BIM與鐵路隧道施工方案優(yōu)化設(shè)計

1、吧BIM與鐵路隧阿道施工方案優(yōu)化藹設(shè)計1、概述半隨著我國高速鐵罷路工程建設(shè)快速唉發(fā)展，尤其是鐵扒路隧道施工高標(biāo)暗準(zhǔn)化建設(shè)，傳統(tǒng)捌的隧道仰拱與仰霸拱填充施工工藝敗不能滿足隧道施芭工技術(shù)的發(fā)展，愛以及人們對仰拱耙混凝土外觀質(zhì)量巴、結(jié)構(gòu)尺寸、線俺形控制、施工高凹效的需求。目前辦，在鐵路礦山法靶復(fù)合式襯砌隧道扳施工中，仰拱與阿仰拱填充多采用八傳統(tǒng)的拼裝小模案板的施工工藝，案存在人工安裝費耙用高、設(shè)備工裝敖低、施工質(zhì)量低哀等問題，并且施瓣工進(jìn)度難以保障吧，嚴(yán)重影響工期唉，常常導(dǎo)致隧道哎掌子面開挖安全胺步距超標(biāo)、影響斑防水板和二次襯砌等后續(xù)工序的岸結(jié)構(gòu)銜接質(zhì)量和拌進(jìn)度等問題。因巴此，仰拱與仰拱骯填充成為制

2、約隧啊道高質(zhì)量快速施鞍工的控制性工序頒。罷BIM技術(shù)是以盎3D數(shù)字模型為昂基礎(chǔ)，以三維模邦型的平、立、剖唉等視圖聯(lián)動設(shè)計靶方式，取代了傳阿統(tǒng)的單視圖線條叭式設(shè)計，以“所叭見即所得冶的形般式，把三維的設(shè)扮計思考變成可見稗的立體實物，提八供真正的三維方爸案可視化設(shè)計環(huán)靶境。利用BIM把模型，通過虛擬敗現(xiàn)實技術(shù)對方案爸進(jìn)行全方互動性擺的直觀展現(xiàn)，推暗敲方案的合理性頒，提供在4D虛氨擬仿真環(huán)境中展罷示方案的方法與按流程。壩針對現(xiàn)狀問題，哎結(jié)合施工工序管白理需求，利用B柏IM技術(shù)可視化阿、協(xié)同性、模擬澳性、優(yōu)化性等手按段，開展隧道仰靶拱與仰拱填充快傲速施工裝備與工八藝設(shè)計，具有重盎要的探索應(yīng)用價般值。巴

3、2、基于BIM愛的施工方案設(shè)計昂原理鞍傳統(tǒng)的施工方案瓣深化設(shè)計，是在阿二維的施工圖上疤想象構(gòu)思，利用盎以往的施工經(jīng)驗瓣，主觀選擇施工絆方案的裝備、工靶藝等。但往往存捌在裝備選型不合芭適、工藝繁瑣或拜可行性差，以及背簡單的錯、漏、扳碰冶等深化設(shè)計版圖紙問題。然而白，BIM的3D壩可視化設(shè)計環(huán)境絆和4D虛擬仿真邦環(huán)境，為施工方壩案的裝備、工藝靶的設(shè)計優(yōu)化、可岸行性驗證提供了版技術(shù)途徑。稗實現(xiàn)施工方案的骯3D可視化和4矮D虛擬仿真的基佰礎(chǔ)，是建立能真癌實描述施工方案疤的三維數(shù)字模型，包括環(huán)境模型扒、結(jié)構(gòu)模型和施耙工設(shè)施模型。其靶中，環(huán)境模型是罷施工方案的虛擬霸布置場地、前置鞍及后置施工工序百等環(huán)境影

4、響因素熬。結(jié)構(gòu)模型是施柏工方案虛擬建造翱的工程結(jié)構(gòu)實體班物。施工設(shè)施模擺型是施工方案采捌用的機(jī)械設(shè)備、盎模板、模具等作隘業(yè)設(shè)施，是BI氨M輔助施工方案般設(shè)計的關(guān)鍵。依哀據(jù)模型構(gòu)件的施頒工動態(tài)邏輯關(guān)系霸，通過施工步序艾的時間任務(wù)項驅(qū)敖動模型構(gòu)件，表艾達(dá)施工方案的虛岸擬建造過程。扳利用Autod岸eskRevi澳t、Navis啊works軟件白實現(xiàn)施工方案可壩視化設(shè)計，具體艾方案如下：(1)通過Re懊vit建立三維搬數(shù)字模型，每一耙構(gòu)件的屬性信息挨應(yīng)配置唯一的施把工步序參數(shù)，導(dǎo)班出NWC模型文骯件;白(2)利用Ex疤cel編輯每一岸施工步序的時間般任務(wù)項，具體包頒括任務(wù)名稱、任邦務(wù)類型、開始時俺間

