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基于BIM技术隧道与地下空间支护关键技术研究和产业化应用

完成单位:中国市政工程西北设计研究院有限公司

登记编号:ZSXC-2023-JT-T-002      登记年份:2023      登记日期:2023-06-29

项目概况
1、成果简介 (1)项目所属科学领域 本技术属交通领域(隧道与地下空间工程)原创性基础理论与工程产业化应用研究,补充目前隧道与地下空间围岩压力与衬砌支护理论计算参数不足问题,改进地下空间衬砌支护施工技术难题。 (2)主要技术内容 ·研究并攻克一种隧道与地下空间围岩压力通用设计计算方法,为隧道围岩压力与支护提供一种可行的计算理论和通用计算公式。 ·产生成套发明专利,采用新材料、主体结构构件标准化,改进目前隧道与地下空间常用的复合式衬砌支护施工工艺。 ·首创“蜂巢”状“双曲支护”系统,并拓展应用于大跨度深基坑支护中,取代地下连续墙而改善扩大使用功能和范围,简化了施工工艺。 ·BIM技术研究与应用,实现地下空间设计和施工的智能监测和可视化。 ·改进并创新一种实用于隧道与地下空间自循环节能通风系统,解决长大隧道与地下空间节能通风的目的 (3)技术成果 本技术已授权发明专利1项,授权实用新型专利10项,受理发明专利10项;发表SCI论文及行业论文10多篇;出版标准4部;相关研究获得省部级及行业协会科学技术奖项12项。该技术成果经省科技厅组织行业设计大师组成的专家组进行成果评价,技术水平达到国际先进水平(部分成果达到国际领先水平),并在省科技厅进行了相关成果登记。 (4)应用推广及效益 该研究成果已成功应用于8项工程中,推广应用面积约26万平方米,节约工程费用约3.12亿元人民币。该技术绿色低碳环保,在施工质量、速度、施工工法等方面都有明显改善,社会效益和经济效益显著。 2、主要创新点 技术创新点包括基础理论创新、复合型创新及改进型创新三个方面: (1)基础型创新 研究并攻克多因素围岩压力计算理论和方法,计算参数由目前国内外理论的3~7项增加至10项,并考虑了6项隐含参数,修正目前国内外各围岩压力计算理论参数普遍不足的问题。 (2)复合型创新 ·研究并发明一种隧道与地下空间预制支护构件及施工新工艺。该构件采用轻质泡沫砼结合碳纤维复合材料,拼装成型如“蜂巢”状受力支护结构,从而简化了支护横向支撑的设置,改进目前隧道与地下空间常用的衬砌支护设置地下连续墙与横向支撑的施工问题。 ·将BIM+3S技术应用于地下空间支护安全智能监测,可视化指导施工,保障施工安全。 建立深基坑支护三维模型,将施工现场自动地下自动采集感应模块与BIM+3S模型关联,实现基坑支护施工的可视化。 埋设的传感器与BIM+3S系统关联,即时反映深基坑支护施工进度及支护变形或不稳定情况的分析判断和准确定位。 建立深基坑支护施工全过程三维模型,智能监测和指导安全施工。 (3)改进型创新 ·改进发明构件并应用于大跨度深基坑支护中,利用“蜂巢”状受力支护工作原理,取代地下连续墙的设置,支护合一,用优化复合拱墙取消了基坑支护,简化了施工工艺,优化了隧道排水设置,有效防止了周边建筑、构筑物沉降与裂缝问题。 ·改进并创新一种实用于隧道与地下空间自循环节能通风系统,解决长大隧道与地下空间通风并节能的目的。