丽香铁路路基数字化施工应用

丽香铁路路基BIM试点作为原中国铁路总公司试点之一,除验证各项铁路BIM标准和BIM文件编制办法外,主要进行路基数字化工地研究。项目于2016年3月入场,历时9| @ r个月,取得了丰富的数字化工地分析资料...

新建丽香铁路为单线电气化Ⅰ级客货共线铁路,起于丽江,跨金沙江,止于香格里拉。本次试点地属青藏高原东南缘,横断山脉中段,地表多草原、旱地,214国道于线路左侧60m+ 0 c % W ~ L平行,交通方便。3 t m ~

丽香铁路路基数字化施工应用

丽香铁路是云南藏区群众期盼的幸福路

连接丽江、香格里拉2个旅游热点

是提升昆明、楚雄、大理、丽江、迪庆的旅游大通道

(图为香格里拉松赞林寺)

D ^ D b w试点路基段位于居都谷站附近,施工图设计里程DK128+000—DK1V _ * C 6 a | , P35+1q V f L59.57i W 1 G N ;,线路总长7159.57m,路堤长6489.57m、路堑长670m。路基工程有挖方71万方、填方60万方、预制方桩17.3万延米、水泥搅拌桩6.3万延米,多向水泥搅拌桩26.7万延米。

项目主要研究工地数字化场地建设、分层填筑模型应用、连续压实工艺分析、路堑边坡坡率控制和复合地基施K = I g c i 1 F q工中模型的深化应用等。

数字化场地建Y i y

信息传递是数字化场地t r F h Q g y ~的关键。施工中,机械产生大量数据,这些数据对工程质量、安全、进度起决定性作用。通过在现场设置无线网络基站,配合多种通信技术,实+ u } S u j现对施工场地的全覆盖。主要通信技术包括:

使用电台网络将基站定位差分信号传输至现场施工机械及数字7 F 3化测量系统

使用移动GSM将生~ i S ? , Q $ y :产过程数据传输至远程服务器

使用Wi-Fi将生产机械互联,实现BIM及生产报表的现场应用

使用光\ F = X |纤专线接入,远程实时监控现场情况

分层填筑模型应用

分层填筑$ 4 n h b模型与分层开发模型是在设计BIM模型的基础上,根据现场情况建S k ( & 6 D立。分层填筑模型% P h ~ H +? ( 0 K F I # t于控制填筑质量和存, s 5储施工过程数据。基于模型,附加机械走位及相关资料,实时显示走位轨迹及填筑时间,真实反映实际施工分层情况,数据存档便于后期(沉降评估等)查询。

施工过程中,要达到最佳密实度,分层厚度的确定至关重要。分层厚度随填料、施工环境和施工工法而变,模型分层厚度原则上通过现场施工前的填筑试验段确定。施工规程中,填筑参考厚度≤0.3m,实际施工中误差不可避免,填筑实际分层厚度与BI# a w / O bM模型分层厚度必存在差异,要解决这个问题,只有根据实际施工过程动态调整施工分层模型,但这会导致出现各分层厚度不均匀的E j : X n v * 5 )情况。同时,这I z @ l 5 h o P %也不能解决实际施工中的分f I h V c $ O x层面凹凸不平的现象,机械走位轨迹曲线拟合曲面可真实反映这一情况。

连续压实工艺分析

传统路基压实质量检测主要采用“点式”抽样检测,存在无法实现过程控制、难以界定合格区域与不合格范围、不能反映整( O 2 m体区域特. f o e w ] s | R性、检测点不一定具有代表性及无法实现信息化和数字化等缺点,连续压实检测与控制技术是基于上述不足而形成的一种新的压实质量检R ~ ? Y / . }测与控制技术。

连续压实检测与控制技术通过测量振动压路机振动轮振动信号,综合利用动力学分析、信号处理和信息融合技术,全面考虑各种影响因素,分析计算能全面反映路基压实质量的振动压实值,集成嵌入式技术、网络技术及北斗定位技术,形成连续压实监测设备。连续压实过程中,可通过车载连续监测设备LCD大屏K n x幕实时了解路基压实质量情况,实现路基压实程度控制、压实均匀性控制、压实稳定G , V [ O 5 y性控制及压实工艺参数的监控,还可* ? l ] V 7 P优化施工过程,避免造成过压和欠压。

本次研究依据《铁路+ g : w $ d i )路基填筑工程连续压实控制技术规程》,充分考虑具体情况,设定分] J O T $级合理的目标:

与传统检测方法相结合,为传统方法提供决策辅助

实时显示压实质量信息,如振动压实值、精确的空间坐标、高程、碾压遍数、碾压j | ^ I x区域、碾压时间及振动压路机工艺参数

指示薄` h ; % j g弱区域的空间及时间信息

优化测点的选择,如选择在薄弱区域设置或减少测点

现场实时指示压实质量,辅助S ! 7 X I机手自检

确认l H h Z u % Q连续压实施工工艺,进行多个循环的工艺验证

路堑边坡坡率控制

通过现场无线网络、施工机械上的空间定位系统,实时反馈开挖过程中的坡面几何变化,并不断与现场校验的施工模型进行比较,动态引导机械操作人员的下一步操作,消除传统施工中边施工边放样测量的G ~ # / z交叉过程,避免边坡超挖或欠挖。

项目关键技术

收集安装在挖斗上的空间定位传感设备,分析挖斗的空间运行轨迹,再实时拟合成坡面。每个挖斗的空间定位采用多个数据传感器精确定位。与传统施工工艺比较,机械的走位应强调路堑挖方采用横向台阶分层开挖,深挖路堑采用“横向分层、纵向分段,阶梯掘进”的方式施工;合理安排` R , K N u { )运土通道与掘进工作面的位置及施工次序,做到运土、排水、挖掘、防护互不干扰,确保开挖顺利进行

复合地基施工模型为预制方桩及水泥搅拌桩,模型数据由处理范围数据和桩位数据组成。处理范围数据:地基处理范围体的& Q g C上、下顶面及侧, T a面坐标数据S ` 9 #。桩位数据:具体各桩位的w ~ T M }桩顶三维坐标和桩底高程坐s 5 M l l标,可输出为文本格式。

试点项目研究从BIM模型中将桩基设计- \ B ` u [ x模型直接导入施工机械的方法,用以实现| I @“设计指导施工”的无缝对接;研究桩基施工过程的全面记录、控制及可视化追溯的应用;研究桩基关键质量参数的量化控制,包括成桩位置、成桩深I A U 4 f *度、成桩时间、桩倾斜度、留振时间、每次拔管高度、反插次数、反插深度、电机电流值、持力层控制、填料量、充盈系数、混凝2 q ? ) - e U土喷射流量及速度等。

试点实践表明,路基数y t ! | x I d字化工地将信息化技术方法与BIM模型结合,实现对所有关键工程的全过程控制及质量监管,尤其对复合地基处理等N x j |“隐蔽工程”X G * : j 3 ^,施工过程可追溯,实现施工过程及成果资料的可视. _ Z } * $化。数字化工地也是解决路基5 z s A 2 4的刚度及沉降问题的最佳方案,f * } t i } &具有重要的推广应用价值。

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