5、、結(jié)束時間、跋ID序列號等，班導(dǎo)出CSV文件敗;襖(3)通過Na傲viswork疤s導(dǎo)入NWC模奧型文件和CSV半時間任務(wù)項數(shù)據(jù)班源文件，利用一挨定的自動關(guān)聯(lián)規(guī)般則，使得模型構(gòu)隘件與時間任務(wù)項傲一一對應(yīng)關(guān)聯(lián)，伴在Timeli柏ne虛擬仿真環(huán)敖境中進(jìn)行時間任佰務(wù)項驅(qū)動模型的癌4D虛擬建造。礙圖1為基于BI版M的施工方案可笆視化設(shè)計流程。昂同時，在BIM半的4D虛擬仿真凹環(huán)境中，可以進(jìn)拌行實時交互的過艾程模擬，虛擬推昂演施工方案的過搬程，動態(tài)檢查方案可行性以及存哎在的問題，優(yōu)化扳施工裝備、工藝背等。圖2為基于把BIM的施工方挨案優(yōu)化流程。艾3、3D模型協(xié)熬同設(shè)計百模型協(xié)同設(shè)計原半則：首先根據(jù)施俺工

6、現(xiàn)場環(huán)境條件懊，建立環(huán)境模型懊，形成虛擬真實奧的設(shè)計環(huán)境。然扳后建立結(jié)構(gòu)模型罷，將未施工的結(jié)構(gòu)物對象預(yù)設(shè)在百已有的施工環(huán)境愛中。最后在環(huán)境暗模型的作業(yè)空間襖允許界限內(nèi)，結(jié)百合結(jié)構(gòu)模型的施凹工需要，在同一暗設(shè)計環(huán)境中，進(jìn)唉行施工設(shè)施模型鞍的可視化設(shè)計和爸虛擬仿真優(yōu)化，傲從而實現(xiàn)施工方瓣案的模型協(xié)同設(shè)盎計效果。扮為了實現(xiàn)隧道仰啊拱與仰拱填充施啊工方案設(shè)計和可捌視化展示，需要拌利用Autod捌eskRevi板t軟件建立以下扒3個模型：環(huán)境拔模型包括隧道初搬期支護(hù)、前方拱氨底土石方;結(jié)構(gòu)奧模型包括仰拱、案仰拱填充;施工礙設(shè)施模型為仰拱扳與仰拱填充快速百施工臺車。盎3.1.環(huán)境模氨型柏隧道初期支護(hù)、襖前

7、方拱底土石方瓣開挖，為仰拱與艾仰拱填充施工方疤案的前置施工工挨序。根據(jù)施工圖霸芋級圍巖芋b型伴襯砌斷面，考慮吧施工工序劃分原跋則，建立隧道初安期支護(hù)與拱底土壩石方模型，如圖安3所示。需要注矮意的是，初期支拌護(hù)模型只需具有叭靜態(tài)的施工環(huán)境瓣布置特征，不參哀與施工方案虛擬叭推演過程。而拱昂底土石方模型，皚需要反映出動態(tài)般開挖的過程，要搬賦予施工步序參懊數(shù)，構(gòu)件的建模岸精度采用沿隧道暗軸向6m一段的班劃分原則。八3.2.結(jié)構(gòu)模扳型頒根據(jù)施工圖芋級白圍巖芋b型襯砌盎斷面，考慮施工邦工序劃分原則，背建立隧道仰拱與霸仰拱填充模型，佰如圖4所示。其百中，仰拱的矮邊癌墻高出填充面3鞍00mm，仰拱昂填充預(yù)留中

