CN115114716B - 一种基于bim的地铁盾构区间联络通道预拼装方法 - Google Patents

一种基于bim的地铁盾构区间联络通道预拼装方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于BIM的地铁盾构区间联络通道预拼装方法，通过建立地铁线路里程定位系统、地铁盾构区间BIM模型、获得联络通道两端与所述地铁线路左线及地铁线路右线的连接点的三维空间坐标，通过BIM软件建立联络通道参数化构件，并在BIM模型中进行预拼装，最终通过调整联络通道的放置位置直至满足施工要求。通过信息化BIM技术手段，精确模拟两侧盾构区间实际排版情况，并快速准确模拟出联络通道的预拼装位置，确保现场能够精准施工。

Description

一种基于BIM的地铁盾构区间联络通道预拼装方法
技术领域
本发明涉及地铁工程设计技术领域，具体涉及一种基于BIM的地铁盾构区间联络通道预拼装方法。
背景技术
建筑信息模型(Building Information Modeling)是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息，是在建设工程及设施的规划、设计、施工以及运营维护阶段全寿命周期创建和管理建筑信息的过程，全过程应用三维、实时、动态的模型涵盖了几何信息、空间信息、地理信息、各种建筑组件的性质信息及工料信息。BIM技术不断普及与应用，为实际的施工生产提供了更直观、快捷、灵活的BIM模型指导。
联络通道作为地铁区间隧道内用于疏散及消防的专门结构，一般在地铁双线隧道施工完毕后，通过暗挖法进行施工。联络通道在盾构区间中实际施工时，其实际实施位置，要根据联络通道所在线路里程位置来确定。联络通道的尺寸大小由两侧所连接的盾构区间管环外径、垂直距离、两侧轨面高度及两侧盾构区间受影响的管环段等因素来决定。受两侧盾构区间实际施工时盾构管片实际排版情况的影响，采用传统二维图纸无法准确给出联络通道的具体施工位置，只能等两侧盾构区间隧道完工后，再具体确定联络通道的施工位置，导致施工方案的反复。
发明内容
本发明提供一种基于BIM的地铁盾构区间联络通道预拼装方法，通过信息化BIM技术手段，精确模拟两侧盾构区间实际排版情况，并快速准确模拟出联络通道的预拼装位置，确保现场能够精准施工，解决了现有技术中存在的受两侧盾构区间实际施工时盾构管片排版情况的影响，无法准确给出联络通道的具体施工位置等技术问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种基于BIM的地铁盾构区间联络通道预拼装方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤S0：建立地铁线路里程定位系统，具体包括：
基于BIM软件建立地铁线路里程定位系统参数输入界面，在界面中输入地铁线路左线及地铁线路右线的平面曲线参数信息，输入地铁线路左线及地铁线路右线的纵断面坡度信息，输入地铁线路左线及地铁线路右线的断链信息，通过内部程序自动对输入的参数进行处理，确定地铁线路里程、隧道中心线与轨道中心线三维空间坐标的一一映射关系，以建立地铁线路里程定位系统；
步骤S1：通过在BIM软件中输入盾构管环的参数化信息，获得盾构管片的参数化信息；
步骤S2：通过对所述盾构管片进行拼装，获得地铁线路左线及地铁线路右线的地铁盾构区间BIM模型；
步骤S3：通过在建好的地铁线路里程定位系统中输入联络通道位置信息，所述联络通道的位置信息是联络通道在地铁线路右线的里程信息，根据所述地铁线路里程定位系统中确定的地铁线路里程、隧道中心线与轨道中心线三维空间坐标的一一映射关系，得到联络通道两端与所述地铁线路左线及地铁线路右线的连接点的三维空间坐标；
步骤S4：根据联络通道的设计参数，在地铁线路里程定位系统中建立联络通道参数化构件；
