BIM輔助鐵路隧道施工方案優(yōu)化設(shè)計

HYPERLINK"/29714.html"BIM輔助鐵路路隧道施工工方案優(yōu)化化設(shè)計1概述隨著我國高速鐵鐵鐵路工程程建設(shè)設(shè)快速發(fā)發(fā)展，尤尤其是鐵鐵路隧隧道施工工高標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化建建設(shè)，傳傳統(tǒng)的隧隧道仰仰拱與仰仰拱填填充施工工工藝藝不能滿滿足隧隧道施工工技術(shù)術(shù)的發(fā)展展，以以及人們們對仰仰拱混凝凝土外外觀質(zhì)量量、結(jié)結(jié)構(gòu)尺寸寸、線線形控制制、施施工高效效的需需求。目目前，在在鐵路礦礦山法法復(fù)合式式襯砌砌隧道施施工中中，仰拱拱與仰仰拱填充充多采采用傳統(tǒng)統(tǒng)的拼拼裝小模模板的的施工工工藝，存存在人工工安裝裝費用高高、設(shè)設(shè)備工裝裝低、施施工質(zhì)量量低等等問題，并并且且施工進(jìn)進(jìn)度難難以保障障，嚴(yán)嚴(yán)重影響響工期期，常常常導(dǎo)致致隧道掌掌子面面開挖安安全步步距超標(biāo)標(biāo)、影影響防水水板和和二次襯襯砌等等后續(xù)工工序的的結(jié)構(gòu)銜銜接質(zhì)質(zhì)量和進(jìn)進(jìn)度等等問題[1]。因此，仰仰仰拱與仰仰拱填填充成為為制約約隧道高高質(zhì)量量快速施施工的的控制性性工序序。BIM技術(shù)是以以以3D數(shù)字模型型為為基礎(chǔ)，以以三三維模型型的平平、立、剖剖等等視圖聯(lián)聯(lián)動設(shè)設(shè)計方式式，取取代了傳傳統(tǒng)的的單視圖圖線條條式設(shè)計計，以以“所見即所所得得冶的形形式，把把三維的的設(shè)計計思考變變成可可見的立立體實實物，提提供真真正的三三維方方案可視視化設(shè)設(shè)計環(huán)境[2，3]。利用BIM模型，通通過過虛擬現(xiàn)現(xiàn)實技技術(shù)對方方案進(jìn)進(jìn)行全方方互動動性的直直觀展展現(xiàn)，推推敲方方案的合合理性性，提供供在4D虛擬仿真真環(huán)環(huán)境中展展示方方案的方方法與與流程[4，5]。針對現(xiàn)狀問題，結(jié)結(jié)合施工工序序管理需求，利利用BIM技術(shù)可視化化、協(xié)同性、模模擬性、優(yōu)化化性等手段，開開展隧道仰拱拱與仰拱填充充快速施工裝裝備與工藝設(shè)設(shè)計，具有重重要的探索應(yīng)應(yīng)用價值。2基于BIMM的施工工方案案設(shè)計原原理傳統(tǒng)的施工方案案案深化設(shè)設(shè)計，是是在二維維的施施工圖上上想象象構(gòu)思，利利用用以往的的施工工經(jīng)驗，主主觀觀選擇施施工方方案的裝裝備、工工藝等。但但往往往存在在裝備備選型不不合適適、工藝藝繁瑣瑣或可行行性差差，以及及簡單單的“錯、漏、碰碰碰冶等深深化設(shè)設(shè)計圖紙紙問題題[6]。然而，BIM的3D可視化設(shè)設(shè)計計環(huán)境和4D虛擬仿真真環(huán)環(huán)境，為為施工工方案的的裝備備、工藝藝的設(shè)設(shè)計優(yōu)化化、可可行性驗驗證提提供了技技術(shù)途途徑。實現(xiàn)施工方案的的的3D可視化和4D虛擬仿真真的的基礎(chǔ)，是是建建立能真真實描描述施工工方案案的三維維數(shù)字字模型[7，8]，包括環(huán)環(huán)境境模型、結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)模型和和施工工設(shè)施模模型。其其中，環(huán)環(huán)境模模型是施施工方方案的虛虛擬布布置場地地、前前置及后后置施施工工序序等環(huán)環(huán)境影響響因素素。結(jié)構(gòu)構(gòu)模型型是施工工方案案虛擬建建造的的工程結(jié)結(jié)構(gòu)實實體物。施施工工設(shè)施模模型是是施工方方案采采用的機(jī)機(jī)械設(shè)設(shè)備、模模板、模模具等作作業(yè)設(shè)設(shè)施，是BIM輔助施工工方方案設(shè)計計的關(guān)關(guān)鍵。