BIM案例地铁隧道超近间距CRD法施工D仿真

【BIM案例】地铁隧道超近间距CRD法施工4D仿真引

言当前国内城市轨道交通地铁工程建设领域在施工管理方面运用数字化技术的研究相对薄弱，尤其是人机交互4D智能控制工程尚未在实际工程中得到真正开发和使用。依据北京地铁14号线土建10标段在建工程项目需求，针对其采用的CRD法施工穿越特级风险源所研制开发的4D仿真管理系统，将主要施工步序演示、特级风险源、交互式进度控制和三维几何模型有机结合，并嵌入周围地层及各种风险源模型信息，在复杂地铁车站工程施工数字化管理领域进行了有益探索与实践。工程概况北京地铁14号线10标段安蒲区间自安乐林站出发后，沿安乐林路起下穿景泰路、蒲黄榆五巷、蒲黄榆二巷及蒲黄榆路，至蒲黄榆路下穿5号线并与蒲黄榆站换乘。安乐林路规划道路红线宽30m，车流量较大，线路穿越范围内平房及瓦房较多，邻近高层建筑若干，距离隧道结构外侧在-0.5～8.0m。区间左线设计里程范围为K21+644.800—K22+449.595，全长804.795m；区间右线设计里程范围为K21+644.800—K22+449.200，全长804.400m。区间轨顶标高13.206～26.817m，地面标高40.85～41.04m，结构覆土厚度14.223～27.644m。区间平面由多条曲线构成，区间线路最大坡度-10.3‰。本段区间线间距10～17m，线路纵向呈单面坡。项目整体平面图项目地质情况既有5号线蒲黄榆站为单柱双层拱形结构形式，暗挖中洞法施工，结构形式为复合式衬砌，已经建成交付投入运行。车站覆土约5.85m，底板埋深约22.0m，全长168m，由南向北设-0.3%的纵坡。车站东西向宽22.6m，高16.3m，轨顶标高21.588～22.092m。车站结构示意图安蒲区间在左线K22+404.634—K22+449.595、右线K22+404.247—K22+449.200段下穿既有5号线蒲黄榆站，左右线各45m，其中位于既有5号线结构下方长度为22.6m。区间隧道开挖轮廓线距既有蒲黄榆站底部距离为0.348～1.580m。安蒲区间与既有5号线的关系车站初支采用300mm厚C20网喷混凝土，二衬采用不小于600mm厚C30、P10防水钢筋混凝土；底纵梁尺寸1400mm×2750mm，中柱为φ1000mm钢管混凝土柱；车站施工时采用φ114mm，贯通整个车站拱部超长管棚。隧道开挖步序图地下管线众多，纵横交错，大直径雨污水、热力方沟、电力方沟，中压自来水、中压燃气、通信等，埋设深浅不一。线安蒲区间下穿粮既有蒲黄榆站烫部分隧道，共肤有以下几方面贸环境风险源：坑(1)既有5货号线蒲黄榆站增(特级)；蛛(2)蒲黄榆锋三向天桥(一鄙级)；爱(3)热力方肯沟(一级)；水(4)新建联粒络通道(一级别)；擦(5)地下水站——降水井未代打到设计数量咽，降深不足，轻存在带水作业滋情况；色(6)砂卵石括地层——内摩语擦角43°，晶地层自稳性差监，滑移面大，降易塌方。设计相关要求一设计原则算(1)系统功蠢能设计本着简桥洁、实用的原典则，运行于W杰indows柱环境，具有友动好的用户界面级，便于在目标右用户群中广泛粱使用；煤(2)遵循系蛾统需求分析、奴总体设计、详存细设计、程序亡编制、系统集钱成与调试等流酱程开展系统研垦制；刮(3)满足该奉地铁车站工程圾施工管理需求远，使系统在地曲铁工程数字化恒施工管理领域池具有典型的代加表性和示范性靠。二设计目标唤(1)所构建蛙三维模型应全抽面、准确反映好车站工程本体很、各主要施工舅工艺及周边地务层信息，并满队足穿越环境风靠险领域的评估炸需求；磁(2)系统实摧现三维模型中午的各施工工艺传与进度控制的新密切结合，满沉足人机智能交酱互操作的灵活堵性。三系统开发工具豆Unity是信由Unity巨Techn抛ologie恳s开发的一个大可轻松创建建阶筑可视化、实狮时三维动画等枝类型互动内容械的多平台综合泄型3D图形开服发工具，比起宰其他可视化构馋建工具(如网赛页、动画、图般形编辑工具)尊来说，Uni慰ty3D由吓于提供了信息耀交互的接口，壤能在实时编辑魄环境中与对象凯互动。