大型隧道施工模型建模技巧

1、项目概述

大型隧道施工模型具有体量大，结构复杂等特点，往往在BIM建模过程中易产生因模型体量过大，导致软件卡顿等问题。本文以高黎贡山隧道项目为例，介绍一些大型隧道施工模型的建模技巧。高黎贡山隧道位于怒江车站与龙陵车站之间，隧道全长34538m，设计时速140km,除洞口车站段为双线或三线大跨隧道外,其余段均为单线隧道工程。

2、项目软件应用信息

本项目主要采用CivilStation Designer (以下简称CSD)及Bentley MicroStation系列软件作为软件平台。整个软件平台架构分为：DTM地形模型，隧道混凝土三维施工模型，隧道钢结构三维施工模型，建筑构件信息化表达。

项目所采用BIM应用软件模块主要为：OpenRoads Designer(以下简称ORD)做DTM地形模型建立，隧道混凝土三维施工模型采用CSD，钢结构施工模型采用ProStructures CONNECT Edition (以下简称PS)，以及采用CivilStation Construction (以下简称CSC)对建筑构件进行信息化表达。

隧道钢结构三维设计模型示意图

隧道混凝土三维施工模型示意图

3、项目实施

3.1创建隧道洞身模型流程

批量创建隧道洞身模型的主要流程为：

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3.1.1建立隧道横断面模板库

创建2d种子文件-参考隧道横断面设计图，将每个隧道横断面根据构造拆分为独立构件，如图3.1.1-1所示。

衬砌断面构件分类图3.1.1-1

采用CSD打开上述文件，利用隧道设计模块“创建隧道横断面模板”工具，选中隧道横断面控制点右键，打开如图3.1.1-2所示“利用图形创建廊道模板”对话框，选择构件实体，填写相应构件信息，在填写构件信息时需注意以下几点：

（1）构件分部要选择正确，明确属于哪类构件（构件主要分为初期支护、二衬拱墙、仰拱衬砌、底板、排水沟、电缆槽等类型）。

（2）根据需要选择按“曲线按固定间距划分”还是按“固定段数划分”：若选择按照固定间距划分的方法，填写曲线分段间距，预览构件分段，填写外表面起始和终止点号，再依次点击保存和创建即可；若选择按照固定段数划分的方法，填写曲线分段点数后，还需填写最小处理曲线长度值，后续操作则与上述操作相同。

（3）使用此方法创建横断面模板时，当前dgn文件工作单位须为“m”，否则隧道模板大小与实际大小比例不一致。

利用图形创建廊道模板示意图3.1.1-2

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3.1.2编制快速建模隧道属性表格

快速建模属性表格示意图3.1.2-1

根据图纸填写如图3.1.2-1所快速建模表格中的对应属性（更多详见附表一），其中需注意以下几点：

（1）区段编码、起始里程、终止里程及衬砌类型直接根据图纸输入即可。

（2）模板路径要注意是在CSD模板库里的路径，而不是在电脑的储存路径，如图3.2-2所示构件的路径为GLGS-ZD\II[a]复合\二次衬砌。

构件模板示意图3.1.2-2

（3）间距：根据建模精度确定，当建模精度高、间距小时，模型体量较大；当模型精度低，间距大时，模型体量较小。

（4）EBS编码具有唯一性，在进行EBS编码时，应根据甲方要求及项目情况，在符合逻辑及相关规范的情况下提前设定编码规则，再进行编码。

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3.1.3批量生成廊道

（1）创建基础dgn文件：创建2d种子文件-参考2d路线模型-激活路线-显示2d/3d视图-保存设置。

（2）批量生成廊道

CSD软件批量生成廊道有以下两种方法：

批量生成廊道方法比较示意图3.1.3-1

基于路线和模板文件，采用CSD隧道设计模块“自动生成廊道”工具，以每次创建固定数量的模型，自动批量生成隧道模型。

创建廊道工具示意图3.1.3-2

根据文件创建隧道模型3.1.3-3

此方法优势在于既保留了PC平台参数化建模可对结构尺寸、衬砌形式等进行后期修改并更新的优点，又解决了大体量模型创建时易发生卡顿的问题。

同时CSD软件可以自动读取由表格转txt中廊道的起始里程，衬砌类型，模板文件，EBS编码及Ifc属性等信息，在路线相对位置中以每次固定的段数创建廊道模型，并对隧道模型中的初期支护，底板等构件均赋予EBS编码及Ifc属性，此方法将每次建模的体量控制在一个范围内，防止软件在大体量建模时软件崩溃。

3.2创建隧道过渡段

根据洞室掘进方向，在洞室截面突变时，利用MS绘制隧道过渡段或堵头墙模型，当掘进方向为小洞室到大洞室时，采用过渡段模型，当掘进方向为大洞室到小洞室是，采用堵头墙模型。

过渡段示意图

堵头墙示意图

3.3创建隧道横通道

（1）根据图纸创建横通道断面模板，与上述方法相同，故不再赘述。

（2）编辑如图所示的横通道属性表格，根据图纸填写对应属性，将表格另存为制表符分隔的txt，方便后期csd直接读取。

（3）用CSD打开路线dgn文件-选择左线、右线-导入txt文件即得到横通道所在路线，有模板文件和路线文件再参考批量创建廊道模型即得到横通道模型。

4、总结

通过CSD隧道模块设计工具创建大型隧道施工模型，模型精度可以完全达到与实际施工进尺长度一致，具有精度高、 建模效率高的优点；同时在创建隧道模型时直接赋予构件EBS及Ifc属性，可以在施工阶段对模型进行施工管理。

节点效果图展示

施工模型精度展示（1m一段）