依依據(jù)模模型構(gòu)件件的施施工動態(tài)態(tài)邏輯輯關(guān)系，通通過過施工步步序的的時間任任務(wù)項項驅(qū)動模模型構(gòu)構(gòu)件，表表達(dá)施施工方案案的虛虛擬建造造過程程[9，10]。利用AutoddeeskRRReviit、Naviissworrkss軟件實現(xiàn)現(xiàn)施施工方案案可視視化設(shè)計[11]]，具體方方案案如下：：(1)通過Reeevit建立三維維數(shù)數(shù)字模型型，每每一構(gòu)件件的屬屬性信息息應(yīng)配配置唯一一的施施工步序序參數(shù)數(shù)，導(dǎo)出NWC模型文件件；；(2)利用EEExceel編輯每一一施施工步序序的時時間任務(wù)務(wù)項，具具體包括括任務(wù)務(wù)名稱、任任務(wù)務(wù)類型、開開始始時間、結(jié)結(jié)束束時間、ID序列號等等，導(dǎo)導(dǎo)出CSV文件；(3)通過Naaavisswoorks導(dǎo)入NWC模型文件件和CSV時間任務(wù)務(wù)項項數(shù)據(jù)源源文件件，利用用一定定的自動動關(guān)聯(lián)聯(lián)規(guī)則，使使得得模型構(gòu)構(gòu)件與與時間任任務(wù)項項一一對對應(yīng)關(guān)關(guān)聯(lián)，在Timeelline虛擬仿真真環(huán)環(huán)境中進(jìn)進(jìn)行時時間任務(wù)務(wù)項驅(qū)驅(qū)動模型型的4D虛擬建造造。圖圖1為基于BIM的施工方方案案可視化化設(shè)計計流程。同時，在BIMMM的4D虛擬仿真真環(huán)環(huán)境中，可可以以進(jìn)行實實時交交互的過過程模模擬，虛虛擬推推演施工工方案案的過程程，動動態(tài)檢查查方案案可行性性以及及存在的的問題題，優(yōu)化化施工工裝備、工工藝藝等[12]]。圖2為基于BIM的施工方方案案優(yōu)化流流程。圖1基于BIIM的施工方案案可可視化設(shè)計計計流程圖2基于BIIM的施工方案案優(yōu)優(yōu)化流程33D模型協(xié)協(xié)協(xié)同設(shè)計計模型協(xié)同設(shè)計原原原則：首首先根根據(jù)施工工現(xiàn)場場環(huán)境條條件，建建立環(huán)境境模型型，形成成虛擬擬真實的的設(shè)計計環(huán)境。然然后后建立結(jié)結(jié)構(gòu)模模型，將將未施施工的結(jié)結(jié)構(gòu)物物對象預(yù)預(yù)設(shè)在在已有的的施工工環(huán)境中中。最最后在環(huán)環(huán)境模模型的作作業(yè)空空間允許許界限限內(nèi)，結(jié)結(jié)合結(jié)結(jié)構(gòu)模型型的施施工需要要，在在同一設(shè)設(shè)計環(huán)環(huán)境中，進(jìn)進(jìn)行行施工設(shè)設(shè)施模模型的可可視化化設(shè)計和和虛擬擬仿真優(yōu)優(yōu)化，從從而實現(xiàn)現(xiàn)施工工方案的的模型型協(xié)同設(shè)設(shè)計效效果。為了實現(xiàn)隧道仰仰仰拱與仰仰拱填填充施工工方案案設(shè)計和和可視視化展示示，需需要利用AutooddeskkRReviit軟件建立立以以下3個模型：：環(huán)環(huán)境模型型包括括隧道初初期支支護(hù)、前前方拱拱底土石石方；；結(jié)構(gòu)模模型包包括仰拱拱、仰仰拱填充充；施施工設(shè)施施模型型為仰拱拱與仰仰拱填充充快速速施工臺臺車。3.1環(huán)境模模模型隧道初期支護(hù)、前前方拱底土石石方開挖，為為仰拱與仰拱拱填充施工方方案的前置施施工工序。根根據(jù)施工圖芋芋級圍巖芋b型襯砌斷面面，考慮施工工工序劃分原原則，建立隧隧道初期支護(hù)護(hù)與拱底土石石方模型，如如圖3所示。需要要注意的是，初初期支護(hù)模型型只需具有靜靜態(tài)的施工環(huán)環(huán)境布置特征征，不參與施施工方案虛擬擬推演過程。而而拱底土石方方模型，需要要反映出動態(tài)態(tài)開挖的過程程，要賦予施施工步序參數(shù)數(shù)，構(gòu)件的建建模精度采用用沿隧道軸向向6m一段的劃分分原則。圖3隧道初期期支護(hù)護(hù)與拱底底土石方方模型型3.2結(jié)構(gòu)模模模型根據(jù)施工圖芋級級級圍巖芋b型襯砌斷斷面面，考慮慮施工工工序劃劃分原原則，建建立隧隧道仰拱拱與仰仰拱填充充模型型，如圖4所示。