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【发明授权】隧道辅助坑道线位选择的BIM设计方法_中国铁路设计集团有限公司_201711393865.9 

申请/专利权人:中国铁路设计集团有限公司

申请日:2017-12-21

公开(公告)日:2021-05-07

公开(公告)号:CN108170921B

主分类号:G06F30/13(20200101)

分类号:G06F30/13(20200101);G06F30/20(20200101)

优先权:

专利状态码:有效-授权

法律状态:2021.05.07#授权;2018.07.13#实质审查的生效;2018.06.15#公开

摘要:本发明公开了一种隧道辅助坑道线位选择的BIM设计方法,包括以下步骤:隧道工期分析S1,确定隧道辅助坑道类型S2,生成某任意辅助坑道三维空间线位S3,根据三维地形粗略确定辅助坑道位置S4,生成辅助坑道平纵断面S5,调整辅助坑道平面S6,重新生成辅助坑道纵断面S7,调整辅助坑道纵断面S8,再次调整辅助坑道平面S9,确定最终辅助坑道位置S10。该方法实现了基于数字化三维线位与三维地形的隧道辅助坑道线位选择的设计,能够满足隧道方案设计以及详细设计中的相关要求,自动化程度高,实用性强,是隧道BIM设计中不可或缺的一环,具有明显的推广应用价值。

主权项:1.一种隧道辅助坑道线位选择的BIM设计方法,其特征在于,包括以下步骤:隧道工期分析S1,确定隧道辅助坑道类型S2,生成某任意辅助坑道三维空间线位S3,根据三维地形粗略确定辅助坑道位置S4,生成辅助坑道平纵断面S5,调整辅助坑道平面S6,重新生成辅助坑道纵断面S7,调整辅助坑道纵断面S8,再次调整辅助坑道平面S9,确定最终辅助坑道位置S10;所述隧道工期分析S1,根据隧道工期以及隧道长度确定隧道开挖工作面数量,进而确定辅助坑道数量以及辅助坑道与正洞相交里程;所述确定隧道辅助坑道类型S2,根据隧道本身特点以及隧道辅助坑道附近三维地形情况确定辅助坑道类型;所述生成某任意辅助坑道三维空间线位S3,在确定完辅助坑道类型、辅助坑道与正洞相交里程以及辅助坑道起点高程后,确定辅助坑道起点位置,并在考虑经济最优的前提下确定辅助坑道纵断面参数,进而任意生成某一条辅助坑道三维空间线位,三维空间线位长度要确保在360°范围内与三维地形相交;所述根据三维地形粗略确定辅助坑道位置S4,将步骤S3中生成的某任意辅助坑道三维空间线位在360°范围内与三维地形做相交运算,在同时满足辅助坑道设计原则以及经济最佳的情况下选取辅助坑道出口点,大致确定辅助坑道位置;所述生成辅助坑道平纵断面S5,通过对辅助坑道三维空间线位进行平面和纵断面的分解来实现后期辅助坑道位置的精确调整,生成与三维空间线位相对应的平面以及纵断面;所述调整辅助坑道平面S6,调整辅助坑道平面上的参数,包括辅助坑道与正线相交里程、辅助坑道与正线交角以及辅助坑道走向;所述重新生成辅助坑道纵断面S7,在调整完辅助坑道平面参数后,重新生成辅助坑道纵断面;所述调整辅助坑道纵断面S8,调整辅助坑道纵断面中的参数,包括纵断面中每段的段落长度和坡度,以及根据地形情况确定辅助坑道出口位置;所述再次调整辅助坑道平面S9,在纵断面中确定完辅助坑道出口位置后,对平面上的辅助坑道出口位置进行微调,使之与纵断面对应;所述确定最终辅助坑道位置S10,在辅助坑道平面和纵断面参数都调整完成后,将辅助坑道平面和纵断面进行合成,再重新生成辅助坑道三维空间线位。

