基于BIM技术的通用管片精细化建模及应用

以郑州地铁某盾构区间工程为背景,针对盾构隧道通用管片建模精细化程度低且施工选点困难等问题,应用BIM技术对通用管片精细化建模及点位控制进行研究。绘制三维隧道设计轴线(DTA),建立参数化双面楔形通用管片模型,通过设置参数关联自适应管片模型,实现对通用管片封顶块点位的控制,并参照DTA建立通用管片错缝拼装隧道模型。研究结果表明,先整体后局部的建模方法可以实现通用管片快速、准确建模,建立公式关联参数可以实现对管片模型拼装点位的控制,结合工况建立隧道模型指导管片施工。     

BIM技术在盾构管片施工中的应用研究

针对盾构管片施工的关键环节和特殊需求,研究如何应用BIM技术进行盾构管片的参数化建模,并以此处理施工过程中遇到的问题。主要从盾构管片的三维建模、基于BIM技术预制管片的堆放与定位管理、采用信息化措施处理盾构施工中常见的管片破损问题等角度进行阐述,结合施工现场的生产、安装等环节,为探索当下新型盾构施工手段找寻新的突破口。结合BIM技术可视化编程,能高效精确地实现管片三维建模,模拟预制管片布局场,实现管片的精确定位,减少因隧道中心线变更等原因产生管片错装、损坏等问题,达到降本增效、绿色施工的效果。     

点云数据实现三维实体建模方法探索

介绍了三维激光扫描技术的特点,以奇台县半截沟镇镇大门为研究对象,阐述了基于三维激光扫描数据的镇大门三维建模流程与方法,指出利用该技术创建的模型精度符合测量要求。     

基于三维激光扫描技术的隧道工程测量与建模

以广州地铁十四号线规划验收为例,研究了采用三维激光扫描技术开展盾构隧道的工程测量及三维重构的技术方法。首先采用全站仪布设控制,对地铁站台及区间隧道进行扫描,获取高精度激光点云数据;接着采用凹面算法和随机采样一致性算法,提取隧道中轴线、横断面等隧道工程测量成果;最后基于断面采用拉伸放样建模方法,建立了隧道的三维模型。本方法测绘成果丰富,克服了常规测量方法环境适应能力差、效率低的缺点,为隧道工程测量、运营维护提供准确、科学的空间数据。     

BIM在公路山岭隧道全生命周期中的应用

以云南昆明绕城高速公路杨林隧道为依托工程,结合BIM技术开展了从隧道参数化建模到施工信息管理再到BIM模型与数值模型交互方法的研究。应用Autodesk Revit软件平台,基于Dynamo可视化编程技术,开发了公路山岭隧道参数化建模系列节点包程序,高效地创建了隧道路线模型、隧道衬砌模型、隧道支护模型、地质模型;开发参数信息创建及录入自动化程序,实现隧道工程数据批量化导入BIM模型;基于中间格式文件“. sat”实现Revit与Midas GTS NX之间的模型交互,将建模区段的模型进行施工数值模拟并反馈到模型中。研究成果可为BIM技术在公路山岭隧道以及其他地下带状工程在设计、施工、运维等全生命周期中的应用提供技术参考。     

软土地区盾构施工引起的土体固结沉降数值分析

利用二维有限元软件,结合盾构隧道开挖后的土体初始超孔隙水压力理论计算方法,模拟了软土地区盾构隧道施工引起的土体工后固结沉降。算例分析结果表明:该模型能够较好地模拟地面固结沉降曲线,与实测值较吻合;通过隧道中心水平线处的超孔隙水压力值,随着离隧道中心的距离增大而急剧减小,超孔隙水压力最大值位于隧道起拱线处;固结沉降速率随时间增长而逐渐减小;隧道中心线上方土体产生向靠近隧道侧水平移动,而中心线下方土体则相反。     

新建桥梁桩基对既有地铁隧道影响的数值分析

针对桥梁桩基对既有铁路盾构隧道造成的影响展开研究,以某立交桥梁上跨地铁盾构隧道工程为例,采用有限元分析软件建立土层、地铁隧道及周围桩基的三维实体模型,对桥梁桩基施工过程进行模拟,得到桩基施工对区间盾构隧道结构的内力及位移影响,对桥梁桩基对地铁隧道盾构区间结构的影响进行评价。     