步骤S5：根据联络通道两端与所述地铁线路左线及地铁线路右线的连接点的三维空间坐标，将所述联络通道参数化构件添加到所述地铁线路左线及地铁线路右线的地铁盾构区间BIM模型中，进行预拼装；
步骤S6：判断所述联络通道是否满足施工要求，若所选联络通道满足施工要求，则完成联络通道的预拼装；若不满足施工要求，则返回步骤S3中，通过调整所述联络通道位于地铁线路右线的里程值，对联络通道位置进行调整，直至满足施工要求，完成联络通道的预拼装。
进一步的，步骤S0中，所述平面曲线参数包括曲线半径、前缓和曲线长度、后缓和曲线长度、交点平面坐标和曲线超高。
进一步的，步骤S0中，所述纵断面坡度信息包括坡长、坡率及竖曲线半径。
进一步的，步骤S0中，所述断链信息包括断前里程和断后里程。
进一步的，步骤S0中，在所述地铁线路里程定位系统中，输入任一地铁线路里程值可得到该里程下隧道中心线和轨道中心线三维空间坐标。
进一步的，步骤S1中，所述盾构管环包括标准块管片、临接块管片和封顶块管片，所述盾构管环的参数化信息包括盾构管环的内径、外径、管环宽度、楔形量和分块角度数据。
进一步的，步骤S2中，建立地铁盾构区间BIM模型的步骤具体为：
S21：在所述地铁线路里程定位系统中输入等间隔的地铁线路里程值，获得隧道中心线的散点坐标；
S22：通过B样条曲线对散点坐标连接形成隧道中心线；
S23：将参数化盾构管片沿地铁盾构区间的隧道中心线进行拼装。
进一步的，步骤S3中计算联络通道两端与所述地铁线路左线及地铁线路右线的连接点三维空间坐标的具体步骤为：
S31：向所述地铁线路里程定位系统输入联络通道位于地铁线路右线的里程值，得到地铁线路右线与联络通道连接点三维空间坐标；
S32：根据联络通道中心线与地铁线路右线中心线在XY平面内的投影垂直关系，通过所述地铁线路右线与联络通道连接点三维空间坐标，获得所述联络通道的中心线与地铁线路左线的连接点三维空间坐标。
进一步的，步骤S4中联络通道的设计参数包括：联络通道两端之间的距离，盾构管片内半径，外半径，疏散平台与轨面间距离，联络通道与盾构管片连接处扩大端起点与区间管片的距离，联络通道的标准段与扩大端之间过度长度，联络通道的拱部二衬厚度，疏散平台与加强环梁底部的距离，联络通道的泵房一侧标准段的距离，泵房衬砌厚度，泵房顶板厚度，泵房净空高度，房净空宽度，联络通道的拱顶内半径，联络通道的拱部圆心与疏散平台距离以及盾构区间圆心与轨面距离。
进一步的，所述步骤S6所述施工要求为：投影面垂直要求及管环数量要求；
所述投影面垂直要求为：所述联络通道的中心线与所述地铁线路左线中心线在XY平面的投影面垂直；
所述管环数量要求为：所述联络通道与地铁线路左线、右线连接处的盾构管环需要拆除，且左右两侧拆除的管环数量一样。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1）本申请技术方案通过采用信息化BIM技术手段，精准模拟地铁线路左线和地铁线路右线两侧盾构区间的实际排版情况，并根据设计资料快速准确模拟出所述联络通道的预拼装位置，实现现场的精准施工，准确给出联络通道的具体施工位置，解决了现有技术中采用二维图纸设计无法给出联络通道的具体施工位置，施工过程中只能等两侧盾构区间隧道施工完成后，再具体确定联络通道的施工位置，导致施工不断重复，施工工期长等问题。
2）本技术方案作为一种创新型的盾构区间联络通道预拼装方法，相对于传统的联络通道施工方法，实现准确快速度地在BIM三维可视化环境下提前进行地铁盾构区间双线隧道的建模展示及两线之间联络通道的预拼装，为联络通道的施工提供准确位置，并且能够在施工前提前预览联络通道施工后的效果，为制定施工方案提供参考，节约施工成本，提高施工效率。
附图说明
图1为本发明的方法流程图；
图2为本发明具体实施例一中线路平面参数数据的输入示意图；
图3为本发明具体实施例一中线路纵断面坡度信息输入示意图；
图4为本发明具体实施例一中线路断链信息输入示意图；