通过图糟形用户界面，苦实现方便灵活核、快捷稳定的源人机友好交互售。鉴于此，选奉择Unity瑞3D作为开翁发工具，能够炭符合系统设计栗目标和原则。洋系统集成及功快能设计扰系统平台包括名图形界面化系迟统、三维模型妈显示系统、菜或单控制系统、粉施工区段模型球生长控制系统剪及背景控制系粪统等。系统集成框架一睬图形交互界面踏系统浇图形交互界面示系统以二维界抽面形式设置了渗各种操作按钮授并显示有关信钻息。辩开启图形交互刚界面系统后进苍入欢迎界面并现点击左侧屏幕威中间按钮，车啦站施工区域的菊俯视照片向右赖侧滑动，并由嘱灰色变为彩色司，操作者通过模图形交互界面意进入主页面后闻，为控制模型黑的生长效果，将必须借助图形旗交互界面系统帅所构建的施工妇区段划分及工私序展示菜单框叼架中的按钮进犯行操控。系统开始界面二舱三维模型显示晌系统肺三维模型显示忍系统是用于向焦操作者直观展裙示车站施工效伙果的系统。在锈这套系统中，寇通过三维建模柜软件所构建的止模型被附加逻回辑关系，进行炊从属性设置、俗位置绑定、自乔发光、漫反射肯及对应烘焙贴私图的处理，使饼操作者通过亮誉度、阴影、颜砌色、前后位置望关系将所看到寻的图形在头脑扯中转化为三维岸实体模型。三菜单控制系统数菜单控制系统威是真正通过输顺入各种数据，险向菜单发生控摔制命令的系统白，也是整个系驶统平台的核心壳。菜单控制包粱括输入信息、衣记录信息、逻仔辑判定、控制告模型显示等步末骤。馋按照工程施工牢部署，分为3亏个施工区段，间每个施工区段粉包括的主要工寨序有：竖井开帆挖及初支、横篮通道开挖及初拔支、导洞开挖棵及初支、条基列施工、边桩施赢工、边导洞冠录梁施工、中导泰洞底纵梁施工扬、钢管柱施工陵、顶纵梁施工宪、中洞及边洞威扣拱施工、车柱站上层土方开影挖、车站中层珠板施工、站厅病侧墙施工、站千台层土方开挖溜、车站底板施勾工及站台侧墙阵施工等，各施筹工步序均单独螺控制。填菜单被点选后架激活；鼠标点狱击可输入空白铜区域后，激活妖空白区域为可筑输入数字区域敏；鼠标输入数滤字后，所输入揭数字被赋予写眉入后台数据，趣并呼叫对应生惰长模型读取数愿据库中数据，劣将输入数据转犁换成模型控制宗区域所识别的稳数字后，改变恳模型为逻辑判雷定所涉及的相册应状态，同时劳操作者所输入疲的数字也被传狸送到可输入的遇空白区域二维记界面显示负责舒区，并赋值给谊一段代码，最鹅终可显示操作熊者所输入的数出值及模型上相牺关施工区段的碌变化，分别针软对各施工区段轨的不同施工工萌序，随机输入障有关数据后可增得到相应形象县进度模型显示但。葬施工进度模活型显示四筐施工区段模型副生长控制系统配施工区段模型嘱生长控制系统那将收到逻辑解搁析后的信息，瓶通过值域选择尸在模型上体现光。本套系统将仁每一步施工区竹域的模型都设烦定相关逻辑判赠定关系，涉及尽模型数量近千跟余个。五背景控制系统仅通过背景控制卖系统可分别控孔制显示站台模蝇型结构、地层狠分布及周边风抛险源等项目，误并可嵌入车站论本体模型，将浊各要素集成为担整体系统。勤背景控制系统斥要素展示应用效果肠安浦区间下穿馅5号线蒲黄榆确站CRD法施盟工工艺复杂，北风险源众多，蓝尤其是划分为寨3个不同施工幕阶段，形成不竞同方向、位置离的工序平行、紫交叉施工局面锦(如第2施工则区段自横通道洽分别向东、西窑方向各开设8欺个导洞及内部近结构施工，同武时第1、第3妖区段也分别对凯应各自8个导辩洞)，仅依靠饲传统平面图纸做及文字表达材搬料形式已经难闻以全面、充分芒、准确表达。扫基于真实几何浑尺寸所研制的喉4D仿真管理践系统将施工进替度控制与工程段建设信息、三粗维几何形体有抗机结合，将传仓统平面设计图幕形、文字施工伞方案与抽象难拍懂的施工进度梯计划有机结合厦，具有生动、东直观、形象、弟动态可控等特净点。具体表现将在：妨(1)通过操与作鼠标实现任遗意视角、方位工和比例移动、盐旋转、缩放车歌站结构模型，抢并获得任何部阀位、构造的三吉维直观形象，笨有利于针对站标体内部及其他匀复杂部位的施荒工方案进行深纹入优化分析；眼(2)将所构幕建的各风险源甘模型根据操作饺者的需要实时讨展示在系统界夜面中，有助于户正确显示施工命信息并指导施