BIM与铁路隧道施工方案优化设计

BIM与铁路隧道施工方案优化设计1、概述随着我国高速铁路工程建设快速发展，尤其是铁路隧道施工高标准化建设，传统的隧道仰拱与仰拱填充施工工艺不能满足隧道施工技术的发展，以及人们对仰拱混凝土外观质量、结构尺寸、线形控制、施工高效的需求。目前，在铁路矿山法复合式衬砌隧道施工中，仰拱与仰拱填充多采用传统的拼装小模板的施工工艺，存在人工安装费用高、设备工装低、施工质量低等问题，并且施工进度难以保障，严重影响工期，常常导致隧道掌子面开挖安全步距超标、影响防水板和二次衬砌等后续工序的结构衔接质量和进度等问题。因此，仰拱与仰拱填充成为制约隧道高质量快速施工的控制性工序。BIM技术是以3D数字模型为基础，以三维模型的平、立、剖等视图联动设计方式，取代了传统的单视图线条式设计，以“所见即所得冶的形式，把三维的设计思考变成可见的立体实物，提供真正的三维方案可视化设计环境。利用BIM模型，通过虚拟现实技术对方案进行全方互动性的直观展现，推敲方案的合理性，提供在4D虚拟仿真环境中展示方案的方法与流程。围针对尝现状遍问题角，结当合施狂工工沟序管眼理需彼求，庄利用陶BI度M技刻术可泥视化塘、协愉同性茎、模灭拟性绩、优喝化性常等手着段，打开展梯隧道喂仰拱铁与仰侦拱填捐充快谣速施腔工装尤备与雪工艺蚂设计升，具盆有重孩要的武探索趁应用歉价值淘。骆2、拴基于殊BI闻M的解施工巩方案续设计春原理筋传统蝶的施艰工方错案深明化设跌计，因是在装二维吵的施忘工图杆上想射象构球思，转利用需以往够的施拆工经丘验，辱主观色选择老施工树方案伍的装南备、帅工艺仆等。印但往遗往存晶在装吗备选联型不钓合适慨、工闲艺繁汽琐或披可行蛇性差耕，以科及简芳单的筑错、筑漏、登碰冶怖等深园化设稍计图妄纸问脊题。长然而坐，B种IM殊的3摆D可总视化砌设计闪环境弟和4邪D虚拾拟仿肆真环太境，稼为施效工方匆案的梅装备昨、工驼艺的蒸设计鞠优化稻、可壤行性傲验证掉提供挑了技睁术途样径。脸实现依施工堡方案躬的3咐D可胀视化对和4嘴D虚通拟仿果真的电基础绝，是白建立祸能真活实描播述施情工方义案的败三维超数字烛模型都，包柔括环凑境模死型、毕结构渣模型片和施牵工设梦施模招型。击其中厌，环领境模衔型是位施工而方案浑的虚岂拟布惜置场淹地、火前置款及后洽置施柄工工里序等栗环境鬼影响拴因素势。结肾构模眨型是恐施工跪方案费虚拟荐建造疲的工橡程结延构实狮体物夺。施幕工设区施模挠型是愈施工恢方案锄采用堵的机每械设衡备、龟模板立、模骨具等蜜作业阅设施好，是扎BI收M辅掀助施诊工方浙案设懂计的滔关键秋。依夸据模赤型构唤件的滴施工沾动态辩逻辑旱关系浅，通疾过施脊工步萌序的服时间告任务雄项驱毫动模至型构室件，连表达尝施工奇方案集的虚钥拟建著造过决程。避利用振Au桨to糊de猜sk池Re硬vi列t、念Na赠vi炎sw讲or篮ks盒软件写实现挪施工调方案炒可视勤化设悄计，虫具体狱方案渐如下鲁：土(1毕)通载过R炭ev质it明建立标三维旁数字叨模型协，每付一构仙件的碌属性摸信息专应配猾置唯隔一的妄施工蔽步序蚀参数辜，导挤出N锻WC牲模型习文件薄;裳(2派)利顾用E航xc皮el翼编辑锡每一监施工犯步序副的时含间任洒务项橡，具耽体包厕括任量务名毯称、原任务祥类型护、开虹始时制间、疲结束负时间总、I多D序字列号婶等，兼导出脏CS湾V文壳件;玻(3戒)通峡过N惊av宫is唉wo融rk致s导鲜入N变WC夕模型帅文件吹和C弓SV卫时间慧任务侨项数足据源都文件麦，利半用一熊定的秀自动伯关联叛规则摘，使记得模葡型构菠件与指时间宁任务恭项一粱一对允应关阴联，蜂在T勿im洞el列in霉e虚省拟仿兴真环翼境中至进行框时间诱任务槐项驱默动模楼型的浩4D衔虚拟带建造梦。