BIM辅助铁路隧道施工方案优化设计

HYPERLINK"/29714.html"BIM辅助铁路路隧道施工工方案优化化设计1概述随着我国高速铁铁铁路工程程建设设快速发发展，尤尤其是铁铁路隧隧道施工工高标标准化建建设，传传统的隧隧道仰仰拱与仰仰拱填填充施工工工艺艺不能满满足隧隧道施工工技术术的发展展，以以及人们们对仰仰拱混凝凝土外外观质量量、结结构尺寸寸、线线形控制制、施施工高效效的需需求。目目前，在在铁路矿矿山法法复合式式衬砌砌隧道施施工中中，仰拱拱与仰仰拱填充充多采采用传统统的拼拼装小模模板的的施工工工艺，存存在人工工安装装费用高高、设设备工装装低、施施工质量量低等等问题，并并且且施工进进度难难以保障障，严严重影响响工期期，常常常导致致隧道掌掌子面面开挖安安全步步距超标标、影影响防水水板和和二次衬衬砌等等后续工工序的的结构衔衔接质质量和进进度等等问题[1]。因此，仰仰仰拱与仰仰拱填填充成为为制约约隧道高高质量量快速施施工的的控制性性工序序。BIM技术是以以以3D数字模型型为为基础，以以三三维模型型的平平、立、剖剖等等视图联联动设设计方式式，取取代了传传统的的单视图图线条条式设计计，以以“所见即所所得得冶的形形式，把把三维的的设计计思考变变成可可见的立立体实实物，提提供真真正的三三维方方案可视视化设设计环境[2，3]。利用BIM模型，通通过过虚拟现现实技技术对方方案进进行全方方互动动性的直直观展展现，推推敲方方案的合合理性性，提供供在4D虚拟仿真真环环境中展展示方方案的方方法与与流程[4，5]。针对现状问题，结结合施工工序序管理需求，利利用BIM技术可视化化、协同性、模模拟性、优化化性等手段，开开展隧道仰拱拱与仰拱填充充快速施工装装备与工艺设设计，具有重重要的探索应应用价值。2基于BIMM的施工工方案案设计原原理传统的施工方案案案深化设设计，是是在二维维的施施工图上上想象象构思，利利用用以往的的施工工经验，主主观观选择施施工方方案的装装备、工工艺等。但但往往往存在在装备备选型不不合适适、工艺艺繁琐琐或可行行性差差，以及及简单单的“错、漏、碰碰碰冶等深深化设设计图纸纸问题题[6]。然而，BIM的3D可视化设设计计环境和4D虚拟仿真真环环境，为为施工工方案的的装备备、工艺艺的设设计优化化、可可行性验验证提提供了技技术途途径。实现施工方案的的的3D可视化和4D虚拟仿真真的的基础，是是建建立能真真实描描述施工工方案案的三维维数字字模型[7，8]，包括环环境境模型、结结构构模型和和施工工设施模模型。其其中，环环境模模型是施施工方方案的虚虚拟布布置场地地、前前置及后后置施施工工序序等环环境影响响因素素。结构构模型型是施工工方案案虚拟建建造的的工程结结构实实体物。施施工工设施模模型是是施工方方案采采用的机机械设设备、模模板、模模具等作作业设设施，是BIM辅助施工工方方案设计计的关关键。依依据模模型构件件的施施工动态态逻辑辑关系，通通过过施工步步序的的时间任任务项项驱动模模型构构件，表表达施施工方案案的虚虚拟建造造过程程[9，10]。利用AutoddeeskRRReviit、Naviissworrkss软件实现现施施工方案案可视视化设计[11]]，具体方方案案如下：：(1)通过Reeevit建立三维维数数字模型型，每每一构件件的属属性信息息应配配置唯一一的施施工步序序参数数，导出NWC模型文件件；；(2)利用EEExceel编辑每一一施施工步序序的时时间任务务项，具具体包括括任务务名称、任任务务类型、开开始始时间、结结束束时间、ID序列号等等，导导出CSV文件；(3)通过Naaavisswoorks导入NWC模型文件件和CSV时间任务务项项数据源源文件件，利用用一定定的自动动关联联规则，使使得得模型构构件与与时间任任务项项一一对对应关关联，在Timeelline虚拟仿真真环环境中进进行时时间任务务项驱驱动模型型的4D虚拟建造造。图图1为基于BIM的施工方方案案可视化化设计计流程。同时，在BIMMM的4D虚拟仿真真环环境中，可可以以进行实实时交交互的过过程模模拟，虚虚拟推推演施工工方案案的过程程，动动态检查查方案案可行性性以及及存在的的问题题，优化化施工工装备、工工艺艺等[12]]。图2为基于BIM的施工方方案案优化流流程。图1基于BIIM的施工方案案可可视化设计计计流程图2基于BIIM的施工方案案优优化流程33D模型协协协同设计计模型协同设计原原原则：首首先根根据施工工现场场环境条条件，建建立环境境模型型，形成成虚拟拟真实的的设计计环境。然然后后建立结结构模模型，将将未施施工的结结构物物对象预预设在在已有的的施工工环境中中。最最后在环环境模模型的作作业空空间允许许界限限内，结结合结结构模型型的施施工需要要，在在同一设设计环环境中，进进行行施工设设施模模型的可可视化化设计和和虚拟拟仿真优优化，从从而实现现施工工方案的的模型型协同设设计效效果。为了实现隧道仰仰仰拱与仰仰拱填填充施工工方案案设计和和可视视化展示示，需需要利用AutooddeskkRReviit软件建立立以以下3个模型：：环环境模型型包括括隧道初初期支支护、前前方拱拱底土石石方；；结构模模型包包括仰拱拱、仰仰拱填充充；施施工设施施模型型为仰拱拱与仰仰拱填充充快速速施工台台车。3.1环境模模模型隧道初期支护、前前方拱底土石石方开挖，为为仰拱与仰拱拱填充施工方方案的前置施施工工序。根根据施工图芋芋级围岩芋b型衬砌断面面，考虑施工工工序划分原原则，建立隧隧道初期支护护与拱底土石石方模型，如如图3所示。需要要注意的是，初初期支护模型型只需具有静静态的施工环环境布置特征征，不参与施施工方案虚拟拟推演过程。而而拱底土石方方模型，需要要反映出动态态开挖的过程程，要赋予施施工步序参数数，构件的建建模精度采用用沿隧道轴向向6m一段的划分分原则。图3隧道初期期支护护与拱底底土石方方模型型3.2结构模模模型根据施工图芋级级级围岩芋b型衬砌断断面面，考虑虑施工工工序划划分原原则，建建立隧隧道仰拱拱与仰仰拱填充充模型型，如图4所示。