全文数据:隧道辅助坑道线位选择的BIM设计方法技术领域[0001]本发明涉及隧道辅助坑道线位选择方法。背景技术[0002]在隧道设计中,为增加施工作业面、加快施工进度,经常需要设置辅助坑道。传统隧道辅助坑道线位的选择基于线路二维平面线位及地形图完成,随着BM技术在铁路行业应用的逐步深入,线路二维平面线位和地形将逐步被数字化的三维线位和三维地形所替代,隧道辅助坑道线位选择的传统二维设计方法将无法满足三维设计需求,因此在B頂模式下,实现基于数字化三维线位和三维地形的隧道辅助坑道线位选择变得越来越迫切。发明内容[0003]鉴于目前隧道辅助坑道线位选择所存在的问题,本发明提出一种全新的隧道辅助坑道线位选择的BIM设计方法,通过隧道工期分析、确定隧道辅助坑道类型、生成某任意辅助坑道三维空间线位、根据三维地形粗略确定辅助坑道位置、生成辅助坑道平纵断面、调整辅助坑道平面、重新生成辅助坑道纵断面、调整辅助坑道纵断面、再次调整辅助坑道平面、确定最终辅助坑道位置,实现了基于数字化三维线位与三维地形的隧道辅助坑道线位选择的设计,能够满足隧道方案设计以及详细设计中的相关要求,适用于隧道辅助坑道线位选择的BIM设计。[0004]本发明的实现逻辑为先粗略生成辅助坑道三维空间线位,再将三维空间线位进行平面和纵断面的分解,分解后先调整辅助坑道平面,再调整辅助坑道纵断面,反过来再调整辅助坑道平面,最后将调整后的辅助坑道平纵断面进行合成,生成最终的三维空间线位。[0005]本发明所涉及的隧道辅助坑道线位选择的设计方法包括以下步骤:[0006]S1、隧道工期分析[0007]根据隧道工期以及隧道长度等指标确定隧道开挖工作面数量,进而确定辅助坑道数量以及辅助坑道与正洞相交里程。[0008]S2、确定隧道辅助坑道类型[0009]根据隧道本身特点以及隧道辅助坑道附近三维地形情况确定辅助坑道类型,所述辅助坑道类型包括横洞、斜井、竖井和平行导坑等。[0010]S3、生成某任意辅助坑道三维空间线位[0011]确定辅助坑道类型、辅助坑道与正洞相交里程以及辅助坑道起点高程后,确定辅助坑道起点位置,并在考虑经济最优的前提下确定辅助坑道纵断面参数,进而任意生成某一条辅助坑道三维空间线位,三维空间线位长度要确保在360°范围内与三维地形相交。足够长度的任意三维空间线位的生成为后续辅助坑道出口位置的确定奠定基础。[0012]S4、根据三维地形粗略确定辅助坑道位置[0013]将步骤S3中生成的某任意辅助坑道三维空间线位在360°范围内与三维地形做相交运算,在同时满足辅助坑道设计原则以及经济最佳的情况下选取辅助坑道出口点,大致确定辅助坑道位置。此步骤粗略确定了辅助坑道位置,为后续辅助坑道位置的精确调整奠定了基础。[0014]S5、生成辅助坑道平纵断面[0015]通过对辅助坑道三维空间线位进行平面和纵断面的分解来实现后期辅助坑道位置的精确调整,生成与三维空间线位相对应的平面以及纵断面。要求平面上包含隧道正洞的线位走向,以便后期对辅助坑道与正线相交里程以及辅助坑道与正线的夹角进行调整,要求纵断面上包含辅助坑道线位所在位置地形情况,以便根据地形对辅助坑道出口位置进行调整[0016]S6、调整辅助坑道平面[0017]调整辅助坑道平面上的参数,包括辅助坑道与正线相交里程、辅助坑道与正线交角以及辅助坑道走向。对辅助坑道位置进行精确调整时首先应调整辅助坑道平面,因为当辅助坑道平面变化时纵断面必然变化,当辅助坑道纵断面变化时平面不一定变化。[0018]S7、重新生成辅助坑道纵断面[0019]在调整完辅助坑道平面参数后,重新生成辅助坑道纵断面。当辅助坑道平面发生变化时,其纵断面必然发生变化,如纵断面中地形高程也会变化,需要重新生成辅助坑道纵断面。[0020]S8、调整辅助坑道纵断面[0021]调整辅助坑道纵断面中的参数,包括纵断面中每段的段落长度和坡度,以及根据地形情况确定辅助坑道出口位置等。辅助坑道的坡度参数以及辅助坑道出口位置的确定需在其纵断面上调整,辅助坑道纵断面坡度的调整不会影响其平面走向,辅助坑道纵断面出口位置调整其平面长度会发生变化。[0022]S9、再次调整辅助坑道平面[0023]在纵断面中确定完辅助坑道出口位置后,辅助坑道平面长度会发生变化,此时需要对平面上的辅助坑道出口位置进行微调,使平面与纵断面对应。