图势1为缎基于衰BI四M的派施工判方案球可视柔化设拴计流棉程。黄同时户，在尿BI吗M的裹4D鞠虚拟犯仿真溪环境柱中，惠可以武进行逃实时仓交互欺的过握程模佳拟，须虚拟链推演册施工饼方案崭的过盏程，腔动态剩检查闯方案献可行头性以休及存腰在的爬问题位，优叫化施公工装辞备、者工艺夫等。蔬图2碑为基叫于B镇IM状的施态工方孕案优肃化流硬程。把3、唱3D狮模型锦协同勉设计川模型沈协同经设计没原则匠：首岂先根扑据施幕工现申场环关境条系件，臣建立终环境谊模型羡，形皆成虚均拟真宜实的佣设计测环境窄。然阻后建村立结着构模刺型，陷将未当施工短的结停构物厦对象涝预设老在已枝有的余施工摧环境兴中。板最后帐在环辅境模享型的决作业偶空间冷允许印界限样内，逢结合妈结构跟模型趋的施狭工需日要，鲜在同刑一设以计环赢境中愿，进贵行施揪工设宣施模游型的祖可视男化设恭计和呢虚拟冷仿真楚优化维，从桨而实诱现施虑工方衡案的针模型轰协同舍设计烈效果涝。趋为了膀实现班隧道我仰拱缘与仰女拱填话充施喉工方宁案设拍计和始可视割化展群示，熄需要输利用球Au融to成de近sk锋Re漏vi初t软凳件建附立以六下3恰个模镰型：兽环境献模型晚包括轻隧道疏初期级支护湿、前旱方拱固底土雷石方止;结判构模有型包兼括仰尺拱、默仰拱槐填充隔;施完工设首施模麻型为墨仰拱雁与仰吨拱填库充快耀速施悉工台衔车。稀3.帆1.姿环境微模型借隧道练初期隐支护辞、前重方拱家底土乳石方西开挖付，为未仰拱捉与仰帖拱填唉充施缴工方猴案的清前置侨施工冲工序渠。根洪据施绵工图凡芋级训围岩湾芋b型型衬爱砌断惩面，寇考虑孩施工功工序肉划分群原则帽，建持立隧尿道初款期支新护与碌拱底漂土石袜方模馆型，乔如图稿3所厚示。政需要依注意寻的是睁，初帆期支莫护模掀型只承需具券有静舅态的蚊施工榨环境孙布置浩特征惯，不终参与拌施工圣方案泛虚拟风推演逆过程义。而率拱底践土石掘方模器型，拥需要队反映晕出动曲态开衬挖的贩过程鼻，要阻赋予钩施工宅步序允参数团，构碌件的慨建模幼精度捧采用酸沿隧宪道轴辰向6繁m一粗段的折划分僚原则恨。角3.便2.史结构仰模型子根据遇施工贡图芋狠级围玻岩芋痕b型蒜衬砌陷断面寄，考辉虑施贺工工验序划炸分原贫则，驻建立盒隧道尤仰拱钻与仰病拱填州充模伪型，旁如图披4所迟示。怎其中钱，仰狐拱的麻矮边率墙高羊出填望充面邪30唱0m颜m，屈仰拱手填充包预留姑中心犁盖板隐沟，誉仰拱男采用按C3鸭0混变凝土桑，仰北拱填姥充采在用C延20物混凝该土，膨两者四相对范独立挎浇筑滑。模现型构慢件赋则予施秒工步续序参裳数，好建模饰精度蔬采用味沿隧贼道轴滴向6素m一辞段的郊划分区原则债。灯3.捷3.慨施工质设施图模型兽隧道乞仰拱弄与仰尿拱填叙充施阁工方国案的谋施工鹿设施秀模型垄，是貌指仰邀拱与讽仰拱寒填充召快速苦施工秧台车邪(简翅称仰撤拱台疫车)厚设计适，主队要包抖括模少板系际统与谣行走稳系统跑两部锈分设景备。拿由翻剃转组兄合式雕仰拱众模板烫、端跨头模击板、练中心趣水沟桂模板屯构成毒的整升体式唉模板佩系统盲;由让一对寺自行悠式桁只架梁黑组成角的独斥立行汗走系览统。仰如图刻5所建示。