超大直径盾构隧道智能建造（可编辑）

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超大直径盾构隧道”

智能建造12组织架构及应用环境3智能建造应用4应用创新及成效5总结展望目 录1.1

项目概况海珠湾隧道工程是广州南站快速通道的北段工程，属广东省、广州市重点项目，已纳入《广东省高速公路网规划（2020—2035年）》和广州市“攻城拔寨”项目计划。项目跨越海珠区和番禺区，北接现状东晓南高架，南至南浦大道南侧，以盾构隧道下穿珠江沥滘水道、洛溪岛及三枝香水道，往南以暗埋隧道穿过南浦大道，然后接出地面与南段工程桥梁衔接。项目长约4.35公里，双向6车道，总投资116.8亿元，建安造价约37.1亿元，于2020年开工建设。海珠湾隧道工程路线方案1.2

项目特点及难点多：施工工法多，工序交叉多，征拆量多高：工程建设意义重大，外界关注度高，项目目标定位高大：盾构开挖断面大，明挖隧道宽度、深度大险：风险源密集，施工风险高难：施工环境复杂，施工控制因素多、施工难度大Ø8.88

广州地铁18号线万顷沙-冼村段Ø6.66

广州地铁12号线官洲站至大学城北站Ø13.65

珠三角城际琶洲支线Ø15.07

海珠湾隧道工程Ø8.88

广州地铁18号线番禺广场-陈头岗段Ø13.32深江铁路珠江口隧道Ø11.67

广州地铁4号线南延段南沙客运港站⬛

盾构管片外径14.5m，隧道开挖直径15.07m，开挖断面178.4㎡，为广州目前最大直径盾构隧道，

被业界称为“广州第一盾”。大1.2

项目特点及难点一、盾构开挖断面大，明挖隧道宽度、深度大1.2

项目特点及难点 大一、盾构开挖断面大，明挖隧道宽度、深度大⬛

两端明挖隧道最大宽度73m、深31m，淤泥层厚度最大达21m，临近河道，地下水丰富、施工中易发生突水突泥、地层沉降过大等灾害。明挖隧道施工示意图⬛

盾构隧道穿越三枝香水道（205m）

、沥滘水道（425m），穿越F236

、F237断裂带，在洛溪岛正穿绿岛幼儿园、沿江路桥梁、洛溪水闸、天橙传媒、洛溪小学、洛溪村民房等，在南洲正交下穿直径2m污水管、中化广东园区等，穿越风险源多，风险控制难度大。11.28m425m18.5m205m205m险项目施工风险源1.2

项目特点及难点二、风险源密集，施工风险高⬛

盾构机穿越中核商务大厦、中化广东园区等建筑物，侵入隧道限界7-9m的桩基多达一百余根。为避免大拆大建，对既有建筑物进行原位保护的前提下，进行国内首次超大直径盾构大规模磨群桩施工，地层沉降要求高，控制因素多，施工难度大。盾构下穿既有建筑物示意图难1.2

项目特点及难点三、施工环境复杂，施工控制因素多、施工难度大东晓南既有高架桥南环既有高架桥1.2

项目特点及难点 难三、施工环境复杂，施工控制因素多、施工难度大⬛

须拆除东晓南既有高架桥415m，复建800m；须拆除并改建南环既有高架桥120m及匝道1处。工点位于市区主干道，临近高层小区，场地狭小，临近地铁2号线和广佛线，管线密集，施工不能阻断交通及商业运营。桥梁快拆、快建控制因素多、施工难度大。三滘河现状环城高速拆除重建范围多桥梁明挖法隧道盾构法隧道路基1.2

项目特点及难点四、施工工法多，工序交叉多，征拆量多⬛

项目包含盾构法、明挖法、桥梁法、路基、顶管法等工法多；隧道内部结构、联络通道、机电、装修等工程同步作业，组织协调事项多，施工筹划要求高、难度大。多⬛

项目在番禺区需征拆22户宅基地，拆除东乡村民房63栋等；在海珠区须征拆大干围工业园、星群药业相关建筑等；在东晓南路、南洲路、丰收路、浦华路等路段需迁改的管线多，迁改工作繁重，组织协调难度大。番禺区征拆地块示意图1.2

项目特点及难点四、施工工法多，工序交叉多，征拆量多高争创詹天佑奖创建省部级科技示范工程创建省部级绿色施工示范工程广州地区超大直径盾构隧道工程标杆广东省建设工程优质工程奖创建广东省平安百年示范项目创建广东省绿色公路示范项目⬛

