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可視化技術,讓世界最大曲線管幕斷面拱北隧道施工更加高

時間:2021-10-19 17:33:38 作者:超級管理員 分享到:

 1概述

  BIM是“建筑信息模型”的簡稱 隨著信息化技術和數字化技術的發展,信息技術已經深刻地影響到現代社會的各個角落 BIM技術的產生給建筑行業帶來了新的希望和方法 隨著BIM技術在國內重點項目中的逐步應用,該技術已經受到廣泛關注與重視

  1.1BIM技術應用現狀

  目前,我國BIM技術整體應用情況同發達國家相比,還是有一定的差距 但BIM技術的到來,對建筑業來說是一種信息革命,已經逐漸成為一股潮流,深刻地影響了工程行業的發展 國家也開始推動和引導該項技術的應用和發展,為此,科技部制定了國家科技支撐計劃項目《建筑業信息化關鍵技術研究與應用》,住房和城鄉建設部出臺《2011-2015年建筑業信息化發展綱要》,將BIM等新技術在工程中的應用作為“十二五”建筑業信息化發展的總體目標和重要的任務

  1.2隧道工程行業特點

  當前,2D圖紙是我國設計行業最終交付的設計成果 因此,生產流程的組織與管理均圍繞著2D圖紙的形成來進行 隨著設計行業對設計精細化程度的不斷提高,圖紙深度不斷加大,各專業之間的協調難度也不斷加大 特別是在隧道工程行業,根據施工工法可以劃分多個專業,各專業之間需要反復提資,多次會簽 因此如何提高專業之間協同設計的能力,從而提高設計質量,降低質量控制的難度是設計行業不斷追求解決的難題 隨著BIM技術的逐漸應用,設計師們發現在使用BIM設計軟件進行設計的時候,聯動性特點明顯,所有相關處會自動關聯,幫助出圖更精確,提高了工作效率,內外協同,使設計變得更流暢 更順利

  同時,利用BIM技術進行維護與管理,實現動態 集成和可視化的4D施工管理,實現信息的順暢流轉與控制,有利于施工質量 安全 成本和進度的管理和監控

  圖1拱北隧道平面圖

  2BIM技術在拱北隧道中的應用

  2.1工程概況

  拱北隧道作為港珠澳大橋珠海連接線的關鍵控制性工程,起點接拱北灣大橋,終點位于廣東省公安邊防第五支隊茂盛圍管理區,左線長度2741m,右線長度2375m 隧道包括海域明挖段 口岸暗挖段 陸域明挖段三部分,其中口岸暗挖段采用管幕凍結法。

  2.2項目特點

  2.1.1工程周邊環境特殊

  拱北口岸作為國內第一大陸口岸,地理位置特殊 政治意義敏感 工程建設不允許對口岸通關造成任何干擾,對環境保護及變形控制要求高

  2.2.2工程協調難度大陸域沿線建筑物主要有:孫中山市政公園 澳門 珠海國防公路 鴨涌河 粵海國際花園 廣珠城軌拱北站 排洪渠;海域沿線建筑物主要有邊防五支隊營樓;多部門之間的溝通協調難度大

  2.2.3工程技術風險高

  關鍵工程口岸暗挖段位于拱北口岸總長255m,采用曲線管幕凍結暗挖法實施 平面線形為緩和曲線和圓曲線的組合曲線,開挖斷面345m2,拱北隧道采用的曲線管幕+水平凍結暗挖工法為國內首創,隧道長度創造曲線管幕新記錄,隧道開挖斷面面積為世界最大

  2.2.4工程施工復雜

  拱北隧道沿線結構變化復雜,按“先左右分離并行,再上下重疊,最后又左右分離并行”的形式設置,包括海域明挖段 口岸暗挖段及陸域明挖段,涉及到深基坑工程 淺埋暗挖施工 頂管管幕施工 凍結施工等工程作業 工程工序復雜,施工難度高

