麗香鐵路路基bim試點(diǎn)作為原中國(guó)鐵路總公司試點(diǎn)之一，除驗(yàn)證各項(xiàng)鐵路bim標(biāo)準(zhǔn)和bim文件編制辦法外，主要進(jìn)行路基數(shù)字化工地研究。項(xiàng)目于2016年3月入場(chǎng)，歷時(shí)9個(gè)月，取得了豐富的數(shù)字化工地分析資料...
新建麗香鐵路為單線電氣化ⅰ級(jí)客貨共線鐵路，起于麗江，跨金沙江，止于香格里拉。本次試點(diǎn)地屬青藏高原東南緣，橫斷山脈中段，地表多草原、旱地，214國(guó)道于線路左側(cè)60m平行，交通方便。
麗香鐵路是云南藏區(qū)群眾期盼的幸福路
連接麗江、香格里拉2個(gè)旅游熱點(diǎn)
是提升昆明、楚雄、大理、麗江、迪慶的旅游大通道
（圖為香格里拉松贊林寺）
本試點(diǎn)路基段位于居都谷站附近，施工圖設(shè)計(jì)里程dk128+000—dk135+159.57，線路總長(zhǎng)7159.57m，路堤長(zhǎng)6489.57m、路塹長(zhǎng)670m。路基工程有挖方71萬(wàn)方、填方60萬(wàn)方、預(yù)制方樁17.3萬(wàn)延米、水泥攪拌樁6.3萬(wàn)延米，多向水泥攪拌樁26.7萬(wàn)延米。
項(xiàng)目主要研究工地?cái)?shù)字化場(chǎng)地建設(shè)、分層填筑模型應(yīng)用、連續(xù)壓實(shí)工藝分析、路塹邊坡坡率控制和復(fù)合地基施工中模型的深化應(yīng)用等。
數(shù)字化場(chǎng)地建設(shè)
信息傳遞是數(shù)字化場(chǎng)地的關(guān)鍵。施工中，機(jī)械產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對(duì)工程質(zhì)量、安全、進(jìn)度起決定性作用。通過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置無(wú)線網(wǎng)絡(luò)基站，配合多種通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工場(chǎng)地的全覆蓋。主要通信技術(shù)包括：
使用電臺(tái)網(wǎng)絡(luò)將基站定位差分信號(hào)傳輸至現(xiàn)場(chǎng)施工機(jī)械及數(shù)字化測(cè)量系統(tǒng)
使用移動(dòng)gsm將生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)傳輸至遠(yuǎn)程服務(wù)器
使用wi-fi將生產(chǎn)機(jī)械互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)bim及生產(chǎn)報(bào)表的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用
使用光纖專線接入，遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)情況
分層填筑模型應(yīng)用
分層填筑模型與分層開(kāi)發(fā)模型是在設(shè)計(jì)bim模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況建立。分層填筑模型用于控制填筑質(zhì)量和存儲(chǔ)施工過(guò)程數(shù)據(jù)?；谀Ｐ?，附加機(jī)械走位及相關(guān)資料，實(shí)時(shí)顯示走位軌跡及填筑時(shí)間，真實(shí)反映實(shí)際施工分層情況，數(shù)據(jù)存檔便于后期（沉降評(píng)估等）查詢。
施工過(guò)程中，要達(dá)到最佳密實(shí)度，分層厚度的確定至關(guān)重要。分層厚度隨填料、施工環(huán)境和施工工法而變，模型分層厚度原則上通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)施工前的填筑試驗(yàn)段確定。施工規(guī)程中，填筑參考厚度≤0.3m，實(shí)際施工中誤差不可避免，填筑實(shí)際分層厚度與bim模型分層厚度必存在差異，要解決這個(gè)問(wèn)題，只有根據(jù)實(shí)際施工過(guò)程動(dòng)態(tài)調(diào)整施工分層模型，但這會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)各分層厚度不均勻的情況。同時(shí)，這也不能解決實(shí)際施工中的分層面凹凸不平的現(xiàn)象，機(jī)械走位軌跡曲線擬合曲面可真實(shí)反映這一情況。
連續(xù)壓實(shí)工藝分析
傳統(tǒng)路基壓實(shí)質(zhì)量檢測(cè)主要采用“點(diǎn)式”抽樣檢測(cè)，存在無(wú)法實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制、難以界定合格區(qū)域與不合格范圍、不能反映整體區(qū)域特性、檢測(cè)點(diǎn)不一定具有代表性及無(wú)法實(shí)現(xiàn)信息化和數(shù)字化等缺點(diǎn)，連續(xù)壓實(shí)檢測(cè)與控制技術(shù)是基于上述不足而形成的一種新的壓實(shí)質(zhì)量檢測(cè)與控制技術(shù)。