工程建设意义重大打通广州中心城区与广州南站枢纽快速连通的重要通道；落实粤港澳大湾区国家战略，完善骨架网络与地区综合运输体系。⬛

外界关注度高Ø

多次被央视、人民网、羊城晚报、广州日报等众多新闻媒体报道，外界关注度高。⬛

项目目标定位高创建省部级“平安”工地1.2

项目特点及难点五、工程建设意义重大，外界关注度高，项目目标定位高1项目简介23智能建造应用4应用创新及成效5总结展望目 录中国电建贵阳勘测设计研究院有限公司聚焦转型业务，专注城建领域，围绕“数字城建”目标，打造数字技术为基础的数字交通、数字结构及数字管网等专业技术团队，构建基于全生命周期服务理念、以数字技术应用为基础的核心竞争力。鄂州机场项目海珠湾隧道工程中铁十四局集团有限公司持有铁路、市政、房建、公路工程四项施工总承包特级资质、四项甲级设计资质、中诚信国际和远东资信两项AAA级主体信用评级。培育了大盾构核心竞争力，国内市场占有率43%，位居全国第一。南京长江隧道项目2.1

团队介绍广州海珠湾建设有限公司属广州交投集团旗下广州市高速公路有限公司的全资子公司。现有管理人员46名，平均年龄33岁，硕博士学历以上人员占比78%。至今共承接12个项目，其中在建项目2个，筹建项目7个，已完工项目3个。2.2

项目管理机构为确保海珠湾隧道工程智能建造的顺利实施，项目成立了BIM团队，由广州海珠湾建设有限公司进行统筹管理、组织协调，中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司负责BIM标准、建模及数据管理，中铁十四局集团有限公司进行一体化智慧平台搭建。广州海珠湾建设有限公司建设单位统筹项目BIM管理、组织协调、成果验收BIM咨询单位中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司制定BIM标准、施工图BIM建模及深化应用、两阶段数据管理和技术支持施工单位中铁十四局集团有限公司一体化平台搭建、施工阶段BIM应用设计单位中铁第四勘察设计院集团有限公司广州市市政工程设计研究总院有限公司设计、初设阶段BIM应用协同设计数据传递2.3

项目BIM管理流程l本项目BIM管理阶段为初步设计阶段至施工结束，运维阶段待定。l基于一模多用理念引入咨询单位衔接设计与施工两阶段数据，通过编码技术实现模型直接应用于施工、一体化平台及IPM平台。软件界面开发鸿城 Adobe

PremiereInfraF⬛ser2021 Pro

2020Ax⬛re

RP8名称配置实物照片项目应用硬件配置云计算数据中心/建模工作站CP⬛i712700KF威刚

DDR55200(16G*2)套装NVIDIARTXA2000（DDR6

12G）PCIe4.0三星

980

PRO

500G-M.2接口(NVMe协议PCIe4.0x4)无人机PHANTOM4PRO

V2.0软件配置硬件配置仿真开发dynamo深化设计3DEXPERIENCER2019x

RevitCATIAl⬛mion

navisworks

Composer方案展示项目管理平台：IPM数据可视化平台围绕

“高效、全域管理、数据可视”

三个概念，以信息化、智能化管理理念为先导，运用远程监控、IOT、大数据分析、云计算、移动端APP等技术手段，构建面向建设、监理、施工等参建单位的统一施工智慧化管理平台；技术上采用微服务架构，应用了授权加密和传输加密技术；应用上包含PC端、移动端、BI展示端等；开发系统：B/S架构自研系统目的：构建“一个平台、4个中心、N

个功能应用”的IPM智慧管理平台。1个平台：IPM基础服务平台4个中心：总控中心、项目数据中心、监控中心、BIM驾驶舱中心N个功能：项目、征拆、人员、安全、质量、进度、投资、机械、材料、文档、物联、综合办公等平台特点施工管理平台：一体化平台结合BIM、GIS、物联网、倾斜摄影、AI、⬛WB等先进数字化技术，采用虚幻引擎+MyApps低代码提高图形和交互体验，BIM模型+GIS+倾斜摄影无缝对接呈现的内容高度还原物理世界，快速开发，高度定制化，跨平台支持。以数字孪生形式辅助海珠湾隧道实施。开发系统：B/S+C/S架构目的：全面提升项目施工管理精细化、数字化能力、辅助项目提质增效1个平台：一体化平台4个中心：全局总览、进度管控、电子围栏、管片产运存用N个功能：漫游、征拆、红线、人员、安全、质量、进度、天气、能耗、设备、视频监控、环境等平台特点1项目简介2组织架构及应用环境34应用创新及成效5总结展望目 录3.1