移动三维激光扫描技术在地铁隧道断面检测中的应用

随着城镇化进程的不断推进,地铁成为城市公共交通的重要组成部分,为确保其安全运营,地铁隧道检测显得尤为重要。本文在阐明移动三维激光扫描技术进行隧道检测原理的基础上,介绍了利用该技术开展隧道断面检测的关键流程,并以珠三角某市地铁盾构区间扫描实践为例,对扫描结果进行了分析,实践证明该方法可靠、高效,更加符合隧道断面检测发展需求。     

基坑开挖对既有地铁区间隧道影响研究

为研究后续基坑工程对临近既有地铁区间隧道造成的影响,以厦门轨道交通某线站区间基坑支护工程及配套项目上部主体结构工程为例,通过有限元结构分析软件MIDAS GTS进行数值模拟分析,建立有限元模型来研究基坑二次开挖和上部结构建筑对盾构区间隧道产生的影响,验算围护结构及盾构隧道的变形位移,并结合现场监测数据对计算结果进行了比较分析,探究了一种基于有限元理论有效解决基坑开挖对既有地铁区间隧道可靠性的分析方法,现场监测结果表明,基坑施工对既有地铁区间隧道的影响计算结果和实际监测结果比较接近,基坑开挖对隧道的影响符合规范沉降限值要求。     

盾构近距离小角度上跨运营隧道施工控制研究

结合郑州轨道7号线龙门路站—张家村站区间盾构上跨4号线丰庆路站—文化路站区间项目,通过上跨前评估及三维模拟,上跨中掘进参数及同步注浆,上跨后二次及督促注浆,能够有效控制隧道变形,保证运营隧道安全,并结合4号线隧道自动化监测研究运营隧道变形规律,为类似盾构上跨既有运营地铁施工提供参考.     

基于点云的岩体间距与粗糙度的自动化提取

基于单相机双目三维重构技术,提出一种获得隧道掌子面三维点云模型的规范化拍摄流程和自动化提取岩体间距与粗糙度特征参数的方法。间距信息自动化提取流程为采用基于张量投票理论及其优化处理技术识别结构面迹线,通过分组、产生虚拟测线与迹线相交,从而得到各组的平均间距。粗糙度信息自动化提取流程为对岩体分别沿着水平和垂直方向均匀切割获得二维粗糙度轮廓线,采用均方根与粗糙度系数(JRC,joint roughness coefficient)的关系计算不同位置不同方向的JRC。将该方法应用于安徽明堂山隧道在建隧道掌子面三维点云模型的获取以及岩体间距和粗糙度特征参数的提取中,并给出了计算结果。基于单相机双目三维重构技术优势在于可在环境恶劣的在建隧道中获得稳定的、精度较高的掌子面三维点云模型;对岩体间距和粗糙度特征参数进行自动化提取,作为自动化的测试计算方法,可为工程应用提供一定参考。     

管线三维可视化建模

从基于切片建立三维几何模型的思路出发采用三维Delaunay算法提出了一个新的地下管线(或地铁区间隧道)的三维可视化建模方法。该方法能自动对弯管建模进行处理,适于快速建模且适用面广。建立的管线三维可视化模型采用三角形片面边界表示,有利于管线数据结构的表达与快速可视化,及拓扑查询、面积体积运算等空间分析操作和应力应变分析、地铁、管线规划等专业领域应用。     

基于CityEngine数字校园建筑物三维建模研究

介绍了建筑物三维建模的常用方法,以黑龙江科技大学的建筑物为例,阐述了基于City Engine的三维建模流程与方法,指出该建模方法利用二维数据创建三维场景,缩短了周期,达到了良好的建模效果。     