  2.3BIM技術解決方案

  經過充分的調研和專家咨詢,項目組確立了拱北隧道BIM技術應用的軟件平臺與總體技術路線

  2.3.1JSL-路線專家系統

  AutodeskRevit軟件是專為建筑信息模型(BIM)構建的,可幫助建筑設計師設計 建造和維護質量更好 能效更高的建筑 隧道工程BIM模型,需要根據地質勘察單位提供的地形圖 建構筑物 管線等資料建造,與普通民圖3總體技術路線圖用建筑相比存在特殊性 因此,Revit軟件處理互通立交平面 縱斷面 橫斷面和道路路線等數據非常困難

  公司自主研發的JSL-路線專家系統,采用SQLite數據庫進行數據存儲,采用C#語言以及AutoCAD.NET開發,能夠完成道路設計方面的各項工作 利用JSL-路線專家系統的平面坐標 縱斷面高程以及坡度計算等功能,生成用于Revit建模的路線數據;并根據RevitAPI提供的方法,利用二次開發手段,將路線數據與AutodeskRevit建模軟件平臺相結合,自動生成三維線形實體

  圖2總體技術路線圖

  2.3.2Revit建模軟件

  拱北隧道可以分為兩類工作井和特殊段建模,其BIM建模的主要流程為:項目模板 標準構件 路線線形 橫斷面 管幕 附屬構造,最后形成BIM建模成果

  圖3自動生成三維線形實體步驟圖

  圖4拱北隧道結構組成圖

  2.3.3Navisworks軟件與二次開發

  Autodesk Navisworks軟件能夠以可視化的方式,審閱 分析多種格式的三維設計模型,可以幫助所有相關方將項目作為一個整體來看待,從而優化從設計決策 建筑實施 性能預測和規劃直至設施管理和運營等各個環節 利用Navisworks.Net API對Navisworks軟件進行二次開發 主要通過編制數據接口,獲取MicrosoftProject施工進度計劃以及MicrosoftAc-cess溫度監控數據,并將接收的外部數據與BIM模型構建相互關聯 同時,進行Navisworks可視化功能的升級改造,實現4D施工進度模擬 溫度監測管精確定位 以及溫度異常預警等功能

  圖5 Navisworks軟件與二次開發

  2.3.4三維效果展示

  利用Revit建立復雜工點的施工模型,然后導出Fbx文件到3dmax軟件中,可以對模型進行美化處理,并為仿真模擬提供基圖4Navisworks軟件與二次開發礎三維構件 3D游戲引擎作為一種高級圖形開發工具,提供了建立復雜場景的軟件體系與動畫功能,結合預先處理的Revit施工模型,可以真實模擬現場施工環境,直觀展示施工組織方案 最終對施工方案比選 技術交底等工作起到極大的幫助作用

  圖6隧道三維效果展示圖

  2.4BIM技術成果

  BIM技術在拱北隧道中應用,形成以下兩點主要優勢成果

  2.4.1施工進度管理系統

  4D項目管理整合整個工程項目的信息,實現施工進度管理和控制的信息化 集成化 可視化以及智能化,施工的三維模型與施工進度計劃相連接,實現施工場地的可視化與動態管理

  圖7施工進度管理系統

  2.4.2管幕溫度監控系統

  相對于傳統模式,采用BIM技術的管幕溫度監控系統可以結合三維模型對于歷史數據 監測點位置等多個方面進度綜合分析,可以更加準確 及時定位于風險的位置,使項目的安全與質量得到提升

  圖8管幕溫度監控系統

  3結語

  通過BIM技術在拱北隧道工程項目中的應用,設計人員掌握了隧道工程方面的BIM設計技能 利用BIM模型,可以直觀 準確的展現構件與構件之間的空間關系,有效的避免空間錯位,提高設計質量 JSL-路線專家系統與BIM技術的結合,是傳統的二維設計與BIM新技術的融合,同時也極大的提高了設計工作效率 隧道BIM技術應用尚處于初始階段,面臨著各種各樣的難題,我們將繼續實施BIM技術研究推廣應用的戰略,積極參與編制技術標準 研發關鍵技術 構建技術共享平臺 提供公共信息服務 只有這樣才能使BIM技術釋放出更大的力量,從而推動隧道工程行業的技術不斷的進步,獲得更大的經濟和社會效益


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