本發(fā)明涉及地下巖土工程盾構(gòu)管片安裝技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于bim技術(shù)的盾構(gòu)隧道曲線區(qū)段管片預(yù)拼裝選型設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)：

經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的城市開(kāi)始修建地鐵工程，盾構(gòu)施工技術(shù)普遍應(yīng)用于地鐵工程中。盾構(gòu)法施工的隧道襯砌主要采用裝配式襯砌，襯砌為預(yù)制的鋼筋混凝土管片，它們構(gòu)成了盾構(gòu)隧道的主體結(jié)構(gòu)并承受四周土體的荷載。

盾構(gòu)隧道是由一系列管片排列而成的，可以看成一組短折線的集合，近似地?cái)M合成實(shí)際線路。傳統(tǒng)的普通管片對(duì)于平面曲線可以通過(guò)轉(zhuǎn)彎環(huán)來(lái)模擬。目前，常采用通用型楔形管片,通過(guò)改變環(huán)與環(huán)的位置來(lái)達(dá)到轉(zhuǎn)彎或豎曲線的目的。

對(duì)于傳統(tǒng)的盾構(gòu)隧道曲線段管片設(shè)計(jì)方法，其存在以下缺點(diǎn)和局限:(1)設(shè)計(jì)成果為二維圖紙，無(wú)法如三維模型那樣直觀。（2）難以事先考慮每一環(huán)管片的拼裝，容易造成累積誤差過(guò)大。（3）難以根據(jù)整條線路曲率來(lái)選擇管片楔形量，達(dá)到拼裝出所需曲率的線路。

bim作為一種新興的建筑模型設(shè)計(jì)方法，其具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性等優(yōu)點(diǎn)，基于bim方法對(duì)盾構(gòu)隧道曲線區(qū)段管片預(yù)拼裝設(shè)計(jì)，便于選擇合適的通用型管片以及選擇累積誤差最小的管片拼裝方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于bim技術(shù)的盾構(gòu)隧道曲線區(qū)段管片預(yù)拼裝選型設(shè)計(jì)方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于bim技術(shù)的盾構(gòu)隧道曲線區(qū)段管片預(yù)拼裝選型設(shè)計(jì)方法，包括如下步驟：

步驟s1：獲取線路平面和縱斷面數(shù)據(jù)，生成盾構(gòu)隧道曲線區(qū)段中心線三維空間曲線；

步驟s2：根據(jù)設(shè)計(jì)圖建立單環(huán)管片三維模型；

步驟s3：沿所述盾構(gòu)隧道曲線區(qū)段中心線三維空間曲線進(jìn)行線路預(yù)拼裝；

步驟s4：獲取線路各單環(huán)管片預(yù)拼裝排版圖；

步驟s5：按照預(yù)拼裝排版圖進(jìn)行實(shí)體構(gòu)件安裝。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，在所述步驟s1中，通過(guò)設(shè)計(jì)圖紙平面圖和縱斷面圖獲取盾構(gòu)隧道中心線三維坐標(biāo)，并通過(guò)revit軟件模塊生成盾構(gòu)隧道曲線區(qū)段中心線三維空間曲線。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，在所述步驟s2中，所述單環(huán)管片均為通用型管片，且包括一塊封頂塊、兩塊相鄰塊和復(fù)數(shù)塊標(biāo)準(zhǔn)塊，并按照標(biāo)準(zhǔn)塊—相鄰塊—封頂塊的拼接順序拼接成環(huán)。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述單環(huán)管片三維模型為斜空心圓柱體，單環(huán)管片沿軸向的寬度從b-x逐漸變化至b+x，其中，寬度為b-x的位置位于封頂塊中心位置，寬度為b+x的位置位于與封頂塊中心對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)塊位置處。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，在所述步驟s3中，在單環(huán)管片外側(cè)壁沿圓周等角度確定16個(gè)點(diǎn)位，各點(diǎn)位分別對(duì)應(yīng)設(shè)置一處縱向螺栓孔，則相鄰兩個(gè)縱向螺栓孔之間對(duì)應(yīng)的圓心角為360°/16=22.5°；沿拼裝線路，通過(guò)螺栓將前后兩個(gè)單環(huán)管片各點(diǎn)位對(duì)應(yīng)的螺栓孔連接，以完成前后兩個(gè)單環(huán)管片的對(duì)接。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，將前后對(duì)接的單環(huán)管片的封頂塊對(duì)應(yīng)的點(diǎn)位對(duì)接，則得到曲率最大線路；將前后對(duì)接的單環(huán)管片寬度為b-x的位置與寬度為b+x的位置處點(diǎn)位對(duì)接，則得到曲率為零的直線線路。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，通過(guò)改變軸向?qū)挾炔顇，以改變所拼裝曲線線路內(nèi)外縱向長(zhǎng)度差，從而得到不同曲率曲線。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，在所述步驟s4中，確定各單環(huán)管片的封頂塊位置，相鄰塊、標(biāo)準(zhǔn)塊位置便隨之確定，進(jìn)而導(dǎo)出沿線路方向各環(huán)排布樣式，形成預(yù)拼裝排版圖。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，在所述步驟s5中，根據(jù)所述步驟s4導(dǎo)出的預(yù)拼裝排版圖指導(dǎo)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)體管片安裝。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明所提出的一種基于bim技術(shù)的盾構(gòu)隧道曲線區(qū)段管片預(yù)拼裝選型設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)了盾構(gòu)隧道曲線區(qū)段管片布置的三維可視化設(shè)計(jì)，其生成的模型直觀形象，且便于修改，可以預(yù)先設(shè)計(jì)每一片管片的安裝點(diǎn)位，將誤差控制在合理范圍。此方法操作方便，精度較高，降低了施工難度，減少了施工損耗，實(shí)用性較強(qiáng)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例中管片設(shè)計(jì)圖。

