BIM技術(shù)在隧道三維設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探索隧道專業(yè)2014年3月一

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況二

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線主要內(nèi)容三

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語(yǔ)一、總體概況1、BIM應(yīng)用現(xiàn)狀近幾年，BIM技術(shù)已經(jīng)逐步在建筑、制造、電子等行業(yè)推廣使用，并帶來(lái)了革新性的變化，而鐵路隧道工程全生命周期的信息化程度仍舊處于非常低的水平。同時(shí)，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步推進(jìn)，鐵路隧道工程已開始向低碳、環(huán)保、可持續(xù)的方向發(fā)展，且伴隨著國(guó)際同行業(yè)日益激烈的競(jìng)爭(zhēng)與挑戰(zhàn)，將BIM技術(shù)應(yīng)用于鐵路隧道工程中以提高企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力是必然的發(fā)展方向。一、總體概況世界各國(guó)也相繼頒布了一系列相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和指南。一、總體概況目前，BIM技術(shù)在我國(guó)建筑領(lǐng)域已有不少應(yīng)用實(shí)例，如鳥巢、上海中心、上海世博會(huì)中國(guó)館等，但在鐵路隧道領(lǐng)域中的應(yīng)用研究工作尚處于探索階段。一、總體概況中國(guó)第一高樓“上海中心”一、總體概況2、依托工程及課題成貴線千斤塝隧道寶蘭客專石鼓山隧道一、總體概況2、依托工程及課題《基于BIM技術(shù)的鐵路隧道建設(shè)管理信息化技術(shù)研究》《基于BIM技術(shù)的鐵路隧道施工圖交付標(biāo)準(zhǔn)研究》一、總體概況3、階段成果總述三維設(shè)計(jì)理念提出三維建模技術(shù)突破BIM交付標(biāo)準(zhǔn)編制部分二維圖紙生成信息附加技術(shù)實(shí)現(xiàn)施工運(yùn)營(yíng)應(yīng)用探索一

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語(yǔ)二、技術(shù)路線1、鐵路隧道工程BIM模型的特點(diǎn)可視化數(shù)字化多維化協(xié)調(diào)性可操作全過程二、技術(shù)路線2、軟件平臺(tái)選擇綜合考慮軟件性能、建模需求、施工模擬、運(yùn)營(yíng)維護(hù)等因素，選擇了達(dá)索系列軟件。二、技術(shù)路線2、軟件平臺(tái)選擇運(yùn)營(yíng)ENOVIA：協(xié)同管理平臺(tái)，負(fù)責(zé)全生命周4期內(nèi)信息協(xié)調(diào)和數(shù)據(jù)管理；施工：產(chǎn)品設(shè)計(jì)平臺(tái)，用于設(shè)計(jì)階段建立三維模型；CATIA3DELMIA：仿真應(yīng)用平臺(tái)，用于施工階段的施工動(dòng)態(tài)仿真、施組計(jì)劃；21設(shè)計(jì)3DVIA：三維展示平臺(tái)，用于運(yùn)營(yíng)階段。規(guī)劃二、技術(shù)路線3、總體規(guī)劃達(dá)索系列軟件在鐵路隧道工程中的應(yīng)用總體規(guī)劃：項(xiàng)目啟動(dòng)規(guī)劃設(shè)計(jì)施工運(yùn)營(yíng)維護(hù)三維設(shè)計(jì)土建結(jié)構(gòu)機(jī)電設(shè)備施工方案運(yùn)營(yíng)管理地質(zhì)有限元分析動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)巖土有限元分析隧道設(shè)計(jì)圖紙結(jié)構(gòu)有限元分析專業(yè)圖紙施工組織維修養(yǎng)護(hù)二維出圖數(shù)字交付設(shè)計(jì)文件三維隧道用戶手冊(cè)CATIAANSYS3DVIA/GISENOVIA

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語(yǔ)三、階段成果1、標(biāo)準(zhǔn)編制（1）資料調(diào)研課題組查閱了大量的相關(guān)書籍和論文。書籍：美國(guó)

NBIMS標(biāo)準(zhǔn)英國(guó)

