BIM案例地铁隧道超近间距CRD法施工4D仿真

1、癌【BIM案例】地稗铁隧道超近间距C翱RD法施工4D仿芭真引 言疤当前国内城市轨道扒交通地铁工程建设爱领域在施工管理方佰面运用数字化技术白的研究相对薄弱，柏尤其是人机交互4暗D智能控制工程尚碍未在实际工程中得摆到真正开发和使用昂。依据北京地铁1拜4号线土建10标霸段在建工程项目需暗求，针对其采用的暗CRD法施工穿越拌特级风险源所研制白开发的4D仿真管俺理系统，将主要施案工步序演示、特级俺风险源、交互式进昂度控制和三维几何艾模型有机结合，并拜嵌入周围地层及各邦种风险源模型信息拌，在复杂地铁车站癌工程施工数字化管哎理领域进行了有益笆探索与实践。工程概况碍北京地铁14号线背10标段安蒲区间唉自安乐林

2、站出发后安，沿安乐林路起下绊穿景泰路、蒲黄榆跋五巷、蒲黄榆二巷哀及蒲黄榆路，至蒲百黄榆路下穿5号线胺并与蒲黄榆站换乘氨。安乐林路规划道叭路红线宽30m，摆车流量较大，线路翱穿越范围内平房及熬瓦房较多，邻近高般层建筑若干，距离板隧道结构外侧在-耙0.58.0m罢。区间左线设计里艾程范围为K21+跋644.800颁K22+449.啊595，全长80半4.795m；区绊间右线设计里程范摆围为K21+64半4.800K2搬2+449.20哀0，全长804.碍400m。区间轨肮顶标高13.20拔626.817敖m，地面标高40敖.8541.0霸4m，结构覆土厚皑度14.223胺27.644m。般区间平面

3、由多条曲捌线构成，区间线路胺最大坡度-10.摆3。本段区间线艾间距1017m把，线路纵向呈单面版坡。项目整体平面图项目地质情况耙既有5号线蒲黄榆跋站为单柱双层拱形拔结构形式，暗挖中拜洞法施工，结构形版式为复合式衬砌，耙已经建成交付投入八运行。车站覆土约澳5.85m，底板搬埋深约22.0m扮，全长168m，把由南向北设-0.皑3%的纵坡。车站颁东西向宽22.6碍m，高16.3m绊，轨顶标高21.袄58822.092m。车站结构示意图颁安蒲区间在左线K绊22+404.6扮34K22+4吧49.595、右背线K22+404安.247K22啊+449.200澳段下穿既有5号线埃蒲黄榆站，左右线熬各45

4、m，其中位版于既有5号线结构霸下方长度为22.岸6m。区间隧道开佰挖轮廓线距既有蒲澳黄榆站底部距离为邦0.3481.板580m。鞍安蒲区间与既有5颁号线的关系啊车站初支采用30笆0mm厚C20网办喷混凝土，二衬采奥用不小于600m靶m厚C30、P1邦0防水钢筋混凝土胺；底纵梁尺寸14跋00mm275叭0mm，中柱为安1000mm钢管稗混凝土柱；车站施稗工时采用114吧mm，贯通整个车隘站拱部超长管棚。隧道开挖步序图败地下管线众多，纵摆横交错，大直径雨奥污水、热力方沟、八电力方沟，中压自皑来水、中压燃气、敖通信等，埋设深浅盎不一。罢安蒲区间下穿既有扳蒲黄榆站部分隧道斑，共有以下几方面哀环境风险源

5、：扳(1)既有5号线罢蒲黄榆站(特级)把；霸(2)蒲黄榆三向半天桥(一级)；阿(3)热力方沟(罢一级)；熬(4)新建联络通伴道(一级)；安(5)地下水氨降水井未打到设计哀数量，降深不足，癌存在带水作业情况袄；斑(6)砂卵石地层伴内摩擦角43熬，地层自稳性差柏，滑移面大，易塌按方。设计相关要求一设计原则懊(1)系统功能设斑计本着简洁、实用碍的原则，运行于W霸indows环境安，具有友好的用户扒界面，便于在目标叭用户群中广泛使用耙；绊(2)遵循系统需摆求分析、总体设计皑、详细设计、程序澳编制、系统集成与矮调试等流程开展系懊统研制；半(3)满足该地铁昂车站工程施工管理凹需求，使系统在地拜铁工程数字化

6、施工般管理领域具有典型耙的代表性和示范性癌。二设计目标肮(1)所构建三维拌模型应全面、准确胺反映车站工程本体安、各主要施工工艺耙及周边地层信息，艾并满足穿越环境风挨险领域的评估需求袄；氨(2)系统实现三啊维模型中的各施工隘工艺与进度控制的翱密切结合，满足人埃机智能交互操作的隘灵活性。三系统开发工具懊Unity是由U把nity Tec凹hnologie芭s开发的一个可轻安松创建建筑可视化颁、实时三维动画等跋类型互动内容的多阿平台综合型3D图办形开发工具，比起傲其他可视化构建工把具(如网页、动画皑、图形编辑工具)矮来说，Unity袄 3D由于提供了案信息交互的接口，半能在实时编辑环境斑中与对象互动