全过程BIM应用路线设计成果设计三维模型设计阶段交付成果数字沙盘优化建议设计图纸*.stp+*.xml信息数据转换精细化设计图纸高精度信息模型施工进度模拟征迁模拟BIM实施技术标准电子围栏系统环境与能耗检测管片产运存用系统问题、建议优化报告一体化平台应用盾构系统物联传感工程量清单对比表场布方案模拟施工模拟沿线构筑物风险预测3.2

标准先行---标准制定鉴于国标、地标落地性不强，结合项目具体情况和经验，针对性制定项目级BIM实施技术标准和实施细则，统一数据接口和模型要求，并对参与方进行标准解读。应用成效3.2

标准先行---结构分类与编码标准按照BIM技术实施标准，对模型结构进行拆分，结构层次分明，并赋予编码，模码合一，通过编码打通EBS与WBS间数据隔阂，满足交付标准要求。也为导入CIM平台打下数据基础，可随CIM平台完成数据转换。应用成效通过构件表自动读取结构：工程类别→单项工程→单位工程→分部分项工程；根据行业属性，结构树主要体现单项工程→子单项工程→二级子单项工程，分部分项工程主要通过元素分类来体现。命名：【模型代码】_【阶段代码】_【模型名称】_【版本】3.3

高标准建模项目全线根据项目BIM实施标准，初设阶段模型精度均达到LOD200，施工图阶段及施工阶段模型精度均达到LOD300。应用成效LOD200精度LOD300精度3.3

高标准建模搭建项目数字环境，在每个项目特殊环境下合理完成“路”、“桥”、“隧”等多专业设计与建造，形成高精度模型，并赋予各阶段需要的编码及属性信息，以上信息组合在一起才形成完整的项目建筑信息模型。应用成效⬛

地形地物数字化：收集三维倾斜数据、物探资料、既有建构筑物图纸等，用BIM快速翻模、导入三维倾斜模型等方式，快速地上地形、地物与地下管线构建可视化数字场地环境，便于后期景观协调性分析与碰撞检查。各专业高精度模型属性信息3.4

BIM编码系统根据《结构分类与编码标准》搭建对应的构件库、底层数据库，在3DE平台自主开发《3DE构件编码系统》软件，可做到每个子单项工程、每个专业、每类构件唯一编码。并可形成独立的*.stp模型文件及*.xml信息数据文件，在管理平台等平台中重组模型数据，并对编码数据与WBS数据挂接，实现模型数据的重复利用，实现一模到底。应用成效3.5

BIM协助精细化设计---方案优化根据三维模型，分析工程整体空间关系（结构、管线等）及车流通行能力，结合BIM和专业设计能力，对立交方案提出优化建议，新方案可减少大量燃气管线迁改、优化交通组织。应用成效3.5

BIM协助精细化设计---碰撞检查、图纸优化对设计单位图纸进行三维复原，重点从合规性、与设计意图匹配性等角度对模型进行专业校审，配合视觉、BIM软件碰撞检查等对每处细节提出问题，与方案优化共同形成问题、优化建议报告，提高设计质量，减少变更，保障施工工期。应用成效3.5

BIM协助精细化设计---工程量输出及审减造价将3DE构件的构件属性、设计属性导出工程量清单表，综合数据与EBS清单进行对比，计算模型工程量、与图纸工程量对比的偏差率，找出偏差较大的清单项进行复查，确保模型没问题后交由造价单位进行复核。应用成效3.5

BIM协助精细化设计---工程量输出及审减造价根据BIM模型导出工程量编制的造价清单，总造价比传统方式计算出的造价审减2460万，审减量达4.63%；其中道路工程造价审增1.9%，桥梁审减9.17%，隧道工程审减5.16%，河涌改造工程审减6.49%；模型导出的工程量更为客观，避免了手工计算带来的漏算或计算重复。应用成效设计阶段模型及信息，通过软件自带的格式导入IPM数据可视化平台；通过开发插件的方式，将模型与模型信息数据分离，再在平台中实现数据重组，导入一体化平台。因此设计阶段LOD300模型及信息数据实现设计阶段至施工阶段的传递。应用成效设计模型数据传递至两平台3DE软件的“用于复核的3DXML”格式Revit的*.Rvt格式Revit3DEXPERIENCER2019xü

Revit的*.Rvt格式Revit3DEXPERIENCER2019xIPM数据可视化平台一体化平台ü

3DE导出独立的*.stp模型文件及*.xml信息数据文件，在一体化平台等平台中重组模型数据应用 通过将BIM技术和物联网技术结合，以及将独立的*.stp模型文件及*.xml信息数据文件和IPM（智能项目管理系统）中的WBS结合，实现成效 模型设计数据到管理平台的转换。施工进度完成情况在数字孪生系统中可视化展示，并能实现进度预测及历史进度回溯。3.7