(UK)BIM

標(biāo)準(zhǔn)澳大利亞

BIM標(biāo)準(zhǔn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《中國(guó)建筑信息模型標(biāo)準(zhǔn)框架研究》《設(shè)計(jì)企業(yè)BIM實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)指南》《BIM總論》《美國(guó)國(guó)家BIM標(biāo)準(zhǔn)(NBIMS)第二版》《新加坡BIM指南》…美國(guó)聯(lián)邦總務(wù)局GSA標(biāo)準(zhǔn)美國(guó)陸軍工程兵團(tuán)USACE標(biāo)準(zhǔn)業(yè)主標(biāo)準(zhǔn)三、階段成果（1）資料調(diào)研論文：《數(shù)字化隧道三維建模分析》《山東省文化中心項(xiàng)目BIM應(yīng)用實(shí)踐》《市政工程設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的發(fā)展前景》《探討基于BIM的設(shè)計(jì)階段的流程優(yōu)化》《杭甬鐵路客運(yùn)專線施工圖審核管理綜述及建議》…三、階段成果（2）標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介鐵路隧道BIM鐵路隧道BIM鐵路隧道BIM總則術(shù)語(yǔ)基本規(guī)定附錄附加說(shuō)明交付要求二維標(biāo)準(zhǔn)三維標(biāo)準(zhǔn)三、階段成果（3）文件命名規(guī)則三、階段成果（4）結(jié)構(gòu)分解總體結(jié)構(gòu)三、階段成果（4）結(jié)構(gòu)分解洞

門三、階段成果（4）結(jié)構(gòu)分解暗

洞三、階段成果（4）結(jié)構(gòu)分解明洞附屬洞室輔助坑道三、階段成果2、三維建模三維地表模型三維地質(zhì)模型（1）建模思路三維選線各專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)線路橋梁隧道專業(yè)BIM設(shè)計(jì)流程骨架繼承模型生成模板制作路基軌道通信信號(hào)機(jī)車……參數(shù)設(shè)置草圖繪制模板實(shí)例化三、階段成果（2）模型構(gòu)成洞門模型

明洞模型

暗洞模型防排水模型附屬洞室

輔助坑道模型

模型三、階段成果（3）洞門模型進(jìn)口洞門草圖進(jìn)口斜切洞門混凝土進(jìn)口斜切洞門鋼筋三、階段成果（3）洞門模型出口斜切洞門出口斜切洞門鋼筋出口帽檐鋼筋細(xì)部三、階段成果（4）明洞模型明洞襯砌草圖邊坡開挖與支護(hù)草圖明洞參數(shù)（部分）三、階段成果出口明洞臨時(shí)邊仰坡防護(hù)、基底處理出口明洞襯砌、回填進(jìn)口明洞鋼筋三、階段成果（5）暗洞洞身模型洞身模型草圖（Ve）洞身整體模型超前支護(hù)三、階段成果初期支護(hù)鋼筋網(wǎng)型鋼鋼架三、階段成果二襯模型二襯鋼筋仰拱回填三、階段成果（6）附屬洞室骨架信息噴砼和錨桿鋼筋網(wǎng)三、階段成果型鋼鋼架二襯混凝土二襯鋼筋三、階段成果直放站兼電纜余長(zhǎng)腔型鋼鋼架骨架信息初噴和錨桿三、階段成果二襯鋼筋門框墻電纜槽三、階段成果電力照明箱變洞室骨架信息初噴和錨桿復(fù)噴三、階段成果二襯混凝土（多角度展示）三、階段成果后墻混凝土后墻鋼筋門框墻三、階段成果（7）輔助坑道（斜井）洞門端墻洞口擋墻洞口段整體模型三、階段成果鋼架單車道斜井襯砌草圖單車道斜井整體模型襯砌鋼筋三、階段成果雙車道斜井襯砌草圖雙車道斜井整體模型襯砌鋼筋三、階段成果（8）防排水洞口防排水集水井匯水池三、階段成果洞身防排水止水（條）帶盲管三、階段成果3、鐵路隧道工程功能模塊二次開發(fā)通過對(duì)鐵路隧道工程功能模塊的二次開發(fā)，可大幅度提高鐵路隧道工程BIM模型建立的速度和精度，為BIM技術(shù)在隧道專業(yè)中的應(yīng)用提供有力的技術(shù)支持，保證后期應(yīng)用研究的有序推進(jìn)。目前隧道專業(yè)的二次開發(fā)工作已經(jīng)開始，正處于技術(shù)探索階段，取得了一定的技術(shù)成果。三、階段成果（1）標(biāo)準(zhǔn)化建模小導(dǎo)管定制界面鋼架定制界面三、階段成果（1）標(biāo)準(zhǔn)化建模二襯鋼筋定制界面三、階段成果（2）二維出圖襯砌斷面圖三、階段成果（2）二維出圖鋼架圖三、階段成果（2）二維出圖鋼筋圖三、階段成果（2）二維出圖進(jìn)口正面圖進(jìn)口縱斷面圖進(jìn)口明暗分界斷面圖三、階段成果（2）二維出圖出口明暗分界斷面圖出口縱斷面圖出口正面圖三、階段成果（3）工程量統(tǒng)計(jì)擬實(shí)現(xiàn)正洞、輔助坑道、附屬洞室等工程量的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，目前已初步實(shí)現(xiàn)了對(duì)初支鋼架的數(shù)量統(tǒng)計(jì)功能。三、階段成果（3）工程量統(tǒng)計(jì)進(jìn)口開挖量統(tǒng)計(jì)出口開挖量統(tǒng)計(jì)三、階段成果（3）工程量統(tǒng)計(jì)進(jìn)口圬工統(tǒng)計(jì)進(jìn)口明洞工程數(shù)量統(tǒng)計(jì)出口明洞工程數(shù)量統(tǒng)計(jì)出口圬工統(tǒng)計(jì)三、階段成果（3）工程量統(tǒng)計(jì)整合工程量數(shù)據(jù)，根據(jù)常見表格方式輸出。洞口及明洞工程數(shù)量表（部分）