8、心蓋阿板溝，仰拱采用胺C30混凝土，懊仰拱填充采用C爸20混凝土，兩懊者相對獨立澆筑皚。模型構(gòu)件賦予安施工步序參數(shù)，疤建模精度采用沿搬隧道軸向6m一罷段的劃分原則。奧3.3.施工設(shè)斑施模型疤隧道仰拱與仰拱百填充施工方案的班施工設(shè)施模型，岸是指仰拱與仰拱翱填充快速施工臺岸車(簡稱仰拱臺頒車)設(shè)計，主要斑包括模板系統(tǒng)與胺行走系統(tǒng)兩部分矮設(shè)備。由翻轉(zhuǎn)組傲合式仰拱模板、吧端頭模板、中心藹水溝模板構(gòu)成的擺整體式模板系統(tǒng)敗;由一對自行式柏桁架梁組成的獨骯立行走系統(tǒng)。如翱圖5所示。翱仰拱模板設(shè)計為版左右兩幅翻轉(zhuǎn)式白組合鋼板，模板艾沿隧道軸向的長熬度為6m，由固懊定部分(與剛性半骨架剛接)和活吧動部分鉸接組成

9、扳，安裝、定位、凹拆除操作簡便快疤捷，尤其減少了百固定部分鋼板本隘身變形損傷，可拔很好地保證仰拱辦矮邊墻線形控制鞍。瓣端頭模板由鋼板隘和型鋼梁組成，把與仰拱模板和中稗心水溝模板活動昂連接，同時在移絆動運載模架系統(tǒng)柏時，使模板系統(tǒng)傲形成為一個整體瓣，定位準(zhǔn)確，移愛動就位快捷。耙獨立行走系統(tǒng)的愛動力設(shè)備包括電擺葫蘆和卷揚機(jī)(岸固定在后支座上芭)，由1對桁架版梁為模架系統(tǒng)提昂供滑行軌道。罷4、4D虛擬施矮工板4.1.建立虛般擬仿真環(huán)境捌通過Autod俺eskNavi斑sworks導(dǎo)入模型NWC文絆件，得到虛擬仿隘真環(huán)境下的模型版。利用Time跋liner模塊啊添加施工步序時襖間任務(wù)項數(shù)據(jù)源敖CSV文

10、件，生安成虛擬環(huán)境下的拌時間任務(wù)項，并邦使用規(guī)則自動附癌著于模型，使得艾每一施工步序的拜時間任務(wù)項與模背型構(gòu)件一一對應(yīng)跋。模型賦予時間把屬性后，生成虛拌擬仿真環(huán)境下由傲?xí)r間驅(qū)動的4D艾動態(tài)模型，從而把可進(jìn)行施工方案鞍的虛擬推演。俺4.2.4D施熬工方案演示啊隧道仰拱與仰拱敗填充施工方案的岸施工步序模擬過安程，具體如下：八(1)測量放樣埃，模架系統(tǒng)就位埃;百(2)卷揚機(jī)驅(qū)唉動桁架梁向前行案走至下一循環(huán)位暗置;澆筑仰拱混昂凝土(圖6(b邦);奧(3)手葫蘆起壩吊、上翻仰拱壓隘?；顒影?安(4)澆筑仰拱稗填充;斑(5)電葫蘆起熬吊端頭梁、整體哎模架向前滑移6拔m，前方隧底砟拌石開挖;拌(6)電葫蘆下

11、罷放端頭梁，手葫斑蘆下翻仰拱壓模巴活動板耙。扳4.3.效果評氨價啊仰拱模板設(shè)計拔為翻轉(zhuǎn)式組合鋼盎板，由固定部分和活動部分鉸接礙組成，實現(xiàn)仰拱笆與仰拱填充連續(xù)擺循環(huán)澆筑，保證矮仰拱矮邊墻澆筑埃質(zhì)量和線形控制按。端頭模板依據(jù)熬仰拱與仰拱填充半的結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行唉設(shè)計，模板底與艾仰拱中埋式止水阿帶位置、形狀一擺致，便于固定中熬埋式止水帶，模翱板頂與仰拱填充八面高程一致，可半控制仰拱填充澆瓣筑高程。艾利用端頭模架固壩定仰拱模架和中傲心水溝模架，組瓣成可拆卸式整體扳模板系統(tǒng)，依托盎獨立的機(jī)械動力八行走設(shè)備，一次敖快速循環(huán)移動、凹精確定位，縮短吧支模時間，避免稗人工操作誤差，壩保證洞內(nèi)交通。翱仰拱作業(yè)面分為按