数字一体化建造系统---施工进度模拟模拟征拆精准把控征拆情况，实现征拆及相关辅助措施的房屋BIM信息化应用，利用BIM模型校核房屋的征拆信息，如权属人、征拆面积、是否征拆、辅助措施等；利用BIM模型体现征拆房屋与海珠湾隧道工程的交接位置，辅助项目决策。应用成效北区南区3.7

数字一体化建造系统---征迁模拟3.7

数字一体化建造系统---电子围栏系统根据采用先进的⬛WB近场定位技术，在人员（安全帽等）及设备（盾构机等）上安装定位芯片，对于工作区的所有人员及设备进行监控，实时监测人员运动轨迹、盾构机掘进距离等，重点区域划定电子围栏，出现无关人员进入、无故停留等异常情况及时报警，避免安全事故的发生。应用成效考勤管理电子围栏3.7

数字一体化建造系统---环境及能耗检测应用 结合现场环境监测传感器，实时反映现场环境情况，模拟现场环境，形成电子晴雨表；结合智能水电表、AI系统，智能分析能耗情况、成效 产能情况，合理安排项目能源调用，减少能耗、响应双碳目标、降低成本。3.7

数字一体化建造系统---管片产运存用系统通过在管片上喷制二维码并且粘贴RFID芯片，为每一片管片都建立信息档案，记录生产、运输、存放、使用过程中全生命周期的所有信息，管片的捆扎、浇筑、倒模、张拉、蒸养、出厂、运输、存放、使用以及批次、检测数据等所有信息实现一码通查，实现盾构管片同环同模生产使用工艺，拼装无色差，提升工程质量水平。应用成效3.7

数字一体化建造系统---盾构系统物联传感结合智能盾构系统，感应盾构机运行状态，实时监测、分析掘进参数，包括刀盘系统、推进系统、泥水循环系统、盾构机姿态、注浆系统、盾尾密封、材料消耗情况等，实现施工建造机械化、数字化、智能化，保障盾构施工的安全、进度和质量。应用成效3.8

场布方案模拟应用成效院士工作站箱涵加工厂 搅拌站结合场布方案、沿线征拆状况及施工进度，利用BIM技术对材料堆放、道路运输路径、办公区域设置、及大型机械设备站位空间、征拆过程进行动态规划。合理降低材料二次转场成本。对场内交通运输、材料堆场更合理高效，对场外交通、居民生活影响降至最低。管片存放区海珠湾中部场布模型海珠湾中部场布模型海珠湾南部场布模型海珠湾中部场布模型3.9

施工模拟针对始发井、接收井、明挖段、立交桥段等复杂施工工艺工程段，结合施工图纸、进度、方案等进行施工模拟，直观表达项目施工工艺、位置、方式，可用于施工方案论证、技术交底等情况。应用成效环城高速立交桥施工模拟南洲明挖段施工模拟始发井施工模拟海珠湾场布漫游3.10

沿线构筑物风险预警基于海珠湾隧道工程盾构区间详勘、补勘报告，以及BIM模型数据、地上各类房屋数据及地质数据，竖向表达盾构隧道与地上房屋的关系，在盾构段不断掘进的过程中，能对地上房屋与盾构隧道的施工的关系进行提前预警，避免各类风险源的发生。应用成效3.11

CIM平台数据本项目模型格式符合《广州市CIM平台白皮书》中常见BIM软件格式导入导出服务，可完成模型服务交换。支持平台数据层基础数据、城市现状三维模型、建筑信息模型的数据，为CIM提供数据支撑。应用成效广州市CIM平台白皮书广州市CIM平台白皮书（CIM平台总体框架摘抄）1项目简介2组织架构及应用环境3智能建造应用45总结展望目 录4.1

一模多用借助高精度模型、编码技术实现设计、施工两个阶段模型和模型信息数据通用，只建一次模型便可覆盖所有BIM应用及平台数据挂接，减少重复建模工作，充分发挥BIM价值。应用创新高精度模型编码数据设计模型施工阶段模型无需修改（除变更、施工缝等）IPM平台一体化平台根据编码完成WBS数据对应关系、施工表单挂接等施工模型4.2

数字化管理利用BIM+IOT+GIS构建智慧工地和管理系统，实现盾构可视化施工、天气模拟、虚拟驾驶等多个智能应用，项目管理线上化、可视化，提升管理效率、降低管理成本，实现项目降本增效。其中，进场道路提前套入征迁红线，节约征迁费用