CN113946888B - 一种隧道工程的正向设计系统及方法 - Google Patents

一种隧道工程的正向设计系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种隧道工程的正向设计系统及方法，造价信息输入端和工程数据输入端分别将工程施工期的建材价格信息和待设隧道的工程参数发送给交互式设计模块，交互式设计模块中的隧道结构设计模块和造价预算模块基于将工程施工期的建材价格信息和待设隧道的工程参数二者之间相互联动进行相应计算，优化隧道结构设计结果，令工程预直接算参与隧道结构设计过程，增大了后期调整裕量，达到常规隧道设计可以在较短时间内提供可交付业主的图纸、快速预测工程投资信息，达到控制工程规模，为公路选线、结构选型等提供依据。

Description

一种隧道工程的正向设计系统及方法
技术领域
本发明涉及公路隧道设计领域，具体涉及一种隧道工程的正向设计系统及方法。
背景技术
公路设计中隧道工程往往造价高，在整条线路中对投资规模占决定性作用，如何快速提供隧道结构、隧道工程数量并计算出工程预算，对整条线路设计有重要意义，因此是各设计工作的重点。常规隧道设计采用工程类比法，可以在遵守规范规定的基础上借鉴相类似工程的支护参数进行设计，这也给智慧化设计提供了条件。
而现阶段常规隧道设计过程中主要是基于人工进行隧道结构设计，人工画图，出图后再由预算部门进行造价预算，整个过程时间长，对工期影响较大。如何利用常规隧道设计的特点，快速的提供隧道结构图纸并同步提交预算成果，是设计工作中亟需解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是阶段常规隧道设计过程复杂，耗费时间长，设计隧道结构过程与工程预算独立操作，后期调整幅度大等技术问题，本方案提供一种隧道工程的正向设计系统及方法解决该技术问题。
本发明通过下述技术方案实现：
本方案提供一种隧道工程的正向设计系统，包括：造价信息输入端，工程数据输入端和交互式设计模块；
造价信息输入端将工程施工期的建材价格信息发送给交互式设计模块，工程数据输入端将待设隧道的工程参数发送给交互式设计模块；
所述交互式设计模块包括隧道结构设计模块和造价预算模块；
所述隧道结构设计模块根据待设隧道的工程参数搜索数据库，调取数据库中与待设隧道的工程参数匹配的预设模板进行计算得到隧道结构设计结果；
当数据库中没有与待设隧道的工程参数匹配的预设模板时，隧道结构设计模块根据隧道设计规范做常规隧道结构设计得到隧道结构设计结果并将隧道结构设计结果发送给造价预算模块，造价预算模块基于隧道结构设计结果和工程施工期的建材价格信息直接计算得到该隧道结构设计结果的初步造价信息；
隧道结构设计模块根据初步造价信息调整隧道结构设计结果；造价预算模块再根据调整后的隧道结构设计结果进行分析计算得到隧道工程预算成果。
本方案工作原理：本方案通过隧道结构设计模块和造价预算模块之间的联动，调整隧道结构设计结果，对隧道结构设计结果进行优化，令工程预算结果直接算参与隧道结构设计过程。现有技术中设计隧道工程过程基本是先单独设计出隧道结构，接着根据设计出的隧道结构再由预算部门进行造价预算，整个过程耗费时间长且，后期施工差距大，造成调整裕量小，而本方案在隧道结构设计过程中就根据初步造价信息进行调整，增大了后期调整裕量。
本方案中通过数据的不断积累形成数据库，隧道结构设计模块现先在数据库中搜索有无匹配的预设模板，当有匹配的模板时，可以直接对预设模板进行适当调整，确认无模板时再重新构建，以达到常规隧道设计可以在较短时间内提供可交付业主的图纸和快速预测工程投资信息以此达到控制工程规模，为公路选线、结构选型等提供依据。
进一步优化方案为，还包括可视化模块，可视化模块对隧道结构设计结果和隧道工程预算成果进行可视化展示。更直观的将隧道结构设计结果和隧道工程预算成果显示出来，方便调整指导施工。
进一步优化方案为，工程施工期的建材价格信息获取方法为：
以月为时间段录入隧道工程主建材信息价；
基于隧道工程主建材信息价根据价格趋势预测模型预算出工程施工期的建材价格信息，所述价格趋势预测模型结合当前时间段的宏观经济状况和经济周期关系。
