CN109446716A - 基于bim平台盾构机vmt及纠偏方案三维展示方法 - Google Patents

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CN109446716A CN201811356864.1A CN201811356864A CN109446716A CN 109446716 A CN109446716 A CN 109446716A CN 201811356864 A CN201811356864 A CN 201811356864A CN 109446716 A CN109446716 A CN 109446716A
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青舟
张佩竹
付功云
杨喆
蒋卓鹏
袁文祥
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China Railway Liuyuan Group Co Ltd
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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/13—Architectural design, e.g. computer-aided architectural design [CAAD] related to design of buildings, bridges, landscapes, production plants or roads
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/06—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining
    • E21D9/093—Control of the driving shield, e.g. of the hydraulic advancing cylinders
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation

Abstract

本发明公开了基于BIM平台盾构机VMT及纠偏方案三维展示方法，首先按照隧道设计图纸中心线数据和轻量化隧道模型进行隧道设计线路拟合，然后根据盾构机自身VMT数据，通过BIM平台进行实际掘进路线展示，然后将隧道设计线路与盾构机实际掘进线路进行数据偏移计算，然后判断偏移数据是否超出上限值，当偏移数据不超出上限值或无偏移时，隧道模型于盾构机模型正常重合展示；当超出偏移上限值时，将隧道模型与盾构机模型按照偏移量进行三维空间展示，并进入纠偏程序。该方法在二维展示的基础上，进行偏移三维空间展示，并根据偏移数据自动匹配对应纠偏方案，提高施工人员工作效率。

Description

基于BIM平台盾构机VMT及纠偏方案三维展示方法
技术领域
本发明涉及盾构施工安全风险管理技术领域，具体涉及基于BIM平台盾构机VMT及纠偏方案三维展示方法。
背景技术
近年来地下空间开发迅猛发展，在地铁施工领域，盾构施工技术在隧道区间施工过程中得到广泛应用，面对日益繁重的地铁工程建设任务及复杂多变的工程施工风险，探索研发科学、有效的盾构施工安全、质量监控管理技术手段与方法，已成为地铁隧道工程建设日常管理工作的当务之急。
隧道施工项目中，盾构机本身提供VMT导向数据，现有盾构机管理系统通过对VMT数据拟合后以平面二维图进行展示，施工人员只能通过二维平面图进行查看盾构机掘进偏移情况，效果不佳，当盾构机掘进路线出现偏差时，施工人员只能根据偏差数据人工查看纠偏方案，造成施工过程中纠偏效率低下。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供基于BIM平台盾构机VMT及纠偏方案三维展示方法，针对现有技术缺陷，进行盾构机施工偏移的三维空间展示，并根据偏移数据自动匹配对应的纠偏方案，直观简洁，自动高效。
为解决上述技术问题，本发明提供了基于BIM平台盾构机VMT及纠偏方案三维展示方法，该方法包括以下步骤：
(1)、拟合隧道设计线路(步骤S100)；
(2)、展示盾构机实际掘进路线(步骤S200)；
(3)、将隧道设计线路与盾构机实际掘进线路进行数据偏移计算(步骤S300)；
(4)、判断偏移数据是否超出上限值(步骤S400)，当偏移数据不超出上限值或无偏移时，隧道模型于盾构机模型正常重合展示(步骤S401)；当超出偏移上限值时，将隧道模型与盾构机模型按照偏移量进行三维空间展示(步骤S402)，并进入纠偏程序。
所述步骤(1)中隧道设计线路的拟合依据为隧道设计图纸中心线数据和轻量化隧道模型。
所述步骤(2)中盾构机实际掘进路线的展示依据为：根据盾构机自身VMT数据，通过BIM平台进行实际掘进路线的拟合。
所述步骤(4)中的上限值为人工设置参数，可根据项目实际需要进行调整。当盾构机VMT回传数据拟合的掘进路线中当前位置与原始掘进路线最近距离大于预警阈值时，进行偏预警。
所述步骤(4)中的纠偏程序包括以下步骤：
(1)进行偏移报警(步骤S500)；
(2)根据偏移值匹配纠偏方案(步骤S600)；
(3)施工人员按照纠偏方案进行纠偏施工(步骤S700)；
(4)纠偏施工过程中，盾构机按照纠偏路线进行数据输出，重新进入步骤S200。
所述纠偏程序步骤(2)中的纠偏方案为按照设计提供的纠偏路线，对当前偏移路线进行修正，通过纠偏路线与实际掘进路线、计划掘进路线的对比，并在三维中体现纠偏方案与实际掘进路线的对比，用于判断实际掘进路线是否按照纠偏路线进行调整。
所述纠偏程序步骤(3)中的纠偏施工分为盾构机操作人员按照纠偏路线进行盾构施工，通过VMT回传的盾构机实际掘进路线数据进行三维拟合，最终在三维中展示设计掘进路线是否遵循了纠偏方案。
该基于BIM平台盾构机VMT及纠偏方案三维展示方法，利用隧道中心线设计数据，以三维方式展示隧道设计路线，通过VMT数据拟合实际掘进路线，利用算法计算两者之间空间偏移量，在二维展示的基础上，进行偏移三维空间展示，并根据偏移数据自动匹配对应纠偏方案，直观明了展示盾构机实时工作状态，提高施工人员工作效率。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地描述，其中：
图1为本发明基于BIM平台盾构机VMT及纠偏方案三维展示方法的流程图。
图2为盾构机自动导向三维展示纠偏图。
具体实施方式
下面结合实施例附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，描述的实施例仅仅是本发明的一个具体的实施例，不是全部的实施例。下述实施例是说明性的，不是限制性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。
图1为本发明阐述的基于BIM平台盾构机VMT及纠偏方案三维展示方法的流程图，下面结合图1详细说明通过隧道规划数据与盾构VMT数据计算拟合，利用盾构机与隧道模型进行两者偏移展示、偏移报警与纠偏的实现方法。
首先，利用隧道设计图纸中心线数据以及轻量化隧道模型，拟合隧道设计线路(步骤S100)
然后，接入盾构机自身VMT数据，通过BIM平台进行拟合，展示盾构机实际掘进路线(步骤S200)。
然后，将隧道设计线路与盾构机实际掘进线路进行数据偏移计算，计算主要参数包括开口里程、经度、维度以及环号等数据(步骤S300)。
然后，判断偏移数据是否超出上限值(步骤S400)。当偏移数据不超出上限值或无偏移时，隧道模型于盾构机模型正常重合展示(步骤S401)。当超出偏移上限值时，如图2所示，将隧道模型与盾构机模型按照偏移量进行三维空间展示(步骤S402)，并进入纠偏程序。
纠偏程序包括以下步骤：
首先进行偏移报警(步骤S500)，根据偏移值匹配纠偏方案(步骤S600)。然后，施工人员按照纠偏方案进行纠偏施工(步骤S700)。纠偏施工过程中，盾构机按照纠偏路线进行数据输出，重新进入步骤S200进行循环。
至此，实现盾构机自动导向三维展示，根据偏移数据配置纠偏方案从而达到自动施工纠偏的作用。
实施例在这部分还需要补充该三维展示方法的一些实施实例，比如说是运用该方法纠偏某一具体的实施过程
在大连地铁五号线04标跨海大盾构区间掘进过程中，预设偏移阈值为5公分，当盾构掘进实际路线与设计路线偏移超过5公分，进行偏移预警。相关人员发现预警后，组织开会。形成纠偏方案后，将纠偏路线导入到平台中，进行三维展示对比。后续盾构机按照纠偏方案进行掘进，系统通过盾构机VMT回传数据继续进行实际掘进路线的拟合，满足纠偏方案后，提示相关人员继续消警处理。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，可以在合理范围内随意变化。在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出其他种种变化。