12、兩個作業(yè)區(qū)流水芭施工，一是仰拱矮底部開挖(必要扒時綁扎仰拱鋼筋板)作業(yè)區(qū)，二是隘仰拱與仰拱填充班連續(xù)澆筑作業(yè)區(qū)拔，大大縮短了循阿環(huán)作業(yè)時間。5、結(jié)論罷(1)利用BI壩M技術(shù)的3D可埃視化設(shè)計環(huán)境和拌4D虛擬仿真環(huán)霸境，建立了BI盎M輔助施工方案搬可視化設(shè)計和虛氨擬推演的方法和絆流程。巴(2)BIM輔扳助施工方案的三柏維數(shù)字模型設(shè)計扮，包括環(huán)境模型俺、結(jié)構(gòu)模型和施吧工設(shè)施模型。利鞍用BIM模型，佰通過4D虛擬現(xiàn)熬實技術(shù)對施工方拌案進(jìn)行全方位互搬動性的直觀展現(xiàn)壩，優(yōu)化施工方案巴的合理性。把(3)BIM輔版助鐵路隧道仰拱翱與仰拱填充快速礙施工裝備與工藝奧可視化設(shè)計，效隘果顯著。BIM般輔助設(shè)計的仰拱

13、背臺車能夠很好應(yīng)熬用于實際施工，斑對BIM技術(shù)在八隧道施工中的應(yīng)扒用具有一定的參佰考價值。五、質(zhì)量要求唉混凝土砌塊施工佰質(zhì)量要求應(yīng)符合耙砌體工程施工奧質(zhì)量驗收規(guī)范按(頒GB50203笆-2002翱)靶的規(guī)定。項序檢查項目允許偏差或允許值主控項目1砌塊強度等級設(shè)計要求A3.52砂漿強度等級設(shè)計要求M53砌筑留搓第6.2.3條4水平灰縫飽滿度80%5豎向灰縫飽滿度80%6軸線位移10mm7垂直度小于等于3m5mm大于3m10mm一般項目1水平灰縫厚度豎向?qū)挾?12mm2基礎(chǔ)頂面和樓面標(biāo)高15mm3表面平整度清水：5mm 混水：8mm4門窗洞口5mm5窗口位移20mm6水平灰縫平直度 清水：7mm

14、混水：10mm六、工藝流程扒墻體放艾線扒搬制備砂哎漿笆版砌塊排班列昂捌鋪砂傲漿昂辦砌塊就八位柏骯校艾正班背砌筑鑲澳磚柏矮勒縫七、操作工藝敖墻體放罷線般:氨砌體施工前胺，壩應(yīng)將基礎(chǔ)面或樓襖層結(jié)構(gòu)面按標(biāo)高找平搬，艾依據(jù)砌筑圖放出拜第一皮砌塊的軸阿線、砌體邊線和懊洞口線。耙1佰、拌制砌筑砂漿版：白現(xiàn)場采用砂漿攪隘拌機(jī)拌合砂漿翱，盎嚴(yán)格按照配合比般配制。奧2岸、砂漿配合比用霸重量比半，按計量精度為扳：敖水?dāng)[泥邦擺2%哎、砂及摻合藹料氨巴5%懊。昂3盎、砂漿組批原則罷及取樣規(guī)定俺：跋以同一砂漿強度翱等級瓣，瓣同一配合比奧，岸同種原材料每一拜樓層或阿250m巴3捌砌體(板基礎(chǔ)砌體可按一奧個樓層計把)藹為一

15、個取樣單位版，艾每取樣單位標(biāo)準(zhǔn)八養(yǎng)護(hù)試塊的留置絆不得少于一組邦(扳每跋組藹3爸塊拌)案。班干拌砂漿：同強笆度等級每壩400t百為一驗收批叭，跋不足澳400t稗也按一批計。每皚批案從耙2澳0稗個以上的不同部擺位取等量樣品。懊總質(zhì)量不少于疤15k凹g八，礙分成兩份伴，拔一份送試百，擺一份備用。背建筑地面用水泥耙砂漿襖，暗以每一層或皚1000m啊2佰為一檢驗批拜，背不足扮1000m挨2跋也按一批計。每壩批砂漿至少取樣爸一組。當(dāng)改變配絆合比時也應(yīng)相應(yīng)胺地留置試塊。凹4背、攪拌機(jī)投料順吧序罷：擺砂辦埃水安泥矮背摻合唉料稗凹水。拌5叭、砌塊排列絆：胺按砌塊排列圖在瓣砌體線范圍內(nèi)分氨塊定尺、畫線、辦排列砌塊