連續(xù)壓實(shí)檢測(cè)與控制技術(shù)通過(guò)測(cè)量振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)輪振動(dòng)信號(hào)，綜合利用動(dòng)力學(xué)分析、信號(hào)處理和信息融合技術(shù)，全面考慮各種影響因素，分析計(jì)算能全面反映路基壓實(shí)質(zhì)量的振動(dòng)壓實(shí)值，集成嵌入式技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及北斗定位技術(shù)，形成連續(xù)壓實(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備。連續(xù)壓實(shí)過(guò)程中，可通過(guò)車載連續(xù)監(jiān)測(cè)設(shè)備lcd大屏幕實(shí)時(shí)了解路基壓實(shí)質(zhì)量情況，實(shí)現(xiàn)路基壓實(shí)程度控制、壓實(shí)均勻性控制、壓實(shí)穩(wěn)定性控制及壓實(shí)工藝參數(shù)的監(jiān)控，還可優(yōu)化施工過(guò)程，避免造成過(guò)壓和欠壓。
本次研究依據(jù)《鐵路路基填筑工程連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)規(guī)程》，充分考慮具體情況，設(shè)定分級(jí)合理的目標(biāo)：
與傳統(tǒng)檢測(cè)方法相結(jié)合，為傳統(tǒng)方法提供決策輔助
實(shí)時(shí)顯示壓實(shí)質(zhì)量信息，如振動(dòng)壓實(shí)值、精確的空間坐標(biāo)、高程、碾壓遍數(shù)、碾壓區(qū)域、碾壓時(shí)間及振動(dòng)壓路機(jī)工藝參數(shù)
指示薄弱區(qū)域的空間及時(shí)間信息
優(yōu)化測(cè)點(diǎn)的選擇，如選擇在薄弱區(qū)域設(shè)置或減少測(cè)點(diǎn)
現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)指示壓實(shí)質(zhì)量，輔助機(jī)手自檢
確認(rèn)連續(xù)壓實(shí)施工工藝，進(jìn)行多個(gè)循環(huán)的工藝驗(yàn)證
路塹邊坡坡率控制
通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、施工機(jī)械上的空間定位系統(tǒng)，實(shí)時(shí)反饋開(kāi)挖過(guò)程中的坡面幾何變化，并不斷與現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)的施工模型進(jìn)行比較，動(dòng)態(tài)引導(dǎo)機(jī)械操作人員的下一步操作，消除傳統(tǒng)施工中邊施工邊放樣測(cè)量的交叉過(guò)程，避免邊坡超挖或欠挖。
項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)
收集安裝在挖斗上的空間定位傳感設(shè)備，分析挖斗的空間運(yùn)行軌跡，再實(shí)時(shí)擬合成坡面。每個(gè)挖斗的空間定位采用多個(gè)數(shù)據(jù)傳感器精確定位。與傳統(tǒng)施工工藝比較，機(jī)械的走位應(yīng)強(qiáng)調(diào)路塹挖方采用橫向臺(tái)階分層開(kāi)挖，深挖路塹采用“橫向分層、縱向分段，階梯掘進(jìn)”的方式施工；合理安排運(yùn)土通道與掘進(jìn)工作面的位置及施工次序，做到運(yùn)土、排水、挖掘、防護(hù)互不干擾，確保開(kāi)挖順利進(jìn)行
復(fù)合地基施工模型為預(yù)制方樁及水泥攪拌樁，模型數(shù)據(jù)由處理范圍數(shù)據(jù)和樁位數(shù)據(jù)組成。處理范圍數(shù)據(jù)：地基處理范圍體的上、下頂面及側(cè)面坐標(biāo)數(shù)據(jù)。樁位數(shù)據(jù)：具體各樁位的樁頂三維坐標(biāo)和樁底高程坐標(biāo)，可輸出為文本格式。
試點(diǎn)項(xiàng)目研究從bim模型中將樁基設(shè)計(jì)模型直接導(dǎo)入施工機(jī)械的方法，用以實(shí)現(xiàn)“設(shè)計(jì)指導(dǎo)施工”的無(wú)縫對(duì)接；研究樁基施工過(guò)程的全面記錄、控制及可視化追溯的應(yīng)用；研究樁基關(guān)鍵質(zhì)量參數(shù)的量化控制，包括成樁位置、成樁深度、成樁時(shí)間、樁傾斜度、留振時(shí)間、每次拔管高度、反插次數(shù)、反插深度、電機(jī)電流值、持力層控制、填料量、充盈系數(shù)、混凝土噴射流量及速度等。
試點(diǎn)實(shí)踐表明，路基數(shù)字化工地將信息化技術(shù)方法與bim模型結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有關(guān)鍵工程的全過(guò)程控制及質(zhì)量監(jiān)管，尤其對(duì)復(fù)合地基處理等“隱蔽工程”，施工過(guò)程可追溯，實(shí)現(xiàn)施工過(guò)程及成果資料的可視化。數(shù)字化工地也是解決路基的剛度及沉降問(wèn)題的最佳方案，具有重要的推廣應(yīng)用價(jià)值。