进一步优化方案为，所述隧道工程参数包括线路设计数据和隧道设计参数。
进一步优化方案为，所述分析计算过程为：
T1、根据调整后的隧道结构设计结果划分隧道工程类型，并确定各隧道工程类型的子工程及子工程数量；
T2、构建工程数量表，并将隧道结构设计结果中的工程数据录入工程数量表；
T3、从预设模板集中选择与工程数量表对应的数模板框架；
T4、根据工程施工期的建材价格信息更新数模板框架；
T5、将工程数量表输入更新后的数模板框架计算出隧道工程预算成果。
目前工程预算成果前都需要先进行工程数量编制，工程数量编制方法包括以下几种方式：一、使用现行的工程数量系统软件。二、使用Excel表格输入定额，并建立定额数量单元格与工程数量单元格的计算关系，形成工程数量的原始数据，最后把原始数据批量粘贴到现行工程数量软件中。但这些现方法工作量大，耗费人力多；且编制速度慢，工期较长；人工干预多，容易出现差、错、漏、碰等质量问题，且多人编制容易造成编制模式不统一。本方案构建工程数量表并依据数模板框架，将隧道结构设计工程划分为多个隧道工程类型，对不同的隧道工程类型分别进行计算，其中数模板框架的最底层根据待计算工程设计成低级子工程的工程定额，从最底层开始向顶层逐级计算，最后加和得到该隧道结构设计结果的总工程定额（即隧道工程预算成果）；本方法分别对每个子工程都分类进行计算，能够最大化的减少重复环节，削减总工作量。在一般大型复杂的工程可能含有几十个隧道或路基的时候，可以大大的减少繁琐的工作量，提高工作效率，同时减少人为操作从而避免由于大量的人为干预可能导致的错误。数模板框架与工程一一对应，无需人为修改，大大节省了时间，提高了工作效率，而工程造价人员也可以集中精力于文件结果核对、校验等工作，达到解放生产力、节约时间、提高工作效率的最终目的，进而快速、精准地获得总的隧道工程预算成果。
进一步优化方案为，所述数模板框架的顶层为隧道结构设计结果，第二层为隧道工程类型，中间层为各隧道工程类型对应的子工程，同等级的子工程位于同一层，底层为低级子工程的工程定额。
进一步优化方案为，根据工程施工期的建材价格信息更新数模板框架时，更新低级子工程的工程定额。
进一步优化方案为，调整包括对隧道围岩的工程优化、基于地域条件的工程优化或隧道横断面的工程优化。
进一步优化方案为，还包括信息化处理模块，信息化处理模块将调整好的隧道结构设计结果录入数据库，并收集施工过程信息对该隧道结构设计结果的参数进行不断优化。
本发明基于隧道工程的正向设计系统还提供一种隧道工程的正向设计方法，包括步骤：
S1、获取工程施工期的建材价格信息和待设隧道的工程参数；
S2、根据待设隧道的工程参数搜索数据库，调取数据库中与待设隧道的工程参数匹配的预设模板进行计算得到隧道结构设计结果；
S3、当数据库中没有与待设隧道的工程参数匹配的预设模板时，根据隧道设计规范做常规隧道结构设计得到隧道结构设计结果；
S4、基于隧道结构设计结果和工程施工期的建材价格信息直接计算出该隧道结构设计结果的初步造价信息；
S5、根据初步造价信息调整隧道结构设计结果；再根据调整后的隧道结构设计结果进行分析计算得到隧道工程预算成果。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明一种隧道工程的正向设计系统及方法，通过隧道结构设计模块和造价预算模块之间的联动，调整隧道结构设计结果，对隧道结构设计结果进行优化，令工程预直接算参与隧道结构设计过程，增大了后期调整裕量，达到常规隧道设计可以在较短时间内提供可交付业主的图纸、快速预测工程投资信息，达到控制工程规模，为公路选线、结构选型等提供依据。
2、本发明一种隧道工程的正向设计系统及方法，不断积累数据形成历史数据库，为隧道结构设计模块提供预设模板库，当有匹配的模板时，可以直接使用预设模板，对其进行适当调整，以达到常规隧道设计可以在较短时间内提供可交付业主的图纸和快速预测工程投资信息的效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明隧道工程的正向设计系统结构示意图。