[0024]S10、确定最终辅助坑道位置[0025]在辅助坑道平面和纵断面参数都调整完成后,将辅助坑道平面和纵断面进行合成,重新生成辅助坑道三维空间线位。[0026]本发明涉及的隧道辅助坑道线位选择的BIM设计方法基于数字化的三维线位和三维地形,实现了三维模式下隧道辅助坑道线位的选择,设计过程准确、直观、高效,能够满足隧道方案设计以及详细设计中的相关要求,符合隧道辅助坑道线位选择的B頂设计理念,促进了技术在隧道工程中的应用。此方法自动化程度高,实用性强,具有明显的推广应用价值。附图说明[0027]图1为隧道辅助坑道线位选择的B頂设计方法的流程图。[0028]图中标记说明:[0029]S1、隧道工期分析[0030]S2、确定隧道辅助坑道类型[0031]S3、生成某任意辅助坑道三维空间线位[0032]S4、根据三维地形粗略确定辅助坑道位置[0033]S5、生成辅助坑道平纵断面[0034]S6、调整辅助坑道平面[0035]S7、重新生成辅助坑道纵断面[0036]S8、调整辅助坑道纵断面[0037]S9、再次调整辅助坑道平面[0038]S10、确定最终辅助坑道位置具体实施方式[0039]参照附图说明本发明的具体技术方案。由图1的流程图所示,本发明涉及的隧道辅助坑道线位选择的B頂设计方法的步骤包括:[0040]S1、隧道工期分析[0041]根据隧道工期以及隧道长度等指标确定隧道开挖工作面数量,进而确定辅助坑道数量以及辅助坑道与正洞相交里程。[0042]S2、确定隧道辅助坑道类型[0043]根据隧道本身特点以及隧道辅助坑道附近三维地形情况确定辅助坑道类型,所述辅助坑道类型包括横洞、斜井、竖井和平行导坑。[0044]S3、生成某任意辅助坑道三维空间线位[0045]确定辅助坑道类型、辅助坑道与正洞相交里程以及辅助坑道起点高程后,确定辅助坑道起点位置,并在考虑经济最优的前提下确定辅助坑道纵断面参数,进而任意生成某一条辅助坑道三维空间线位,三维空间线位长度要确保在360°范围内与三维地形相交。足够长度的任意三维空间线位的生成为后续辅助坑道出口位置的确定奠定基础。[0046]S4、根据三维地形粗略确定辅助坑道位置[0047]将步骤S3中生成的某任意辅助坑道三维空间线位在360°范围内与三维地形做相交运算,在同时满足辅助坑道设计原则以及经济最佳的情况下选取辅助坑道出口点,大致确定辅助坑道位置。此步骤粗略确定了辅助坑道位置,为后续辅助坑道位置的精确调整奠定了基础。[0048]S5、生成辅助坑道平纵断面[0049]通过对辅助坑道三维空间线位进行平面和纵断面的分解来实现后期辅助坑道位置的精确调整,生成与三维空间线位相对应的平面以及纵断面。要求平面上包含隧道正洞的线位走向,以便后期对辅助坑道与正线相交里程以及辅助坑道与正线的夹角进行调整,要求纵断面上包含辅助坑道线位所在位置地形情况,以便根据地形对辅助坑道出口位置进行调整[0050]S6、调整辅助坑道平面[0051]调整辅助坑道平面上的参数,包括辅助坑道与正线相交里程、辅助坑道与正线交角以及辅助坑道走向。对辅助坑道位置进行精确调整时首先应调整辅助坑道平面,因为当辅助坑道平面变化时纵断面必然变化,当辅助坑道纵断面变化时平面不一定变化。[0052]S7、重新生成辅助坑道纵断面[0053]在调整完辅助坑道平面参数后,重新生成辅助坑道纵断面。当辅助坑道平面发生变化时,其纵断面必然发生变化,如纵断面中地形高程也会变化,需要重新生成辅助坑道纵断面。[0054]S8、调整辅助坑道纵断面[0055]调整辅助坑道纵断面中的参数,包括纵断面中每段的段落长度和坡度,以及根据地形情况确定辅助坑道出口位置等。辅助坑道的坡度参数以及辅助坑道出口位置的确定需在其纵断面上调整,辅助坑道纵断面坡度的调整不会影响其平面走向,辅助坑道纵断面出口位置调整其平面长度会发生变化。[0056]S9、再次调整辅助坑道平面[0057]在纵断面中确定完辅助坑道出口位置后,辅助坑道平面长度会发生变化,此时需要对平面上的辅助坑道出口位置进行微调,使平面与纵断面对应。[0058]S10、确定最终辅助坑道位置[0059]在辅助坑道平面和纵断面参数都调整完成后,将辅助坑道平面和纵断面进行合成,重新生成辅助坑道三维空间线位。