16、的方法白和要求如下奧：靶6扳、砌塊排列上、熬下皮應(yīng)錯縫搭砌般，鞍蒸壓加氣混凝土耙切塊搭接長度不擺小于砌塊長度的阿l敗/疤3吧，豎向通縫不能稗大于兩匹。佰7半、內(nèi)外墻長度大哎于罷5八M拔的單片墻和內(nèi)外半墻交接處設(shè)構(gòu)造礙柱。胺8傲、當(dāng)砌體填充墻斑高度大暗于熬4叭m翱時應(yīng)設(shè)鋼筋混凝襖土圈皚梁扮.翱作法壩為氨:拌一內(nèi)墻門洞上設(shè)疤一敗道把,凹兼作過傲梁翱,背外墻窗及窗頂處靶各設(shè)一敖道扳,巴內(nèi)墻圈梁寬度同霸墻阿厚版,凹高安度拜120mm.霸 笆外墻圈梁寬度見胺建筑墻身剖面搬圖把,礙高芭度佰180mm霸.扮圈梁寬皚度安b240m擺m癌時，配筋上下艾各岸2扒骯1拔4爸，柏6癌霸200絆箍頒.背 拜圈梁兼作過梁

17、埃時俺,暗應(yīng)在洞口上方按白過梁要求確定截熬面并另加鋼敗筋岸.敗當(dāng)墻高大礙于矮7般m八時，在門窗洞口昂頂及墻頂向昂下氨2.5襖m澳處各設(shè)一道圈梁巴，圈梁寬同墻寬，澳高叭18爸0癌，配筋上下凹各拌2哎挨1盎4霸，伴6疤瓣200伴箍。昂9扒、蒸壓加氣混凝吧土塊水平縫宜暗為佰1.5c八m敗左右，垂直縫在礙宜罷為邦2c盎m背。熬1敖0熬、砌塊就位與校傲正：岸普通混凝土小型扮砌塊不宜澆水；胺當(dāng)天氣干燥炎熱芭時巴，拌可在砌塊上稍加矮噴水潤濕。輕集絆料混凝土小砌塊愛施工前可灑水阿，啊但不宜過多。齡澳期不足柏28d澳及潮濕的小砌塊挨不得進(jìn)行砌筑。應(yīng)采用主規(guī)格小骯砌塊絆，埃小砌塊的強度等骯級應(yīng)符合設(shè)計要岸求笆，叭

18、并應(yīng)清除砌塊表絆面的雜物后方可矮吊運就位。砌筑扮就位應(yīng)先遠(yuǎn)后近岸、先下后上、先扮外后內(nèi)；每層開唉始時伴，哎應(yīng)從轉(zhuǎn)角處或定傲位砌塊處開始；板應(yīng)吊砌一皮、校翱正一皮俺，叭墻皮拉線控制砌癌體標(biāo)高和墻面平壩整度。氨1背1氨、砌筑墻體要同挨時砌起班，埃不得留斜磋。每斑天砌筑高度不超百過澳1.8m瓣。敗1挨2傲、轉(zhuǎn)角及交接處奧同時砌筑柏，班不得留直磋芭，癌斜搓水平投影不昂應(yīng)小于高度的熬2/3澳。拜八、成品保護(hù)措藹施伴1佰、砌體材料運輸靶、裝卸過程中嚴(yán)哀禁拋擲和傾倒。半進(jìn)場后把，爸要按品種、規(guī)格拌分別堆放整齊胺，暗作好標(biāo)識把，白堆放高度不能超爸過昂2m熬。背2絆、砌體墻上不得邦放腳手架排木氨，傲防止發(fā)生事故。懊3愛、砌體在墻上支艾撐圈梁模板時隘，芭防止撞動最上一半皮磚。柏4搬、支完模板后耙，骯保持模內(nèi)清潔邦，防止掉入磚頭、案石子、木屑等雜捌物。襖5稗、墻體的拉結(jié)鋼斑筋、框架結(jié)構(gòu)柱骯預(yù)留錨固筋及各柏種預(yù)埋件、各種絆預(yù)埋管線等澳，藹均要注意保護(hù)敖，芭嚴(yán)禁任意拆改或盎損壞。矮6班、砂漿稠度要適唉宜鞍，啊砌