[发明专利]一种基于BIM的大直径盾构隧道掌子面管理系统

说明书

本发明涉及一种基于BIM的大直径盾构隧道掌子面管理系统，包括：掌子面管理子系统，根据工程概况信息，利用BIM技术对大直径盾构隧道进行信息化建模，并对掌子面压力进行预估、设置及修正；监测管理子系统，对大直径盾构隧道的施工进行实时监控及预警，储存施工数据，评估工程施工、管理状况，进行文档管理。与现有技术相比，本发明将经典掌子面压力预估理论与BIM技术结合，在开挖之前完成掌子面压力的预估及预设，同时可根据实时监测结果对预设压力进行调整；将地层信息、掌子面压力信息、隧道及周围环境变形信息全部集成于BIM模型中，实现整个施工过程的可视、可控。

技术领域

本发明涉及大直径盾构隧道安全施工、信息管理领域，特别涉及一种基于BIM的大直径盾构隧道掌子面管理系统。

背景技术

盾构法以其高效、安全、环保等优点，自20世纪70年代以来，已越来越广泛地应用于国内外的地铁、城市给排水、铁路、公路等重大工程建设中，目前已经成为城市隧道掘进的主要方式之一。虽然盾构法的发展已经比较成熟，但在较差的水文地质条件下，大直径盾构掌子面失稳仍时有发生。在大直径盾构施工过程中，建立盾构掘进参数实时反馈、调节的机制，正确地认识施工安全条件对于风险评估及施工安全控制都十分重要。

随着BIM理念的普及深化，建筑模型参数化、施工信息化已经成为一种趋势。基于互联网的远程监控系统目前也已经投入到实践中，为工程管理带来了极大的便利。构建大直径盾构隧道的施工及网络管理平台，有利于施工阶段盾构现场工作管理、风险预警，以及运营阶段隧道各项健康指标的监测管理。参数化的建筑信息，也为大直径隧道的掌子面稳定的预测、分析和管理提供可靠的数据基础。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种有利于降低大直径盾构隧道的施工风险、为相关科研课题提供数据支撑的基于BIM的大直径盾构隧道掌子面管理系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于BIM的大直径盾构隧道掌子面管理系统，包括：

掌子面管理子系统，根据工程概况信息，利用BIM技术对大直径盾构隧道进行信息化建模，对施工关键参数掌子面压力进行预估、设置及修正，指导施工，并对现场反馈信息进行整合及输出；

监测管理子系统，对大直径盾构隧道的施工进行实时监控及预警，储存施工数据，评估工程施工、管理状况，进行文档管理，总结施工经验，并可用于后期的科学研究课题。

所述的掌子面管理子系统包括：

信息化模型模块，基于BIM技术对穿越地层及隧道结构的参数化三维建模，得到开挖面宏观力学模型，可对项目中结构尺寸、材料用量等基本信息进行统计和管理；

掌子面压力预估模块，根据开挖面宏观力学模型，计算施工阶段盾构掘进过程中掌子面的理论压力和预设支护压力；

掌子面现场反馈管理模块，对地层变形、实时土压力进行分析，根据理论压力对盾构掘进参数进行反馈调整。

所述的掌子面压力预估模块沿掘进方向将隧道划分为多个单元，所述的掌子面现场反馈管理模块判断各单元的地层沉降是否满足要求，若否，则对该单元进行标记，并调整掌子面预设支护压力，并将掌子面预设支护压力和调整后的支护压力反馈给监测管理子系统。

所述的监测管理子系统包括：

隧道实时监控模块，对隧道施工阶段的隧道及周围环境变形情况进行实时同步管理，并将监测数据实时共享到数据库云端，供用户在PC、手机等移动终端使用APP查看；

风险预警模块，根据监测数据对隧道施工过程中掌子面可能出现的风险因素进行预警，尽可能降低隧道施工风险；

档案管理模块，储存隧道施工阶段的掌子面相关监测数据，形成档案资料，便于数据积累及科研分析。