基于BIM技术的盾构“隧道”风险可视化

摘要:随着我国社会经济的发展,BIM技术变得越来越完善,在建筑工程中的应用变得更加深入,并且由于BIM技术具有可视化、模拟化、优化性等特点,可以极大的减少工程建设的风险和误差。BIM技术的应用已经相对成熟,但是针对在地铁盾构隧道施工方面的应用仍旧处于起步阶段。因此,本文以BIM技术为研究对象,探讨其在地铁盾构隧道风险可视化研究,具有较大的现实意义。

关键词:BIM技术;地铁盾构隧道;风险可视化

引言

地铁做为我国一种重要的绿色交通工具,在城市交通中扮演着极其重要的角色,近年来,我国各大一线城市已经将开通地铁做为了一种标配,地铁的发展十分迅速。当然,在地铁建设的过程中,不可避免的会出现较多的建设风险和安全隐患,盾构法是一种较为科学的风险分析方法,可以将风险事件进行有效评价,并将风险隐患进行可视化分析。因此,本文以此为研究课题,并以自身的一个实际工程项目为例,来探讨基于BIM技术的盾构“隧道”风险可视化,期望能对后来的研究者提供一定的借鉴价值。

1 BIM概述

BIM技术,即建筑信息化模型,是一种结合现代信息技术的工程辅助技术,能够极大的帮助工程施工过程中减少风险、降低成本的目标,跟CAD相比,这种技术具有不可比拟的优势,CAD制图技术只能进行三维设计,而BIM则能进行四维设计。

从BIM技术的内涵来看,其具有以下几大好处:一是全生命周期,相比于CAD来说,BIM技术增加了时间维度,可以从设计阶段开始,一直到运营管理都可以进行全方位的模拟;二是构建三维模型,以往的施工图纸均是二维,要想实现三维可视化,就需要设计人员自己想象,这十分的不方便,而且随着建筑结构的不断复杂化,CAD技术已经逐渐被淘汰;三是模拟与优化,使用BIM还可以进行多方位的模拟,包括节能模拟、日照模拟、紧急疏散模拟、施工进度的模拟乃至模拟建筑物投入使用之后方方面面。掌握更多的信息之后,也方便做更多更好的优化,方便进行项目管理、特殊设计的优化、成本与工期的控制等等。

总之,BIM的优势十分明显,可以极大程度的提升建筑工程的施工效率,对于地铁隧道建设来说,同样具有不可替代的作用。

2地铁盾构模型构建

2.1相关参数设置

香港地铁建设已经十分成熟,针对盾构隧道来说,笔者采用的是预制管片拼装技术,但是这种技术存在着一定的缺陷,由于装配形式变化多样,而且存在着管片数量众多的情况,因此导致管片拼装位置十分复杂。因此,必须使用整体拼装建模策略,才能最大的提升效率,否则工作量将十分繁杂。因此,采用参数化建模,分析软土地铁盾构隧道管片组成规律,借助多个控制参数快速生成模型,是解决该阶段建模问题的首选之法。

从一般意义上来说,进行BIM参数设置,从而进行有效建模的流程比较复杂,但是环节清晰。一是要对地铁盾构隧道的相关数据进行测量,比如管片内径、拉伸长度、旋转角度等,依据这些数据做为参数设置的依据,特别要使旋转角度与管环中心参照点的距离在自适应体量下进行关联,建立两点自适应管环的参数化模型;二是要利用Revit程序来进行自适应点的设置,要保证自适应点与管片中心点的距离始终,并把这距离做为驱动参数的主体,并需要对其进行进一步的参数定义,可以选用if公式对隧道中心进行等距分割,从而可以有效的生成对应参照点,将自适应点放在这个参照点上,接着利用Revit程序,一键生成管环,Revit程序参数设置方法如下图所示:

图1 Revit程序参数设置

2.2参照平面设置

在自适应点的设置过程中,参照平面的设置至关重要,要保证自适应点与参照平面相互协调,必须还要利用Revit程序进行参照平面的生成,以此保证管环的顺利生成,针对参照平面的设置,如下图所示:

图2 Revit程序中参照点、参照线、参照平面

2.3BIM模型构建

在参照平面设置完成的基础上,必须进一步在Revit程序中新建一个公制常规模型,并结合参照平面以及图纸信息的基础上,对管片的位置进行迅速定位。在此基础上,编制一个融合命令,并在上面绘制出管片前后两侧的轮廓线,并修改融合起、始点,生成楔形体的邻接块与封顶快,采用旋转等命令完成单环管片的拼装,最后得到由带有楔形体的完整盾构管片所拼接而成的盾构隧道。在进行参数化处理后,通过调整个别参数即可得到不同尺寸的管片,进而实现模型的构建,该方法可以比较容易地实现盾构区间的 BIM 建模工作,从而极大地提高建模效率。经过这样的操作步骤,笔者初步得到了盾构环模型以及隧道错缝拼装模型,如下图所示: