基于BIM的隧道下穿既有铁路信息化施工管理研究

【摘要】：城市地铁的修建不可避免地下穿各种既有建筑物。其中,地铁隧道下穿运营中铁路作为典型的近接施工工况,具有高风险、高难度、高不确定性等特点。BIM技术作为高度信息化的产物,具有可视化、优化性、模拟性等特点,在建筑的全生命周期扮演着重要作用。本文依托成都地铁5号线下穿铁路咽喉区的实际工况,将BIM技术应用于隧道下穿近接施工过程中,旨在研究传统施工与BIM技术结合思路,保证下穿施工安全,保障铁路运营安全,全面提高隧道施工信息化水平。主要的研究工作和成果如下:(1)对隧道下穿施工的控制变形方案进行了梳理总结,分析对比了各地层加固措施的优缺点和适用性,提出以高精度双层大管棚辅以跟踪注浆的方案对下穿咽喉区地层进行加固,提出了BIM技术在该工程的应用思路,即基于BIM的变形分析、信息化监测、进度成本管理等,建立起研究框架。(2)对主流BIM模型建模平台进行了比选,选择以Revit软件作为建模平台进行BIM模型的建立,完成了下穿施工工程结构的分解,确定了建模标准和精度,完成了隧道下穿施工整体BIM模型的建立,附加了模型信息,利用BIM模型对原有二维设计的缺陷进行了优化。(3)研究了BIM模型转换为有限元计算模型的方法,提出以中间文件的转换模型的思路。将低精度隧道下穿施工BIM模型导入Flac 3D计算软件中,设置了不同工况,对隧道下穿施工控制变形措施进行了验证,计算表明,在管棚加注浆的措施下,地表的最大沉降值为2.82mm,比不做任何措施下穿的沉降减少了61.16%,达到了沉降控制要求。(4)研究提出了BIM技术与监控量测技术的结合思路,建立了远程自动化沉降监测系统,对隧道下穿过程中咽喉区地表的沉降进行监测。结合计算机编程技术,通过Revit API,对Revit软件进行二次开发,建立了基于BIM的信息化监测与可视化报警系统,实现了沉降监测数据与BIM模型的结合,实现了监测数据的可视化,提高了监控量测的信息化水平。(5)研究提出了BIM技术用于隧道下穿施工的进度与成本管理的思路,以BIM模型为基础,建立了基于BIM的下穿施工进度管理模型和成本管理模型,充分发挥了BIM技术的模拟性、优化性等优点。结果表明,BIM技术能够提高施工进度成本管理的精确性与合理性,为工期及成本目标的达成提供了保障。