挖況(再必要菊時(shí)綁攀扎仰博拱鋼天筋萄)沈作業(yè)發(fā)區(qū)，禮二是裹仰拱黃與仰竹拱填快充連遍續(xù)澆費(fèi)筑作擱業(yè)區(qū)歪，大終大縮攪短了唇循環(huán)黃作業(yè)音時(shí)間蒼。毅5宜、結(jié)側(cè)論窮(1亮)木利用縮BI獄M皺技術(shù)割的罰3D鼓可視?；O(shè)貸計(jì)環(huán)敞境和奧4D責(zé)虛擬界仿真趙環(huán)境也，建樓立了聰BI苗M孕輔助吧施工囑方案樹可視趴化設(shè)沸計(jì)和稻虛擬錢推演暴的方吳法和螺流程貢。塌(2輔)B非IM軍輔助幣施工劉方案平的三色維數(shù)薦字模陵型設(shè)祖計(jì)，止包括囑環(huán)境政模