圖2為本發(fā)明一實(shí)施例中單環(huán)管片三維模型示意圖。

圖3為本發(fā)明一實(shí)施例中線路曲線區(qū)段拼裝示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行具體說(shuō)明。

本發(fā)明一種基于bim技術(shù)的盾構(gòu)隧道曲線區(qū)段管片預(yù)拼裝選型設(shè)計(jì)方法，包括如下步驟：步驟s1：提取線路平面和縱斷面數(shù)據(jù)，生成曲線區(qū)段中心線三維空間曲線；

步驟s2：根據(jù)設(shè)計(jì)圖建立單環(huán)管片三維模型；

步驟s3：沿盾構(gòu)隧道曲線區(qū)段中心線三維空間曲線進(jìn)行線路預(yù)拼裝；

步驟s4：導(dǎo)出線路各環(huán)管片排版圖；

步驟s5：按照預(yù)拼裝排版圖進(jìn)行實(shí)體構(gòu)件安裝。

進(jìn)一步的，在本實(shí)施例中，在步驟s1中，通過(guò)設(shè)計(jì)圖紙平面圖和縱斷面圖得到盾構(gòu)隧道中心線三維坐標(biāo)，利用revit軟件生成盾構(gòu)隧道曲線區(qū)段中心線三維空間曲線。

進(jìn)一步的，在本實(shí)施例中，如圖2所示，在步驟s2中，單環(huán)管片為通用型管片，包括1塊封頂塊1、2塊相鄰塊2和若干標(biāo)準(zhǔn)塊3。單環(huán)管片拼接成環(huán)，拼接順序?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)塊—相鄰塊—封頂塊。如圖1以及圖2所示，拼接所得三維圓環(huán)模型為斜空心圓柱體，即單環(huán)管片沿軸向的寬度從b-x逐漸變化至b+x，其中，b-x位于封頂塊中心位置，b+x位于與封頂快中心對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)塊位置處。也即，從單環(huán)管片的縱向剖面看進(jìn)去，其位于封頂塊的端部的寬度為b-x，位于標(biāo)準(zhǔn)塊的端部的寬度為b+x。

進(jìn)一步的，在本實(shí)施例中，在步驟s3中，線路預(yù)拼裝需同時(shí)滿足環(huán)與環(huán)之間螺栓孔對(duì)應(yīng)及曲率符合選線設(shè)計(jì)的要求。具體做法如下：在單環(huán)管片的外周側(cè)沿圓周等角度確定16個(gè)點(diǎn)位，各點(diǎn)位處分別對(duì)應(yīng)設(shè)置一處縱向螺栓孔，則此時(shí)相鄰兩個(gè)螺栓孔對(duì)應(yīng)的圓心角為360°/16=22.5°。

