麗香鐵路路基BIM試點作為原中國鐵路總公司試點之一，除驗證各項鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)和BIM文件編制辦法外，主要進行路基數(shù)字化工地研究。項目于2016年3月入場，歷時9個月，取得了豐富的數(shù)字化工地分析資料...

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個旅游熱點

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）

本試點路基段位于居都谷站附近，施工圖設(shè)計里程DK128+000—DK135+159.57，線路總長7159.57m，路堤長6489.57m、路塹長670m。路基工程有挖方71萬方、填方60萬方、預(yù)制方樁17.3萬延米、水泥攪拌樁6.3萬延米，多向水泥攪拌樁26.7萬延米。

項目主要研究工地數(shù)字化場地建設(shè)、分層填筑模型應(yīng)用、連續(xù)壓實工藝分析、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)字化場地建設(shè)

信息傳遞是數(shù)字化場地的關(guān)鍵。施工中，機械產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對工程質(zhì)量、安全、進度起決定性作用。通過在現(xiàn)場設(shè)置無線網(wǎng)絡(luò)基站，配合多種通信技術(shù)，實現(xiàn)對施工場地的全覆蓋。主要通信技術(shù)包括：

使用電臺網(wǎng)絡(luò)將基站定位差分信號傳輸至現(xiàn)場施工機械及數(shù)字化測量系統(tǒng)

使用移動GSM將生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)傳輸至遠程服務(wù)器

使用Wi-Fi將生產(chǎn)機械互聯(lián)，實現(xiàn)BIM及生產(chǎn)報表的現(xiàn)場應(yīng)用

使用光纖專線接入，遠程實時監(jiān)控現(xiàn)場情況

分層填筑模型應(yīng)用

分層填筑模型與分層開發(fā)模型是在設(shè)計BIM模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)現(xiàn)場情況建立。分層填筑模型用于控制填筑質(zhì)量和存儲施工過程數(shù)據(jù)�；�于模型，附加機械走位及相關(guān)資料，實時顯示走位軌跡及填筑時間，真實反映實際施工分層情況，數(shù)據(jù)存檔便于后期（沉降評估等）查詢。

施工過程中，要達到最佳密實度，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現(xiàn)場施工前的填筑試驗段確定。施工規(guī)程中，填筑參考厚度≤0.3m，實際施工中誤差不可避免，填筑實際分層厚度與BIM模型分層厚度必存在差異，要解決這個問題，只有根據(jù)實際施工過程動態(tài)調(diào)整施工分層模型，但這會導(dǎo)致出現(xiàn)各分層厚度不均勻的情況。同時，這也不能解決實際施工中的分層面凹凸不平的現(xiàn)象，機械走位軌跡曲線擬合曲面可真實反映這一情況。

連續(xù)壓實工藝分析

傳統(tǒng)路基壓實質(zhì)量檢測主要采用“點式”抽樣檢測，存在無法實現(xiàn)過程控制、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、檢測點不一定具有代表性及無法實現(xiàn)信息化和數(shù)字化等缺點，連續(xù)壓實檢測與控制技術(shù)是基于上述不足而形成的一種新的壓實質(zhì)量檢測與控制技術(shù)。

連續(xù)壓實檢測與控制技術(shù)通過測量振動壓路機振動輪振動信號，綜合利用動力學(xué)分析、信號處理和信息融合技術(shù)，全面考慮各種影響因素，分析計算能全面反映路基壓實質(zhì)量的振動壓實值，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)壓實監(jiān)測設(shè)備。連續(xù)壓實過程中，可通過車載連續(xù)監(jiān)測設(shè)備LCD大屏幕實時了解路基壓實質(zhì)量情況，實現(xiàn)路基壓實程度控制、壓實均勻性控制、壓實穩(wěn)定性控制及壓實工藝參數(shù)的監(jiān)控，還可優(yōu)化施工過程，避免造成過壓和欠壓。

本次研究依據(jù)《鐵路路基填筑工程連續(xù)壓實控制技術(shù)規(guī)程》，充分考慮具體情況，設(shè)定分級合理的目標(biāo)：

與傳統(tǒng)檢測方法相結(jié)合，為傳統(tǒng)方法提供決策輔助

實時顯示壓實質(zhì)量信息，如振動壓實值、精確的空間坐標(biāo)、高程、碾壓遍數(shù)、碾壓區(qū)域、碾壓時間及振動壓路機工藝參數(shù)

指示薄弱區(qū)域的空間及時間信息

優(yōu)化測點的選擇，如選擇在薄弱區(qū)域設(shè)置或減少測點

現(xiàn)場實時指示壓實質(zhì)量，輔助機手自檢

確認(rèn)連續(xù)壓實施工工藝，進行多個循環(huán)的工藝驗證

路塹邊坡坡率控制

通過現(xiàn)場無線網(wǎng)絡(luò)、施工機械上的空間定位系統(tǒng)，實時反饋開挖過程中的坡面幾何變化，并不斷與現(xiàn)場校驗的施工模型進行比較，動態(tài)引導(dǎo)機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量的交叉過程，避免邊坡超挖或欠挖。

項目關(guān)鍵技術(shù)

收集安裝在挖斗上的空間定位傳感設(shè)備，分析挖斗的空間運行軌跡，再實時擬合成坡面。每個挖斗的空間定位采用多個數(shù)據(jù)傳感器精確定位。與傳統(tǒng)施工工藝比較，機械的走位應(yīng)強調(diào)路塹挖方采用橫向臺階分層開挖，深挖路塹采用“橫向分層、縱向分段，階梯掘進”的方式施工；合理安排運土通道與掘進工作面的位置及施工次序，做到運土、排水、挖掘、防護互不干擾，確保開挖順利進行

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。

試點項目研究從BIM模型中將樁基設(shè)計模型直接導(dǎo)入施工機械的方法，用以實現(xiàn)“設(shè)計指導(dǎo)施工”的無縫對接；研究樁基施工過程的全面記錄、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、成樁時間、樁傾斜度、留振時間、每次拔管高度、反插次數(shù)、反插深度、電機電流值、持力層控制、填料量、充盈系數(shù)、混凝土噴射流量及速度等。

試點實踐表明，路基數(shù)字化工地將信息化技術(shù)方法與BIM模型結(jié)合，實現(xiàn)對所有關(guān)鍵工程的全過程控制及質(zhì)量監(jiān)管，尤其對復(fù)合地基處理等“隱蔽工程”，施工過程可追溯，實現(xiàn)施工過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題的最佳方案，具有重要的推廣應(yīng)用價值。