大型隧道施工模型建模技巧

1、項目概述

大型隧道施工模型具有體量大，結構復雜等特點，往往在BIM建模過程中易產生因模型體量過大，導致軟件卡頓等問題。本文以高黎貢山隧道項目為例，介紹一些大型隧道施工模型的建模技巧。高黎貢山隧道位于怒江車站與龍陵車站之間，隧道全長34538m，設計時速140km,除洞口車站段為雙線或三線大跨隧道外,其余段均為單線隧道工程。

2、項目軟件應用信息

本項目主要采用CivilStation Designer (以下簡稱CSD)及Bentley MicroStation系列軟件作為軟件平臺。整個軟件平臺架構分為：DTM地形模型，隧道混凝土三維施工模型，隧道鋼結構三維施工模型，建筑構件信息化表達。

項目所采用BIM應用軟件模塊主要為：OpenRoads Designer(以下簡稱ORD)做DTM地形模型建立，隧道混凝土三維施工模型采用CSD，鋼結構施工模型采用ProStructures CONNECT Edition (以下簡稱PS)，以及采用CivilStation Construction (以下簡稱CSC)對建筑構件進行信息化表達。

隧道鋼結構三維設計模型示意圖

隧道混凝土三維施工模型示意圖

3、項目實施

3.1創建隧道洞身模型流程

批量創建隧道洞身模型的主要流程為：

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3.1.1建立隧道橫斷面模板庫

創建2d種子文件-參考隧道橫斷面設計圖，將每個隧道橫斷面根據構造拆分為獨立構件，如圖3.1.1-1所示。

襯砌斷面構件分類圖3.1.1-1

采用CSD打開上述文件，利用隧道設計模塊“創建隧道橫斷面模板”工具，選中隧道橫斷面控制點右鍵，打開如圖3.1.1-2所示“利用圖形創建廊道模板”對話框，選擇構件實體，填寫相應構件信息，在填寫構件信息時需注意以下幾點：

（1）構件分部要選擇正確，明確屬于哪類構件（構件主要分為初期支護、二襯拱墻、仰拱襯砌、底板、排水溝、電纜槽等類型）。

（2）根據需要選擇按“曲線按固定間距劃分”還是按“固定段數劃分”：若選擇按照固定間距劃分的方法，填寫曲線分段間距，預覽構件分段，填寫外表面起始和終止點號，再依次點擊保存和創建即可；若選擇按照固定段數劃分的方法，填寫曲線分段點數后，還需填寫最小處理曲線長度值，后續操作則與上述操作相同。

（3）使用此方法創建橫斷面模板時，當前dgn文件工作單位須為“m”，否則隧道模板大小與實際大小比例不一致。

利用圖形創建廊道模板示意圖3.1.1-2

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3.1.2編制快速建模隧道屬性表格

快速建模屬性表格示意圖3.1.2-1

根據圖紙填寫如圖3.1.2-1所快速建模表格中的對應屬性（更多詳見附表一），其中需注意以下幾點：

（1）區段編碼、起始里程、終止里程及襯砌類型直接根據圖紙輸入即可。

（2）模板路徑要注意是在CSD模板庫里的路徑，而不是在電腦的儲存路徑，如圖3.2-2所示構件的路徑為GLGS-ZD\II[a]復合\二次襯砌。

構件模板示意圖3.1.2-2

（3）間距：根據建模精度確定，當建模精度高、間距小時，模型體量較大；當模型精度低，間距大時，模型體量較小。

（4）EBS編碼具有唯一性，在進行EBS編碼時，應根據甲方要求及項目情況，在符合邏輯及相關規范的情況下提前設定編碼規則，再進行編碼。

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3.1.3批量生成廊道

（1）創建基礎dgn文件：創建2d種子文件-參考2d路線模型-激活路線-顯示2d/3d視圖-保存設置。

（2）批量生成廊道

CSD軟件批量生成廊道有以下兩種方法：

批量生成廊道方法比較示意圖3.1.3-1

基于路線和模板文件，采用CSD隧道設計模塊“自動生成廊道”工具，以每次創建固定數量的模型，自動批量生成隧道模型。

創建廊道工具示意圖3.1.3-2

根據文件創建隧道模型3.1.3-3

此方法優勢在于既保留了PC平臺參數化建?？蓪Y構尺寸、襯砌形式等進行后期修改并更新的優點，又解決了大體量模型創建時易發生卡頓的問題。

同時CSD軟件可以自動讀取由表格轉txt中廊道的起始里程，襯砌類型，模板文件，EBS編碼及Ifc屬性等信息，在路線相對位置中以每次固定的段數創建廊道模型，并對隧道模型中的初期支護，底板等構件均賦予EBS編碼及Ifc屬性，此方法將每次建模的體量控制在一個范圍內，防止軟件在大體量建模時軟件崩潰。

3.2創建隧道過渡段

根據洞室掘進方向，在洞室截面突變時，利用MS繪制隧道過渡段或堵頭墻模型，當掘進方向為小洞室到大洞室時，采用過渡段模型，當掘進方向為大洞室到小洞室是，采用堵頭墻模型。

過渡段示意圖

堵頭墻示意圖

3.3創建隧道橫通道

（1）根據圖紙創建橫通道斷面模板，與上述方法相同，故不再贅述。

（2）編輯如圖所示的橫通道屬性表格，根據圖紙填寫對應屬性，將表格另存為制表符分隔的txt，方便后期csd直接讀取。

（3）用CSD打開路線dgn文件-選擇左線、右線-導入txt文件即得到橫通道所在路線，有模板文件和路線文件再參考批量創建廊道模型即得到橫通道模型。

4、總結

通過CSD隧道模塊設計工具創建大型隧道施工模型，模型精度可以完全達到與實際施工進尺長度一致，具有精度高、 建模效率高的優點；同時在創建隧道模型時直接賦予構件EBS及Ifc屬性，可以在施工階段對模型進行施工管理。

節點效果圖展示

施工模型精度展示（1m一段）