進(jìn)一步的，在本實(shí)施例中，線路前后兩個(gè)單環(huán)管片對(duì)接時(shí)，只需將點(diǎn)位處對(duì)應(yīng)的螺栓孔通過(guò)螺栓連接，即可滿足縱向栓接要求。在由于封頂塊只有一塊，且中心位置為單環(huán)管片的最小寬度處，也即b-x處，可將其作為旋轉(zhuǎn)基準(zhǔn)點(diǎn)。在線路各環(huán)對(duì)接時(shí)，以一封頂塊位于曲線線路內(nèi)側(cè)且旋轉(zhuǎn)角為0°的單環(huán)管片為基準(zhǔn)，兩側(cè)相對(duì)接的兩個(gè)單環(huán)管片分別對(duì)應(yīng)該單環(huán)管片向順時(shí)針和逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)22.5°的整數(shù)倍，即可達(dá)到點(diǎn)位螺栓孔對(duì)應(yīng)；同時(shí)，使曲線線路圓環(huán)內(nèi)側(cè)縱向長(zhǎng)度小于外側(cè)，滿足線路曲率要求。重復(fù)以上過(guò)程，利用步驟s2建立的單環(huán)管片三維模型，沿步驟s3生成的盾構(gòu)隧道曲線區(qū)段中心線三維空間曲線預(yù)拼裝整個(gè)線路。

進(jìn)一步的，在本實(shí)施例中，單環(huán)管片均是斜空心圓柱體，因此管片環(huán)之間對(duì)接點(diǎn)位不同，曲線曲率也將隨之變化。若將各單環(huán)管片封頂塊點(diǎn)位對(duì)應(yīng)對(duì)接，也即將各單環(huán)管片寬度為b-x位置處點(diǎn)位對(duì)應(yīng)進(jìn)行對(duì)接，則得到曲率最大線路。若將前后兩個(gè)單環(huán)管片的最大寬度位置與最小寬度位置處點(diǎn)位對(duì)接，也即將相鄰單環(huán)管片寬度為b-x位置處點(diǎn)位與寬度為b+x位置處點(diǎn)位對(duì)應(yīng)進(jìn)行對(duì)接，則得到曲率為零的直線線路。

進(jìn)一步的，在本實(shí)施例中，單環(huán)管片均是斜空心圓柱體，通過(guò)改變斜空心圓柱體縱向?qū)挾炔顇可改變所拼裝曲線線路內(nèi)外縱向長(zhǎng)度差，從而得到不同曲率曲線。

進(jìn)一步的，在本實(shí)施例中，在步驟s4中，確定各單環(huán)管片封頂塊管片位置，相鄰塊、標(biāo)準(zhǔn)塊管片位置便隨之確定，進(jìn)而導(dǎo)出沿線路方向各環(huán)排布樣式，形成排版圖。

進(jìn)一步的，在本實(shí)施例中，在步驟s5中，根據(jù)步驟s4導(dǎo)出的圓環(huán)管片排版圖指導(dǎo)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)體管片安裝。

為了讓本領(lǐng)域技術(shù)人員進(jìn)一步了解本發(fā)明所提出的一種基于bim技術(shù)的盾構(gòu)隧道曲線區(qū)段管片預(yù)拼裝選型設(shè)計(jì)方法，下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。

根據(jù)線路平面圖和縱斷面圖數(shù)據(jù)，生成曲線區(qū)段中心線三維空間曲線，過(guò)程如下：根據(jù)線路平面圖和縱斷面圖提取隧道中心x、y、z坐標(biāo)導(dǎo)入excel表格；將上述excel表格導(dǎo)入revit軟件，擬合成空間三維線路。如圖1和圖2所示，根據(jù)通用管片圖，通過(guò)revit軟件建立單環(huán)管片的三維模型，管片為斜空心圓柱體。如圖3所示，將單環(huán)管片三維模型沿?cái)M合生成的曲線區(qū)段中心線三維空間曲線對(duì)接拼裝，生成累積誤差最小的曲線段管片三維模型。調(diào)整單環(huán)管片縱向?qū)挾炔顇和各環(huán)旋轉(zhuǎn)角度，使線路模型滿足設(shè)計(jì)要求。導(dǎo)出步驟4每一環(huán)封頂塊的點(diǎn)位。根據(jù)導(dǎo)出的管片參數(shù)和點(diǎn)位制造并安裝實(shí)體構(gòu)件。

以上是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明技術(shù)方案所作的改變，所產(chǎn)生的功能作用未超出本發(fā)明技術(shù)方案的范圍時(shí)，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。