Claims (6)

1.基于BIM平台盾构机VMT及纠偏方案三维展示方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)拟合盾构设计掘进路线；
(2)拟合盾构实际掘进路线；
(3)将隧道设计线路与盾构机实际掘进线路进行偏移对比；
(4)判断偏移数据是否超出预警阈值，当偏移数据不超出预警阈值时，返回步骤(2)，按照实际掘进路线继续进行施工；当超出预设的偏移预警阈值时，系统进行偏移报警，将盾构设计掘进路线与实际掘进路线按照偏移量进行三维空间展示，并进入纠偏程序。
2.按照权利要求1所述的基于BIM平台盾构机VMT及纠偏方案三维展示方法，其特征在于，所述步骤(1)中盾构设计掘进路线的拟合过程为：通过对设计提供的盾构隧道掘进中心线坐标进行提取，并进行坐标转换，将城建坐标系转换为WGS84坐标系，转化公式采用布尔莎模型进行转换。转换后，将对应的坐标信息导入到平台数据库中。在平台中通过WebGL三维引擎，利用空间矩阵公式，将盾构设计掘进路线在google-earch上进行展示。
3.按照权利要求1所述的基于BIM平台盾构机VMT及纠偏方案三维展示方法，其特征在于，所述步骤(2)中盾构机实际掘进路线的拟合过程为：平台与盾构机VTM进行系统集成，根据获取的VTM导向坐标数据，实时拟合出当前盾构机实际掘进路线。
4.按照权利要求1所述的基于BIM平台盾构机VMT及纠偏方案三维展示方法，其特征在于，所述步骤(4)中的预警阈值为X、Y、Z坐标偏移角度，该预警阈值根据项目实际情况进行设置。
5.按照权利要求1所述的基于BIM平台盾构机VMT及纠偏方案三维展示方法，其特征在于，所述步骤(4)中的纠偏程序包括以下步骤：
(a)、将纠偏方案导入BIM平台，平台自动拟合出纠偏路线；
(b)、根据纠偏路线，按照步骤(2)继续进行实际掘进路线拟合；
(c)、将实际掘进路线与纠偏路线的空间关系在平台上进行对比；
(d)、判断偏移数据是否超出预警阈值，当偏移数据不超出预警阈值时，当前纠偏方案生效，进行消警处理；当超出预警阈值时，调整纠偏方案，返回步骤(a)重新导入纠偏方案。
6.按照权利要求5所述的基于BIM平台盾构机VMT及纠偏方案三维展示方法，其特征在于，所述步骤(1)中的纠偏方案是根据施工实际情况从当前偏移的环数开始设计的纠偏角度值。
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