图5为本发明具体实施例一中联络通道位置信息输入示意图；
图6为本发明具体实施例一中联络通道参数表；
图7为本发明具体实施例一中联络通道与地铁盾构区间左右线之间投影关系示意图；
图8为本发明具体实施例一中联络通道的参数化构件模型示意图；
图9为本发明具体实施例一中联络通道的拼装示意图。
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，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。
在下述实施例中，为了结合附图便于理解，附图7中标记进行说明。
L1-联络通道中心线，L2-地铁线路左线，L3-地铁线路右线。
本发明提供一种基于BIM的地铁盾构区间联络通道预拼装方法，通过信息化BIM技术手段，精确模拟两侧盾构区间实际排版情况，并快速准确模拟出联络通道的预拼装位置，确保现场能够精准施工，解决了现有技术中存在的受两侧盾构区间实际施工时盾构管片排版情况的影响，无法准确给出联络通道的具体施工位置等技术问题。
具体实施例一：
本发明提出一种基于BIM的地铁盾构区间联络通道预拼装方法，包括以下步骤：
步骤S0：建立地铁线路里程定位系统
本发明基于BIM开发软件，建立了地铁线路里程定位系统参数输入界面，在界面中输入地铁线路的设计信息，即地铁线路左线及地铁线路右线的平面曲线参数信息、地铁线路左线及地铁线路右线的纵断面坡度信息、地铁线路左线及地铁线路右线的断链信息，通过内部程序自动对输入的参数进行处理，确定地铁线路里程、隧道中心线与轨道中心线三维空间坐标的一一映射关系，以建立地铁线路里程定位系统。
如图2所示，平面曲线参数包括曲线半径、前缓和曲线长度、后缓和曲线长度、交点平面坐标和曲线超高；
如图3所示，纵断面坡度信息包括坡长、坡率及竖曲线半径；
如图4所示，断链信息包括断前里程和断后里程。
在所述地铁线路里程定位系统中，输入任一地铁线路里程值可得到该里程下隧道中心线和轨道中心线三维空间坐标，即实现了在地铁线路里程定位系统中里程与轨面三维空间坐标及隧道中心线三维空间坐标的一一对应关系，实现通过里程获取对应的空间定位点的功能。
步骤S1：通过在BIM软件中输入盾构管环的参数化信息，获得盾构管片的参数化信息；
步骤S2：通过对所述盾构管片进行拼装，获得地铁线路左线及地铁线路右线的地铁盾构区间BIM模型；
建立地铁盾构区间BIM模型的步骤具体为：
S21：在所述地铁线路里程定位系统中输入等间隔的地铁线路里程值，获得隧道中心线的散点坐标；
S22：通过B样条曲线对散点坐标连接形成隧道中心线；
S23：将参数化盾构管片沿地铁盾构区间的隧道中心线进行拼装。
步骤S3：通过在建好的地铁线路里程定位系统中输入联络通道位置信息，根据所述地铁线路里程定位系统中确定的地铁线路里程、隧道中心线与轨道中心线三维空间坐标的一一映射关系，得到联络通道两端与所述地铁线路左线及地铁线路右线的连接点的三维空间坐标；
联络通道的位置信息是联络通道在地铁线路右线的里程信息，如图5所示，输入地铁线路右线的里程信息，计算联络通道两端与所述地铁线路左线及地铁线路右线的连接点的三维空间坐标的具体步骤为：
S31：向地铁线路里程定位系统中输入联络通道位于地铁线路右线的里程值，得到地铁线路右线与联络通道连接点三维空间坐标；
S32：根据联络通道中心线与地铁线路右线中心线在XY平面内的投影垂直关系，通过所述地铁线路右线与联络通道连接点轨面三维空间位置信息，获得所述联络通道的中心线与地铁线路左线的连接点三维空间坐标。
在一具体实施例中，联络通道参数如图6所示。
具体地，如图7所示，步骤S3中通过步骤S0建立的地铁线路里程定位系统，计算出所述联络通道与地铁线路右线盾构区间连接处轨面的三维空间位置P，其在XY平面上的位置PY，通过PY点做地铁线路右线的垂线与地铁线路左线交于PZ点，PZ点即为联络通道与地铁线路左线盾构区间的连接点位置。