刺仰拱树模板歪设计惑为左错右两免幅翻纳转式列组合锈钢板昼，模件板沿射隧道趁轴向垒的长吸度为牢6m苍，由阿固定插部分葛(与药刚性灿骨架婚刚接符)和狮活动撑部分代铰接字组成突，安威装、雾定位烛、拆构除操呆作简酬便快割捷，斤尤其竟减少星了固响定部降分钢刑板本恰身变欣形损牌伤，赶可很右好地姻保证充仰拱者矮边撇墙线沙形控庄制。菌端头熊模板即由钢告板和斜型钢巧梁组焦成，罩与仰法拱模海板和担中心缸水沟笨模板贵活动努连接菌，同惯时在胞移动肌运载崇模架烦系统朗时，针使模倒板系饥统形队成为场一个耐整体鞭，定敬位准革确，房移动逆就位炎快捷绿。外独立气行走基系统汽的动冈力设堤备包唱括电况葫芦唱和卷绕扬机宵(固眨定在娃后支敲座上队)，绞由1站对桁乎架梁乒为模怨架系葡统提舅供滑吴行轨侄道。料4、民4D版虚拟喷施工颠4.驳1.押建立强虚拟柜仿真队环境禽通过境Au枪to嗓de丑sk先Na爽vi泛sw占or轿ks吃导入震模型叨NW初C文龙件，慈得到裹虚拟舟仿真湿环境终下的塘模型握。利坝用T锻im帐el堪in钩er务模块深添加段施工佛步序唇时间匪任务卷项数殖据源迟CS愈V文常件，服生成腾虚拟城环境梅下的崇时间缺任务浑项，草并使番用规求则自省动附诵着于孟模型仪，使肺得每俗一施助工步租序的扯时间芹任务真项与挖模型从构件划一一壁对应确。模纤型赋授予时沫间属缝性后烂，生语成虚挣拟仿昌真环估境下均由时膏间驱包动的肿4D参动态肉模型湾，从拒而可派进行歼施工猎方案灶的虚战拟推迎演。喂4.膜2.馋4D量施工豪方案窝演示花隧道蹦仰拱煮与仰坊拱填丑充施山工方愧案的熔施工饲步序敌模拟阶过程户，具淘体如佳下：闸(1柿)测话量放谊样，挺模架称系统责就位种;划(2妈)卷济扬机谜驱动匹桁架既梁向堂前行乐走至工下一卧循环毛位置信;浇己筑仰槽拱混际凝土索(图侦6(啄b)枝);拔(3叛)手其葫芦掠起吊奋、上礼翻仰滋拱压印模活菌动板某;劈(4枣)浇狭筑仰伟拱填虎充;蓝(5汪)电骡葫芦差起吊数端头博梁、锡整体乡模架食向前禽滑移霜6m仙，前扎方隧腔底砟轮石开沸挖;问(6拜)电健葫芦值下放时端头返梁，督手葫来芦下累翻仰凡拱压疗模活战动板嫌。谋4.适3.关效果培评价洒

仰衰拱模荷板设和计为忍翻转予式组体合钢剪板，蓬由固穷定部雁分和脊活动猜部分侄铰接观组成毅，实削现仰届拱与低仰拱贷填充旱连续盘循环吩浇筑两，保标证仰赏拱矮魄边墙暮浇筑伪质量美和线贫形控耳制。昂端头庙模板僚依据罢仰拱铺与仰悲拱填师充的冻结构桶尺寸茎进行抱设计直，模凯板底哄与仰棋拱中怠埋式虾止水朵带位伶置、茂形状苏一致探，便指于固柿定中连埋式肤止水价带，某模板杰顶与瞎仰拱轧填充关面高般程一朱致，尼可控狡制仰馒拱填描充浇轨筑高减程。算利用鹅端头维模架蜂固定格仰拱盯模架蒜和中比心水滔沟模泻架，皆组成盼可拆豪卸式侵整体绳模板殿系统校，依可托独塌立的趁机械铃动力斧行走衡设备杏，一兽次快欠速循速环移今动、巴精确烦定位体，缩运短支宵模时俱间，粗避免渠人工效操作镇误差康，保贵证洞乓内交杀通。论仰拱军作业透面分浪为两叫个作贴业区碰流水涨施工录，一读是仰他拱底松部开售挖(被必要姥时绑卷扎仰惰拱钢拐筋)悠作业弓区，如二是斥仰拱晌与仰田拱填朽充连女续浇辫筑作脂业区绞，大千大缩章短了趣循环头作业其时间氏。难5、市结论竖(1榆)利面用B垄IM兴技术厅的3渗D可登视化剪设计宇环境探和4否D虚澡拟仿痒真环侄境，请建立息了B鱼IM绒辅助鹅施工批方案斧可视摔化设贝计和煌虚拟艇推演紧的方搂法和河流程锦。暂(2恋)B仆IM陕辅助给施工蠢方案酒的三即维数勾字模具型设从计，摧包括欠环境