7、。通靶过图形用户界面，俺实现方便灵活、快板捷稳定的人机友好斑交互。鉴于此，选爱择Unity 3澳D作为开发工具，蔼能够符合系统设计碍目标和原则。拌系统集成及功能设版计败系统平台包括图形百界面化系统、三维瓣模型显示系统、菜哎单控制系统、施工癌区段模型生长控制按系统及背景控制系矮统等。系统集成框架一图形交互界面系统跋图形交互界面系统翱以二维界面形式设吧置了各种操作按钮绊并显示有关信息。爱开启图形交互界面把系统后进入欢迎界敖面并点击左侧屏幕哀中间按钮，车站施斑工区域的俯视照片百向右侧滑动，并由班灰色变为彩色，操碍作者通过图形交互般界面进入主页面后昂，为控制模型的生安长效果，必须借助暗图形交互界面系统

8、搬所构建的施工区段柏划分及工序展示菜捌单框架中的按钮进巴行操控。系统开始界面二三维模型显示系统阿三维模型显示系统皑是用于向操作者直艾观展示车站施工效翱果的系统。在这套白系统中，通过三维翱建模软件所构建的版模型被附加逻辑关白系，进行从属性设凹置、位置绑定、自癌发光、漫反射及对邦应烘焙贴图的处理伴，使操作者通过亮败度、阴影、颜色、颁前后位置关系将所斑看到的图形在头脑百中转化为三维实体背模型。三菜单控制系统摆菜单控制系统是真靶正通过输入各种数胺据，向菜单发生控蔼制命令的系统，也氨是整个系统平台的傲核心。菜单控制包碍括输入信息、记录癌信息、逻辑判定、捌控制模型显示等步敖骤。稗按照工程施工部署碍，分为3

9、个施工区办段，每个施工区段凹包括的主要工序有拔：竖井开挖及初支芭、横通道开挖及初跋支、导洞开挖及初吧支、条基施工、边霸桩施工、边导洞冠般梁施工、中导洞底疤纵梁施工、钢管柱佰施工、顶纵梁施工按、中洞及边洞扣拱拜施工、车站上层土疤方开挖、车站中层肮板施工、站厅侧墙柏施工、站台层土方阿开挖、车站底板施捌工及站台侧墙施工懊等，各施工步序均癌单独控制。绊菜单被点选后激活拔；鼠标点击可输入把空白区域后，激活扳空白区域为可输入笆数字区域；鼠标输扒入数字后，所输入熬数字被赋予写入后拌台数据，并呼叫对耙应生长模型读取数矮据库中数据，将输唉入数据转换成模型爱控制区域所识别的爸数字后，改变模型扮为逻辑判定所涉及白的

10、相应状态，同时板操作者所输入的数鞍字也被传送到可输艾入的空白区域二维巴界面显示负责区，罢并赋值给一段代码吧，最终可显示操作跋者所输入的数值及啊模型上相关施工区叭段的变化，分别针拌对各施工区段的不佰同施工工序，随机拜输入有关数据后可把得到相应形象进度霸模型显示。斑施工进度模型显坝示四澳施工区段模型生长凹控制系统败施工区段模型生长隘控制系统将收到逻疤辑解析后的信息，扳通过值域选择在模搬型上体现。本套系胺统将每一步施工区摆域的模型都设定相扳关逻辑判定关系，芭涉及模型数量近千绊余个。五背景控制系统伴通过背景控制系统跋可分别控制显示站伴台模型结构、地层霸分布及周边风险源芭等项目，并可嵌入柏车站本体模型，

11、将各要素集成为整体唉系统。版背景控制系统要素隘展示应用效果把安浦区间下穿5号摆线蒲黄榆站CRD翱法施工工艺复杂，爸风险源众多，尤其邦是划分为3个不同敖施工阶段，形成不般同方向、位置的工叭序平行、交叉施工案局面(如第2施工碍区段自横通道分别懊向东、西方向各开靶设8个导洞及内部暗结构施工，同时第熬1、第3区段也分翱别对应各自8个导爱洞)，仅依靠传统板平面图纸及文字表傲达材料形式已经难俺以全面、充分、准柏确表达。基于真实氨几何尺寸所研制的扮4D仿真管理系统版将施工进度控制与坝工程建设信息、三澳维几何形体有机结扮合，将传统平面设哀计图形、文字施工氨方案与抽象难懂的岸施工进度计划有机俺结合，具有生动、败直观、形象、动态碍可控等特点。具体阿表现在：巴(1)通过操作鼠癌标实现任意视角、半方位和比例移动、摆旋转、缩放车站结哀构模型，并获得任澳何部位、构造的三跋维直观形象，有利百于针对站体内部及班其他复杂部位的施奥工方案进行深入优捌化分析；傲(2)将所构建的挨各风险源模型根据按操作者的需要实时俺展示在系统界面中，有助于正确显示斑施