其中，通过PY点做地铁线路右线的垂线为联络通道中心线L3。
其中，联络通道的设计参数包括地铁线路左线、地铁线路右线路的中心线间距离L，盾构管片内半径R内，外半径R外，疏散平台与轨面间距离a，联络通道与盾构管片连接处扩大端起点与区间管片的距离b，联络通道的标准段与扩大端之间过度长度c，联络通道的拱部二衬厚度d，疏散平台与加强环梁底部的距离f，联络通道的泵房一侧标准段的距离h，泵房衬砌厚度j，泵房顶板厚度m，泵房净空高度n，房净空宽度x，联络通道的拱顶内半径r，联络通道的拱部圆心与疏散平台距离y，盾构区间圆心与轨面距离z。
步骤S4：根据联络通道的设计参数，在地铁线路里程定位系统中建立联络通道参数化构件，如图8所示；
建立联络通道的参数化构件，包括加强环梁、联络通道、泵房，具体参数包括盾构管环的外景，联络通道长度，联络通道两端连接盾构区间洞口环梁尺寸、泵房尺寸等。
步骤S5：根据联络通道两端与所述地铁线路左线及地铁线路右线的连接点的三维空间坐标，将所述联络通道参数化构件添加到所述地铁线路左线及地铁线路右线的地铁盾构区间BIM模型中，进行预拼装，如图9所示；
步骤S6：判断所述联络通道的放置位置是否满足施工要求，若所选联络通道位置满足施工要求，则完成联络通道的预拼装；若不满足施工要求，则返回步骤S3中，通过调整所述联络通道位于地铁线路右线的里程值，对联络通道位置进行调整，直至满足施工要求，完成联络通道的预拼装。
具体的，联络通道的放置位置的施工要求是投影面垂直要求及管环数量要求：
所述投影面垂直要求为：所述联络通道的中心线与所述地铁线路左线中心线在XY平面的投影面垂直；
所述管环数量要求为：所述联络通道与地铁线路左线、右线连接处的盾构管环需要拆除，且左右两侧拆除的管环数量必须一样。
若所选联络通道位置满足施工要求，则完成联络通道的预拼装；
若不满足施工要求，则返回步骤S3中，通过调整所述联络通道位于地铁线路右线的里程值，计算出所述联络通道的三维空间坐标；并根据所述联络通道位于地铁线路右线的里程信息，计算出所述联络通道另一端连接地铁线路左线的三维空间坐标，对联络通道位置的调整，重新定位联络通道位置，继续操作步骤S4、S5，直至满足施工要求，完成联络通道的预拼装。
本实施例作为一种创新型的盾构区间联络通道预拼装方法，相对于传统的联络通道施工方法，实现准确快速度地在BIM三维可视化环境下提前进行地铁盾构区间双线隧道的建模展示及两线之间联络通道的预拼装，为联络通道的施工提供准确位置，并且能够在施工前提前预览联络通道施工后的效果，为制定施工方案提供参考，节约施工成本，提高施工效率。
且本实施例所述的联络通道预拼装方法，应用范围不仅仅局限于地铁隧道内，还可应用于相同或相近领域内隧道内的通道的预拼装，共同实现精准施工，提高施工效率的技术效果。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于BIM的地铁盾构区间联络通道预拼装方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤S0：建立地铁线路里程定位系统，具体包括：
基于BIM软件建立地铁线路里程定位系统参数输入界面，在界面中输入地铁线路左线及地铁线路右线的平面曲线参数信息，输入地铁线路左线及地铁线路右线的纵断面坡度信息，输入地铁线路左线及地铁线路右线的断链信息，通过内部程序自动对输入的参数进行处理，确定地铁线路里程、隧道中心线与轨道中心线三维空间坐标的一一映射关系，以建立地铁线路里程定位系统；
步骤S1：通过在BIM软件中输入盾构管环的参数化信息，获得盾构管片的参数化信息；
步骤S2：通过对所述盾构管片进行拼装，获得地铁线路左线及地铁线路右线的地铁盾构区间BIM模型；
步骤S3：通过在建好的地铁线路里程定位系统中输入联络通道位置信息，所述联络通道的位置信息是联络通道在地铁线路右线的里程信息，根据所述地铁线路里程定位系统中确定的地铁线路里程、隧道中心线与轨道中心线三维空间坐标的一一映射关系，得到联络通道两端与所述地铁线路左线及地铁线路右线的连接点的三维空间坐标；