盾构刀盘力学参数预测分析及运用研究

盾构刀盘力学参数预测可提高刀盘计算校核精度，也可为盾构施工参数调节提供技术支持。结合中铁工程服务有限公司开发的盾构云平台，应用深圳地铁14号线某区间左线掘进数据，基于理论分析提炼影响盾构工程中推力及转矩的工程参数，并通过灰色关联度分析方法计算相关参数与推力、转矩之间的关联度。采用BP神经网络，建立以地层参数、刀盘参数和掘进参数为输入，盾构推力和刀盘转矩为输出的预测模型，并利用盾构云数据完成模型的训练及优化。基于刀盘力学分析流程，结合载荷预测模型和刀盘设计参数化建模系统，建立盾构刀盘参数预测和力学分析功能集成平台，以实现刀盘设计仿真分析的自动化。     

盾构下穿近邻既有隧道稳定性研究

以在建地铁隧道下穿既有工程为研究对象,对既有车行隧道结构变形以及地层土体变形影响情况进行综合分析并提出新建盾构隧道合理的掘进方案。主要研究工作:以广州地铁21号线黄村站—世界大观站盾构区间下穿既有车行隧道案例为依托,利用有限元软件和有限差分软件分别进行数值建模和计算分析,制定左右线新建隧道不同错距的掘进方案,研究左右线新建盾构掘进面错距大小对其下穿既有车行隧道的变形影响,得到合理的施工错距范围。     

地铁盾构隧道管片结构力学行为模型试验研究

以我国城市地铁区间盾构隧道为对象,采用几何比 1/12、同时考虑盾构隧道管片接头效应和管片与土体相互作用效应,用三维土-盾构隧道相似模型试验对盾构隧道管片结构在不同拼装方式下的力学行为进行了研究,并将研究结果与梁-弹簧模型的理论分析结果进行了比较,得出的结论可为盾构隧道的设计提供参考。     

复杂岩层地区盾构隧道结构设计荷载计算方法

以贵阳3号线顺海站—温泉路站区间盾构隧道工程为背景,探讨复杂岩层地区盾构隧道结构设计的荷载计算方法,并基于该方法采用荷载结构模型对隧道衬砌内力进行计算,同时与地层结构模型计算结果进行对比分析,研究结果表明:复杂岩层地区盾构隧道结构设计荷载计算方法能较为真实地模拟岩石地层中盾构隧道的实际受力状态,反映岩石与盾构隧道的相互作用,还能体现盾构隧道由浅埋过渡到深埋后围岩的成拱卸荷效应,计算结果用于结构设计偏于安全。所得结论可为复杂岩层地区盾构隧道结构设计提供参考。     

地铁区间不同施工方法比选数值模拟

运用三维有限差分软件FLAC3D,建立三维数值模型,对北京地铁10号线某区间盾构隧道双盾构同时施工、同向推进,单盾构施工,双盾构相向施工三种施工方案进行三维动态施工模拟,对比分析了不同施工方案对地面带来的影响,分析结果表明:双盾构同时同向施工方案能更有效地减小对地面的影响。     

不同盾构管片计算软件的比较与应用

随着城市轨道交通的迅速发展,盾构法施工技术的应用越来越广泛,但在盾构隧道管片计算方法及计算软件的选择应用方面,还没有达成统一。从两种常用的盾构管片计算分析软件——"同济曙光盾构隧道分析软件"与"火炬软件"入手,采用较为合理的计算模型,结合实际工程资料,进行盾构管片结构内力计算分析比较。通过比较分析两种软件的建模方式、考虑的荷载工况及计算结果的异同,提出关于盾构管片计算方法方面的建议,为更合理地选择盾构管片计算软件提供参考。分析结果显示,"同济曙光盾构隧道分析软件"在软件建模、荷载工况设置以及结果分析上都更有优势。     

盾构掘进穿越民用建筑的沉降影响研究

盾构法施工不可避免地会对隧道周围岩体产生扰动,引发不同程度的土体变形和地表沉降,对地表结构造成不利影响。因此,以郑州市轨道交通5号线12标段西站街站—建设路站区间隧道工程为背景,利用ABAQUS有限元软件,建立三维盾构开挖模型,在考虑了盾构单元、管片单元、等代层单元、土体单元的协同作用后,分析了现场沉降监测结果和数据模拟结果,发现模拟出的沉降结果曲线与实测结果曲线走势相似。该研究结果可为盾构左线施工提供一定的理论指导。