权利要求:1.一种隧道辅助坑道线位选择的BIM设计方法,其特征在于,包括以下步骤:隧道工期分析S1,确定隧道辅助坑道类型(S2,生成某任意辅助坑道三维空间线位S3,根据三维地形粗略确定辅助坑道位置S4,生成辅助坑道平纵断面S5,调整辅助坑道平面S6,重新生成辅助坑道纵断面S7,调整辅助坑道纵断面S8,再次调整辅助坑道平面S9,确定最终辅助坑道位置S10;所述隧道工期分析S1,根据隧道工期以及隧道长度确定隧道开挖工作面数量,进而确定辅助坑道数量以及辅助坑道与正洞相交里程;所述确定隧道辅助坑道类型(S2,根据隧道本身特点以及隧道辅助坑道附近三维地形情况确定辅助坑道类型;所述生成某任意辅助坑道三维空间线位S3,在确定完辅助坑道类型、辅助坑道与正洞相交里程以及辅助坑道起点高程后,确定辅助坑道起点位置,并在考虑经济最优的前提下确定辅助坑道纵断面参数,进而任意生成某一条辅助坑道三维空间线位,三维空间线位长度要确保在360°范围内与三维地形相交;所述根据三维地形粗略确定辅助坑道位置S4,将步骤S3中生成的某任意辅助坑道三维空间线位在360°范围内与三维地形做相交运算,在同时满足辅助坑道设计原则以及经济最佳的情况下选取辅助坑道出口点,大致确定辅助坑道位置;所述生成辅助坑道平纵断面S5,通过对辅助坑道三维空间线位进行平面和纵断面的分解来实现后期辅助坑道位置的精确调整,生成与三维空间线位相对应的平面以及纵断面;所述调整辅助坑道平面(S6,调整辅助坑道平面上的参数,包括辅助坑道与正线相交里程、辅助坑道与正线交角以及辅助坑道走向;所述重新生成辅助坑道纵断面S7,在调整完辅助坑道平面参数后,重新生成辅助坑道纵断面;所述调整辅助坑道纵断面S8,调整辅助坑道纵断面中的参数,包括纵断面中每段的段落长度和坡度,以及根据地形情况确定辅助坑道出口位置;所述再次调整辅助坑道平面S9,在纵断面中确定完辅助坑道出口位置后,对平面上的辅助坑道出口位置进行微调,使之与纵断面对应;所述确定最终辅助坑道位置S10,在辅助坑道平面和纵断面参数都调整完成后,将辅助坑道平面和纵断面进行合成,再重新生成辅助坑道三维空间线位。

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