步骤S4：根据联络通道的设计参数，在地铁线路里程定位系统中建立联络通道参数化构件；
步骤S5：根据联络通道两端与所述地铁线路左线及地铁线路右线的连接点的三维空间坐标，将所述联络通道参数化构件添加到所述地铁线路左线及地铁线路右线的地铁盾构区间BIM模型中，进行预拼装；
步骤S6：判断所述联络通道是否满足施工要求，若所选联络通道满足施工要求，则完成联络通道的预拼装；若不满足施工要求，则返回步骤S3中，通过调整所述联络通道位于地铁线路右线的里程值，对联络通道位置进行调整，直至满足施工要求，完成联络通道的预拼装。
2.根据权利要求1所述的一种基于BIM的地铁盾构区间联络通道预拼装方法，其特征在于：步骤S0中，所述平面曲线参数包括曲线半径、前缓和曲线长度、后缓和曲线长度、交点平面坐标和曲线超高。
3.根据权利要求1所述的一种基于BIM的地铁盾构区间联络通道预拼装方法，其特征在于：步骤S0中，所述纵断面坡度信息包括坡长、坡率及竖曲线半径。
4.根据权利要求1所述的一种基于BIM的地铁盾构区间联络通道预拼装方法，其特征在于：步骤S0中，所述断链信息包括断前里程和断后里程。
5.根据权利要求1所述的一种基于BIM的地铁盾构区间联络通道预拼装方法，其特征在于：步骤S0中，在所述地铁线路里程定位系统中，输入任一地铁线路里程值可得到该里程下隧道中心线和轨道中心线三维空间坐标。
6.根据权利要求1所述的一种基于BIM的地铁盾构区间联络通道预拼装方法，其特征在于：步骤S1中，所述盾构管环包括标准块管片、临接块管片和封顶块管片，所述盾构管环的参数化信息包括盾构管环的内径、外径、管环宽度、楔形量和分块角度数据。
7.根据权利要求1所述的一种基于BIM的地铁盾构区间联络通道预拼装方法，其特征在于：步骤S2中，建立地铁盾构区间BIM模型的步骤具体为：
S21：在所述地铁线路里程定位系统中输入等间隔的地铁线路里程值，获得隧道中心线的散点坐标；
S22：通过B样条曲线对散点坐标连接形成隧道中心线；
S23：将参数化盾构管片沿地铁盾构区间的隧道中心线进行拼装。
8.根据权利要求1所述的一种基于BIM的地铁盾构区间联络通道预拼装方法，其特征在于：步骤S3中计算联络通道两端与所述地铁线路左线及地铁线路右线的连接点三维空间坐标的具体步骤为：
S31：向所述地铁线路里程定位系统输入联络通道位于地铁线路右线的里程值，得到地铁线路右线与联络通道连接点三维空间坐标；
S32：根据联络通道中心线与地铁线路右线中心线在XY平面内的投影垂直关系，通过所述地铁线路右线与联络通道连接点三维空间坐标，获得所述联络通道的中心线与地铁线路左线的连接点三维空间坐标。
9.根据权利要求1所述的一种基于BIM的地铁盾构区间联络通道预拼装方法，其特征在于：步骤S4中联络通道的设计参数包括：联络通道两端之间的距离，盾构管片内半径，外半径，疏散平台与轨面间距离，联络通道与盾构管片连接处扩大端起点与区间管片的距离，联络通道的标准段与扩大端之间过度长度，联络通道的拱部二衬厚度，疏散平台与加强环梁底部的距离，联络通道的泵房一侧标准段的距离，泵房衬砌厚度，泵房顶板厚度，泵房净空高度，房净空宽度，联络通道的拱顶内半径，联络通道的拱部圆心与疏散平台距离以及盾构区间圆心与轨面距离。
10.根据权利要求1所述的一种基于BIM的地铁盾构区间联络通道预拼装方法，其特征在于：所述步骤S6所述施工要求为：投影面垂直要求及管环数量要求；
所述投影面垂直要求为：所述联络通道的中心线与所述地铁线路左线中心线在XY平面的投影面垂直；
所述管环数量要求为：所述联络通道与地铁线路左线、右线连接处的盾构管环需要拆除，且左右两侧拆除的管环数量一样。
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