BIM技術(shù)在隧道三維設計中的應用探索

BIM技術(shù)在隧道三維設計中的應用探索隧道專業(yè)2014年3月一

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況二

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線主要內(nèi)容三

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語一、總體概況1、BIM應用現(xiàn)狀近幾年，BIM技術(shù)已經(jīng)逐步在建筑、制造、電子等行業(yè)推廣使用，并帶來了革新性的變化，而鐵路隧道工程全生命周期的信息化程度仍舊處于非常低的水平。同時，隨著我國社會經(jīng)濟的穩(wěn)步推進，鐵路隧道工程已開始向低碳、環(huán)保、可持續(xù)的方向發(fā)展，且伴隨著國際同行業(yè)日益激烈的競爭與挑戰(zhàn)，將BIM技術(shù)應用于鐵路隧道工程中以提高企業(yè)核心競爭力是必然的發(fā)展方向。一、總體概況世界各國也相繼頒布了一系列相關(guān)標準和指南。一、總體概況目前，BIM技術(shù)在我國建筑領(lǐng)域已有不少應用實例，如鳥巢、上海中心、上海世博會中國館等，但在鐵路隧道領(lǐng)域中的應用研究工作尚處于探索階段。一、總體概況中國第一高樓“上海中心”一、總體概況2、依托工程及課題成貴線千斤塝隧道寶蘭客專石鼓山隧道一、總體概況2、依托工程及課題《基于BIM技術(shù)的鐵路隧道建設管理信息化技術(shù)研究》《基于BIM技術(shù)的鐵路隧道施工圖交付標準研究》一、總體概況3、階段成果總述三維設計理念提出三維建模技術(shù)突破BIM交付標準編制部分二維圖紙生成信息附加技術(shù)實現(xiàn)施工運營應用探索一

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語二、技術(shù)路線1、鐵路隧道工程BIM模型的特點可視化數(shù)字化多維化協(xié)調(diào)性可操作全過程二、技術(shù)路線2、軟件平臺選擇綜合考慮軟件性能、建模需求、施工模擬、運營維護等因素，選擇了達索系列軟件。二、技術(shù)路線2、軟件平臺選擇運營ENOVIA：協(xié)同管理平臺，負責全生命周4期內(nèi)信息協(xié)調(diào)和數(shù)據(jù)管理；施工：產(chǎn)品設計平臺，用于設計階段建立三維模型；CATIA3DELMIA：仿真應用平臺，用于施工階段的施工動態(tài)仿真、施組計劃；21設計3DVIA：三維展示平臺，用于運營階段。規(guī)劃二、技術(shù)路線3、總體規(guī)劃達索系列軟件在鐵路隧道工程中的應用總體規(guī)劃：項目啟動規(guī)劃設計施工運營維護三維設計土建結(jié)構(gòu)機電設備施工方案運營管理地質(zhì)有限元分析動態(tài)監(jiān)測巖土有限元分析隧道設計圖紙結(jié)構(gòu)有限元分析專業(yè)圖紙施工組織維修養(yǎng)護二維出圖數(shù)字交付設計文件三維隧道用戶手冊CATIAANSYS3DVIA/GISENOVIA

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語三、階段成果1、標準編制（1）資料調(diào)研課題組查閱了大量的相關(guān)書籍和論文。書籍：美國

NBIMS標準英國

(UK)BIM

標準澳大利亞

BIM標準行業(yè)標準《中國建筑信息模型標準框架研究》《設計企業(yè)BIM實施標準指南》《BIM總論》《美國國家BIM標準(NBIMS)第二版》《新加坡BIM指南》…美國聯(lián)邦總務局GSA標準美國陸軍工程兵團USACE標準業(yè)主標準三、階段成果（1）資料調(diào)研論文：《數(shù)字化隧道三維建模分析》《山東省文化中心項目BIM應用實踐》《市政工程設計中BIM技術(shù)的發(fā)展前景》《探討基于BIM的設計階段的流程優(yōu)化》《杭甬鐵路客運專線施工圖審核管理綜述及建議》…三、階段成果（2）標準簡介鐵路隧道BIM鐵路隧道BIM鐵路隧道BIM總則術(shù)語基本規(guī)定附錄附加說明交付要求二維標準三維標準三、階段成果（3）文件命名規(guī)則三、階段成果（4）結(jié)構(gòu)分解總體結(jié)構(gòu)三、階段成果（4）結(jié)構(gòu)分解洞

門三、階段成果（4）結(jié)構(gòu)分解暗

洞三、階段成果（4）結(jié)構(gòu)分解明洞附屬洞室輔助坑道三、階段成果2、三維建模三維地表模型三維地質(zhì)模型（1）建模思路三維選線各專業(yè)協(xié)同設計線路橋梁隧道專業(yè)BIM設計流程骨架繼承模型生成模板制作路基軌道通信信號機車……參數(shù)設置草圖繪制模板實例化三、階段成果（2）模型構(gòu)成洞門模型

