《交通运输科学技术新成果推广目录》(2021)第二部分隧道工程篇《山区隧道工程数字化建设计关键技术及应用》

发布时间:2022-12-30 来源:国铁路网 浏览量:9066 发布者:

获奖项目名称:山区隧道工程数字化建设计关键技术及应用

完成单位:四川省交通勘察设计研究院有限公司、大连理工大学、北京市政建设集团有限责任公司、中铁十七局集团城市建设有限公司、西南交通大学、四川藏区高速公路有限责任公司、四川雅康高速公路有限责任公司

主要完成人:袁松、孔恒、朱明、余志祥、黄兵、李建伟、赵见、王希宝、许浒、李杰、杨永强、郭宏伟、吴斌、王峥峥、龙丹冰

 

项目简介

  (一)项目背景

  目前山区隧道建设存在以下突出问题:

  (1)行业需求。山区隧道工程面临“勘察难、设计难、建管难、应急难”四大突出难题,严重制约了隧道工程发展。

  (2)政策驱动。中共中央、国务院、交通运输部陆续出台各项政策文件驱动工程建设行业数字化转型。

  (3)问题导向。单一BIM技术在隧道工程中存在标准有缺位、内耗有增加、适用有差距等多重问题,数字化建造还需要解决很多关键问题。

  基于此,2008年以来,在近10项国家、省部级及企业立项资金支持下,四川省交通勘察设计研究院有限公司联合高校、建设、施工等7家单位开展产学研用联合攻关,围绕山区隧道工程数字化建造全过程,在理论方法、设计技术、应急装备三个维度开展研究,旨在解决隧道工程数字化设计关键技术,实现信息技术在山区隧道工程中的融合创新,提升隧道工程建造全过程数字化水平,推动行业进步。

  (二)技术概况

  针对山区公路隧道数字化建造技术路线不明确、标准体系与数据链管控体系不全面等问题,开展山区隧道工程全周期数字化建造体系构建理论及方法研究;针对设计行业普遍存在的翻模而导致内耗增加、信息不全面等问题,开展了山区隧道全要素信息化集成设计技术研究;针对山区隧道工程应急抢险反应时间长、数字化程度低、装备缺乏等问题,开展山区隧道工程数字化应急抢险成套技术研究。

  (三)适用范围

  项目适用范围为隧道及地下工程勘察、设计、建管、应急阶段,也可应用于公路工程。

  (四)获奖情况

  本项目授权美国发明专利1项,中国发明专利16项,实用新型专利25项,软件27项,出版专著2部,发表论文32篇。以卢春房院士为组长的评价委员会一致评价:项目研究成果总体上达到国际先进水平,其中自主可控的山区隧道工程数字化正向设计系统、装配式钢箱棚洞应急装备达到国际领先水平。

  本项目荣获2021年度中国交通运输协会科学技术奖一等奖。

 

项目创新点

  (1)提出了数字化建造体系构建理论及方法。一是提出了基于动态统一信息底座数字化建造体系构建方法。该方法提出统一信息底座总体框架构建需求,经历设计初构、施工定型、运维更新,对信息不断迭代,实现隧道工程数字化建造体系的构建。二是建立了数字化建造理论体系,三是建立了数据链管控方法体系。以上成果为隧道工程数字化建造奠定理论基础,并提供理论标准与方法技术的双重保障。为设计、施工、运维等各阶段数据的流转、治理提供了理论支撑。

  (2)形成了自主可控正向设计技术及系统。一是提出了基于参数驱动的二维三维一体化智能设计技术,围绕参数传递为核心的参数化计算方法、交互式设计方法、平纵面数据联动设计技术、设计数据结构化存储技术等,研发了设计系统,解决了隧道工程正向设计难题,可以高效实现设计-模型-应用、应用-模型-设计的信息数据双向传递二是构建了勘察设计全要素信息数字化融合、集成与交付技术。

  (3)研发了应急抢险平台与装配式钢箱棚洞装备。一是提出了基于灾损状态的隧道工程可视化、模块化快速设计技术。二是建立了基于现场灾情及物资信息的智能应急决策调度系统,实现了“BIM+GIS+人员+物资+决策+调度”六位一体的智能防灾减灾应急决策调度系统,显著提升了应急抢险的信息化水平和统筹调度能力。三是针对隧道洞口因崩塌落石等次生灾害而引起衬砌破坏或者断道等棘手问题,研发了装配式钢箱棚洞应急装备,通过高达2000kJ的1:1原型冲击实验证明了该装备完全可以承受高能量冲击。

 

应用案例

  项目成果之数字化建造标准与技术体系应用于德会、康新、彭汶、久马、西香、自永、金西、攀盐等20余条高速公路以及10余条国省干道项目;隧道正向设计系统应用于康新、沿江、彭汶、久马、西香、金西、攀盐等10余条高速公路近100座超过170km隧道工程;建设管理系统应用于德会、康新、宁攀、资潼、都安、重遵等10余条高速公路,以及苏州、深圳、北京等地近10个市政隧道工程;应急抢险系统及装备应用于8.6石大关高位崩塌、8.8九寨沟地震、7.29甘洛县特大暴雨(如下图5)等四川发生的三次重大灾害应急抢险。项目成果的应用显著提升了隧道工程数字化建造水平,实现了一张蓝图、一个平台、一套系统的项目建设全要素、全周期管理,得到了勘察设计、建设单位、行业主管部门等各方的高度肯定,并对本项目成果进行了高度评价:显著提升工程建设的数字化、信息化、智慧化水平,有力支撑了抢险救灾工程,社会、经济、环境效益显著,具有重大推广价值。

 

 

  图5应急抢险系统及装备应用案例

 

社会效益与经济效益

  四川省交通勘察设计研究院有限公司牵头完成了技术成果“山区隧道工程数字化建设计关键技术及应用”,于2016年至2020年期间,将成果成功应用于数十个项目,超100座隧道。采用本项目技术成果节约工程投资约10.58亿元;累计新增合同产值3.87亿,实现利润约1.55亿元。

 

注:相关内容摘录自中国交通运输协会编写、中国市场出版社出版的《交通运输科学技术新成果推广目录(2021)》,图片由项目完成单位提供,版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。