图2为本发明隧道工程的正向设计系统设计过程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种隧道工程的正向设计系统，包括：造价信息输入端，工程数据输入端和交互式设计模块；
造价信息输入端将工程施工期的建材价格信息发送给交互式设计模块，工程数据输入端将待设隧道的工程参数发送给交互式设计模块；
交互式设计模块包括隧道结构设计模块和造价预算模块；
隧道结构设计模块根据待设隧道的工程参数搜索数据库，调取数据库中与待设隧道的工程参数匹配的预设模板进行计算得到隧道结构设计结果；
当数据库中没有与待设隧道的工程参数匹配的预设模板时，隧道结构设计模块根据隧道设计规范做常规隧道结构设计得到隧道结构设计结果并将隧道结构设计结果发送给造价预算模块，造价预算模块基于隧道结构设计结果和工程施工期的建材价格信息直接计算得到该隧道结构设计结果的初步造价信息；
隧道结构设计模块根据初步造价信息调整隧道结构设计结果；造价预算模块再根据调整后的隧道结构设计结果进行分析计算得到隧道工程预算成果。
还包括可视化模块，可视化模块对隧道结构设计结果和隧道工程预算成果进行可视化展示。更直观的将隧道结构设计结果和隧道工程预算成果显示出来，方便调整指导施工。
工程施工期的建材价格信息获取方法为：
以月为时间段录入隧道工程主建材信息价；
基于隧道工程主建材信息价根据价格趋势预测模型预算出工程施工期的建材价格信息，所述价格趋势预测模型结合当前时间段的宏观经济状况和经济周期关系。
隧道工程参数包括线路设计数据和隧道设计参数。
造价预算模块执行的分析计算过程为：
T1、根据调整后的隧道结构设计结果划分隧道工程类型，并确定各隧道工程类型的子工程及子工程数量；
T2、构建工程数量表，并将隧道结构设计结果中的工程数据录入工程数量表；
T3、从预设模板集中选择与工程数量表对应的数模板框架；
T4、根据工程施工期的建材价格信息更新数模板框架；
T5、将工程数量表输入更新后的数模板框架计算出隧道工程预算成果。
所述数模板框架的顶层为隧道结构设计结果，第二层为隧道工程类型，中间层为各隧道工程类型对应的子工程，同等级的子工程位于同一层，底层为低级子工程的工程定额。
根据工程施工期的建材价格信息更新数模板框架时更新最小子工程的工程定额。
调整包括对隧道围岩的工程优化、基于地域条件的工程优化或隧道横断面的工程优化。
还包括信息化处理模块，信息化处理模块将调整好的隧道结构设计结果录入数据库，并收集施工过程信息对该隧道结构设计结果的参数进行不断优化。
如图2所示，本实施例整套设计系统可以分为输入端、交互式设计端和成果（可视化）端；
首先将每月的主材信息价录入，经过价格趋势预测模型预算出工程施工期的建材价格信息（信息价），所述建材价格趋势预测模型结合当前时间段的宏观经济状况和经济周期关系
在第一输入端（工程数据输入端）输入路线设计数据和隧道设计参数，通过在数据库中调用匹配的预设模板直接快速得到隧道结构设计结果，数据库可按预定，达到快速获得隧道结构设计结果（或者在数据库中没有找到匹配的预设模板时，直接由隧道结构设计模块按照规则做常规隧道结构设计；隧道结构设计模块将得到的隧道结构设计结果发送给造价预算模块分析计算得到初步造价信息，通过交互式设计进行设计优化，用围岩、地域等条件可实现设计成果的优化（调整），最后得到优化后的隧道结构设计结果，同时造价预算模块也输出优化后的隧道结构设计结果对应的造价信息并将该造价信息存入信息库，根据该造价信息可以快速预测工程投资信息；最后预测工程投资信息和隧道结构设计结果都经过成果（可视化）端进行展示。
随着优化后的隧道结构设计结果数据的积累，建立信息化模型，数据库中的参考设计也更丰富，后期施工过程信息也可以随时对数据库中参数进行不断优化。
实施例2
本实施例基于上一实施例隧道工程的正向设计系统提供一种隧道工程的正向设计方法，包括步骤：
S1、获取工程施工期的建材价格信息和待设隧道的工程参数；
S2、根据待设隧道的工程参数搜索数据库，调取数据库中与待设隧道的工程参数匹配的预设模板进行计算得到隧道结构设计结果；
S3、当数据库中没有与待设隧道的工程参数匹配的预设模板时，根据隧道设计规范做常规隧道结构设计得到隧道结构设计结果；