洞身工程數(shù)量表（部分）三、階段成果（4）信息附加目前實(shí)現(xiàn)對(duì)三維模型附加幾何、非幾何信息的手段主要包括：屬性附加、描述附加、參數(shù)展示、外部鏈接。屬性附加信息描述附加信息三、階段成果（4）信息附加參數(shù)附加信息外部鏈接附加信息三、階段成果4、施工模擬（1）模型拆分鐵路隧道設(shè)計(jì)模型需進(jìn)一步處理才可應(yīng)用于施工階段，處理工作主要包括模型切分、環(huán)境布置、資源配置和參數(shù)設(shè)置。超前小導(dǎo)管模型切分三、階段成果（1）模型拆分開挖體模型切分三、階段成果（1）模型拆分噴射混凝土鋼筋網(wǎng)型鋼鋼架初期支護(hù)模型切分三、階段成果（1）模型拆分拱墻段仰拱及溝槽二次襯砌模型切分三、階段成果（2）資源配置隧道模型施工動(dòng)態(tài)模擬還需要按照實(shí)際施工情況配置人員、機(jī)具、設(shè)備等相關(guān)資源：隧道模型資源配置三、階段成果（3）

參數(shù)設(shè)置甘特圖（GanttChart）以圖示的方式通過活動(dòng)列表和時(shí)間刻度形象地表示出石鼓山隧道的工序安排、銜接、持續(xù)時(shí)間等施工要素。施工甘特圖三、階段成果（3）

參數(shù)設(shè)置計(jì)劃評(píng)審技術(shù)（PERT）利用網(wǎng)絡(luò)分析制定計(jì)劃并對(duì)計(jì)劃予以評(píng)價(jià)，主要用于協(xié)調(diào)石鼓山隧道整個(gè)施工組

織

計(jì)

劃

的

各

道

工序，合理安排人力、物力、時(shí)間、資金。施工模擬計(jì)劃評(píng)審技術(shù)三、階段成果（4）

動(dòng)態(tài)模擬施工過程中進(jìn)度管理施工動(dòng)態(tài)模擬可以直觀、形象地展示出整個(gè)施工過程，并對(duì)施工過程中的人員、設(shè)備進(jìn)行碰撞檢驗(yàn)。施工過程中安全管理三、階段成果5、輕量化展示CATIA、DELMIA等原始模型的體量非常大，并且隨著模型精度的提高其體量呈倍數(shù)增長(zhǎng)，例如30m長(zhǎng)一段隧道洞身施工精度的模型可達(dá)到3G以上，如此體量的模型一般的計(jì)算機(jī)都難以運(yùn)行。因此，模型的輕量化對(duì)現(xiàn)階段的計(jì)算機(jī)水平來(lái)水非常重要。課題組在綜合比選各類軟件及相關(guān)技術(shù)之后，最終采用3DVIA

Composer來(lái)實(shí)現(xiàn)模型的輕量化，如后所示。一

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