明洞模型

暗洞模型防排水模型附屬洞室

輔助坑道模型

模型三、階段成果（3）洞門模型進口洞門草圖進口斜切洞門混凝土進口斜切洞門鋼筋三、階段成果（3）洞門模型出口斜切洞門出口斜切洞門鋼筋出口帽檐鋼筋細部三、階段成果（4）明洞模型明洞襯砌草圖邊坡開挖與支護草圖明洞參數(shù)（部分）三、階段成果出口明洞臨時邊仰坡防護、基底處理出口明洞襯砌、回填進口明洞鋼筋三、階段成果（5）暗洞洞身模型洞身模型草圖（Ve）洞身整體模型超前支護三、階段成果初期支護鋼筋網(wǎng)型鋼鋼架三、階段成果二襯模型二襯鋼筋仰拱回填三、階段成果（6）附屬洞室骨架信息噴砼和錨桿鋼筋網(wǎng)三、階段成果型鋼鋼架二襯混凝土二襯鋼筋三、階段成果直放站兼電纜余長腔型鋼鋼架骨架信息初噴和錨桿三、階段成果二襯鋼筋門框墻電纜槽三、階段成果電力照明箱變洞室骨架信息初噴和錨桿復噴三、階段成果二襯混凝土（多角度展示）三、階段成果后墻混凝土后墻鋼筋門框墻三、階段成果（7）輔助坑道（斜井）洞門端墻洞口擋墻洞口段整體模型三、階段成果鋼架單車道斜井襯砌草圖單車道斜井整體模型襯砌鋼筋三、階段成果雙車道斜井襯砌草圖雙車道斜井整體模型襯砌鋼筋三、階段成果（8）防排水洞口防排水集水井匯水池三、階段成果洞身防排水止水（條）帶盲管三、階段成果3、鐵路隧道工程功能模塊二次開發(fā)通過對鐵路隧道工程功能模塊的二次開發(fā)，可大幅度提高鐵路隧道工程BIM模型建立的速度和精度，為BIM技術(shù)在隧道專業(yè)中的應用提供有力的技術(shù)支持，保證后期應用研究的有序推進。目前隧道專業(yè)的二次開發(fā)工作已經(jīng)開始，正處于技術(shù)探索階段，取得了一定的技術(shù)成果。三、階段成果（1）標準化建模小導管定制界面鋼架定制界面三、階段成果（1）標準化建模二襯鋼筋定制界面三、階段成果（2）二維出圖襯砌斷面圖三、階段成果（2）二維出圖鋼架圖三、階段成果（2）二維出圖鋼筋圖三、階段成果（2）二維出圖進口正面圖進口縱斷面圖進口明暗分界斷面圖三、階段成果（2）二維出圖出口明暗分界斷面圖出口縱斷面圖出口正面圖三、階段成果（3）工程量統(tǒng)計擬實現(xiàn)正洞、輔助坑道、附屬洞室等工程量的自動統(tǒng)計，目前已初步實現(xiàn)了對初支鋼架的數(shù)量統(tǒng)計功能。三、階段成果（3）工程量統(tǒng)計進口開挖量統(tǒng)計出口開挖量統(tǒng)計三、階段成果（3）工程量統(tǒng)計進口圬工統(tǒng)計進口明洞工程數(shù)量統(tǒng)計出口明洞工程數(shù)量統(tǒng)計出口圬工統(tǒng)計三、階段成果（3）工程量統(tǒng)計整合工程量數(shù)據(jù)，根據(jù)常見表格方式輸出。洞口及明洞工程數(shù)量表（部分）

洞身工程數(shù)量表（部分）三、階段成果（4）信息附加目前實現(xiàn)對三維模型附加幾何、非幾何信息的手段主要包括：屬性附加、描述附加、參數(shù)展示、外部鏈接。屬性附加信息描述附加信息三、階段成果（4）信息附加參數(shù)附加信息外部鏈接附加信息三、階段成果4、施工模擬（1）模型拆分鐵路隧道設計模型需進一步處理才可應用于施工階段，處理工作主要包括模型切分、環(huán)境布置、資源配置和參數(shù)設置。超前小導管模型切分三、階段成果（1）模型拆分開挖體模型切分三、階段成果（1）模型拆分噴射混凝土鋼筋網(wǎng)型鋼鋼架初期支護模型切分三、階段成果（1）模型拆分拱墻段仰拱及溝槽二次襯砌模型切分三、階段成果（2）資源配置隧道模型施工動態(tài)模擬還需要按照實際施工情況配置人員、機具、設備等相關(guān)資源：隧道模型資源配置三、階段成果（3）

參數(shù)設置甘特圖（GanttChart）以圖示的方式通過活動列表和時間刻度形象地表示出石鼓山隧道的工序安排、銜接、持續(xù)時間等施工要素。施工甘特圖三、階段成果（3）

參數(shù)設置計劃評審技術(shù)（PERT）利用網(wǎng)絡分析制定計劃并對計劃予以評價，主要用于協(xié)調(diào)石鼓山隧道整個施工組

織

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劃

的

各

道

工序，合理安排人力、物力、時間、資金。施工模擬計劃評審技術(shù)三、階段成果（4）

動態(tài)模擬施工過程中進度管理施工動態(tài)模擬可以直觀、形象地展示出整個施工過程，并對施工過程中的人員、設備進行碰撞檢驗。施工過程中安全管理三、階段成果5、輕量化展示CATIA、DELMIA等原始模型的體量非常大，并且隨著模型精度的提高其體量呈倍數(shù)增長，例如30m長一段隧道洞身施工精度的模型可達到3G以上，如此體量的模型一般的計算機都難以運行。因此，模型的輕量化對現(xiàn)階段的計算機水平來水非常重要。課題組在綜合比選各類軟件及相關(guān)技術(shù)之后，最終采用3DVIA

Composer來實現(xiàn)模型的輕量化，如后所示。一

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