S4、基于隧道结构设计结果和工程施工期的建材价格信息直接计算出该隧道结构设计结果的初步造价信息；
S5、根据初步造价信息调整隧道结构设计结果；再根据调整后的隧道结构设计结果进行分析计算得到隧道工程预算成果。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种隧道工程的正向设计系统，其特征在于，包括：造价信息输入端，工程数据输入端和交互式设计模块；
造价信息输入端将工程施工期的建材价格信息发送给交互式设计模块，工程数据输入端将待设隧道的工程参数发送给交互式设计模块；
所述交互式设计模块包括隧道结构设计模块和造价预算模块；
所述隧道结构设计模块根据待设隧道的工程参数搜索数据库，调取数据库中与待设隧道的工程参数匹配的预设模板进行计算得到隧道结构设计结果；
当数据库中没有与待设隧道的工程参数匹配的预设模板时，隧道结构设计模块根据隧道设计规范做常规隧道结构设计得到隧道结构设计结果，隧道结构设计模块将隧道结构设计结果发送给造价预算模块，造价预算模块基于隧道结构设计结果和工程施工期的建材价格信息直接计算得到该隧道结构设计结果的初步造价信息；造价预算模块将初步造价信息发送给隧道结构设计模块；
隧道结构设计模块根据初步造价信息调整隧道结构设计结果；造价预算模块再根据调整后的隧道结构设计结果进行分析计算得到隧道工程预算成果；
所述分析计算过程为：
T1、根据调整后的隧道结构设计结果划分隧道工程类型，并确定各隧道工程类型的子工程及子工程数量；
T2、构建工程数量表，并将隧道结构设计结果中的工程数据录入工程数量表；
T3、从预设模板集中选择与工程数量表对应的数模板框架；
T4、根据工程施工期的建材价格信息更新数模板框架；
T5、将工程数量表输入更新后的数模板框架计算出隧道工程预算成果。
2.根据权利要求1所述的一种隧道工程的正向设计系统，其特征在于，还包括可视化模块，可视化模块对隧道结构设计结果和隧道工程预算成果进行可视化展示。
3.根据权利要求1所述的一种隧道工程的正向设计系统，其特征在于，工程施工期的建材价格信息获取方法为：
以月为时间段录入隧道工程主建材信息价；
基于隧道工程主建材信息价根据价格趋势预测模型预算出工程施工期的建材价格信息，所述价格趋势预测模型结合当前时间段的宏观经济状况和经济周期关系。
4.根据权利要求1所述的一种隧道工程的正向设计系统，其特征在于，所述隧道工程参数包括线路设计数据和隧道设计参数。
5.根据权利要求1所述的一种隧道工程的正向设计系统，其特征在于，所述数模板框架的顶层为隧道结构设计结果，第二层为隧道工程类型，中间层为各隧道工程类型对应的子工程，同等级的子工程位于同一层，底层为低级子工程的工程定额。
6.根据权利要求5所述的一种隧道工程的正向设计系统，其特征在于，根据工程施工期的建材价格信息更新数模板框架时，更新低级子工程的工程定额。
7.根据权利要求1所述的一种隧道工程的正向设计系统，其特征在于，调整包括对隧道围岩的工程优化、基于地域条件的工程优化或隧道横断面的工程优化。
8.根据权利要求1所述的一种隧道工程的正向设计系统，其特征在于，还包括信息化处理模块，信息化处理模块将调整好的隧道结构设计结果录入数据库，并收集施工过程信息对该隧道结构设计结果的参数进行不断优化。
9.一种隧道工程的正向设计方法，运用于权利要求1-7的任一种隧道工程的正向设计系统，其特征在于，包括步骤：
S1、获取工程施工期的建材价格信息和待设隧道的工程参数；
S2、根据待设隧道的工程参数搜索数据库，调取数据库中与待设隧道的工程参数匹配的预设模板计算得到隧道结构设计结果；
S3、当数据库中没有与待设隧道的工程参数匹配的预设模板时，基于隧道设计规范做常规设计得到隧道结构设计结果；
S4、基于隧道结构设计结果和工程施工期的建材价格信息直接计算出该隧道结构设计结果的初步造价信息；
S5、根据初步造价信息调整隧道结构设计结果；再根据调整后的隧道结构设计结果进行分析计算得到隧道工程预算成果。
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