1、第 卷 第期 年 月成都工业学院学报 ，：收稿日期：基金项目：福建省交通运输科技项目（）作者简介：徐行军（），男，教授，硕士，研究方向：道路工程，电子邮箱：。基于 技术的公路隧道参数化翻模研究与应用徐行军（福建船政交通职业学院 土木工程学院，福州）摘要：基于 开发的公路建筑信息模型（），依据二维设计图纸逆向翻模，导入实地地理信息系统（）等高线及影像数据资料建立地模，利用内置的 构件库模板参数化录入各项隧道组件数据，建立隧道 模型。根据实时隧道施工开挖围岩信息，进行隧道支护及超前支护类型实时变更，修改构件库参数逆向重新建模，能快速迭代实现对隧道 模型实时动态调整，完成隧道施工图优化、设计变更及工
2、程量计算的实时联动，实现施工图与设计变更的数据共享，以期为今后相关隧道 技术应用提供一些借鉴。关键词：公路建筑信息模型；公路隧道；参数化；逆向翻模中图分类号：文献标志码：文章编号：（）（，）：，、，：（）；山岭隧道通常埋深大、隧道长，体量大。随着隧道的掘进，地质条件会出现不稳定且与勘察设计资料不匹配的情况，可能穿越断层、褶皱层、软弱破碎带，也可能遭遇高地应力软岩、瓦斯、岩溶等不良地质。不稳定的公路隧道地质条件、导致现场施工条件复杂，设计变更频繁，施工进度不易控制。根据以上特点及管理需求，将 技术引入隧道工程，研究并辅助解决公路隧道项目的现场实际施工问题。工程背景莆田至炎陵高速公路永泰梧桐至尤溪
3、中仙段（福州市境）位于永泰县境内。莆炎 合同段点多线长，交通不便。线路向北沿县道 两侧坡地布设，设下坂 号大桥、下坂 号大桥、下坂分离式桥多次跨越县道，穿过尖峰山隧道，终点位于尖峰山隧道出口长庆镇上际村南侧山体沟谷中。尖峰山隧道全长 ，左右洞呈分离布置，左洞全长 ，右洞全长 ，为特长隧道。基础设计资料导入.导入 资料利用地理信息系统（，）平台提供地面高程信息、影像文件、地物矢量、行政区位图等信息，导入后设置 地形图透明度、成都工业学院学报：第 卷亮度、自定义等高线分色显示、等高线颜色、间距等显示效果，生成 缓存，如图 所示。图 效果.路线数据资料导入在路线信息中可导入纬地、软件等当前应用较普及
4、的公路项目文件，包含钻孔、岩土特性、不良地质、行政区划、汇水区域、河道沟渠、土地及限界资料等，可选取相应选项进入导入或编辑功能。导入路线数据如图 所示。图 导入路线数据.族库经验配置通过族库中内置的不同设计速度下所对应的路基标准横断面模板，按项目二维设计图纸数据进行标准横断面的设置，如图 所示。同时按项目等级进行桥、隧的边界阈值及造价用地附加宽度、净空限高的参数化设置。图 标准横断面设置.平面设计依据项目二维平面设计图纸路线的直线及平曲线数据及逐桩坐标，使用导线法或线元法在地模上进行路线的布设，对于复杂线形设计的，也可将导线法与线元法穿插使用，新建路线如图 所示。图 新建路线 纵断面参数化设计
5、.拉坡设计依据项目二维纵坡、竖曲线表数据，以变坡点、竖曲线、坡度、坡长等参数控制的数据变化，实现纵断面参数的精确输入。在交互式参数录入过程中，也可以变坡点或者竖曲线的变坡点属性（变坡点的里程桩号、标高、竖曲线半径、切线长、外距等参数），来进行设置纵坡模型，使拉坡过程及数据一目了然地动态显示，竖曲线设计界面如图 所示。图 竖曲线设计界面在纵断面设计过程中，可根据需要对纵坡的取值精度、变坡点的桩号取整等进行相关的参数化设置，可在纵断面设计的设计选项中进行参数化设置，纵断面参数控制设置如图 所示。.纵断面构造物添加添加隧道时，可根据地形填挖情况，在纵断面设 年第 期徐徐行行军军：基基于于 技技术术的
6、的公公路路隧隧道道参参数数化化翻翻模模研研究究与与应应用用计界面内指定隧道起止点实现新增隧道功能。添加完成后，可以通过隧道属性参数化对话框中录入隧道起终点桩号等参数来精确确定隧道的范围、位置及形式等属性，隧道添加设置如图 所示。图 纵断面参数控制设置图 隧道添加设置 隧道建模.隧道平纵横基础数据模型导入在隧道建模中，首先导入上述建立的平纵横数据模型，参数化录入公路等级、设计速度、隧道整体式或分离式等数据信息录入，确定隧道的等级。其次录入设计图纸中的地质围岩数据信息，如图 所示。图 围岩钻孔录入.洞身内轮廓建模在内轮廓建模界面中，录入隧道内轮廓数据，录入过程中支持表格数据修改与二维设计交互窗口数
7、据同步更新，修改完成交互窗口中的洞身数据后表格数据中数据也可同步共享更新。洞身建模完成后可选择“保存内轮廓断面到经验库”，在经验库中输入已知的断面信息，包括限界信息并完成定义，之后就可在经验库中“导入经验库断面模板”重复利用或修改，如图 所示。图 隧道内轮廓交互建模.纵向建模.导入 格式地质文件首先，在 文件中完成有图层名字设置为：地质，可设置多个图层，以区分不同的地质类成都工业学院学报：第 卷型。对隧道的起始和终止桩号点进行定位点的标定，各绘制一个以此点为圆心的圆圈，并创建图层名为：定位。图纸比例为 ，注意定位点的位置与真实隧道的位置相一致。张 地质文件只能包含 条路线上的 座隧道所在的地质
8、信息，若为分离式隧道要制作 个文件，分别从不同的路幅节点导入到模型中，如图 所示。其次，纵向设计是图形交互式的，在导入 格式地质文件时，右侧的图形交互区可显示地质信息数据。图 纵断地质模型.衬砌及支护类型分段按勘察设计图纸及现场施工掘进过程中更新的地质资料，对衬砌类型、衬砌长度、衬砌桩号，支护长度、支护桩号范围及支护描述等进行交互式的分段定义，可修改、删除及添加各种不同类型衬砌及支护。也可直接导入编辑好的数据文件，对衬砌和超前支护分段定义。.纵向建模及任意断面的预览在完成地质文件、衬砌及支护类型分段后，在建模窗口通过功能菜单选项启动预览功能，可激活预览窗口，生成红色截面桩号的选择标签，通过该标
9、签可以通过按住左键拖动、双击修改等来选择或录入预览所需断面的桩号，显示断面在模型左侧，预览查询后可关闭预览功能，恢复为正常的纵向建模，如图 所示。.洞口段建模.洞门建模洞门建模采用数据输入与图形交互的方式确定洞门处信息。建模过程中，左侧数据窗口输入数据保存后，右侧三视图的视窗随之变化，同理在右侧三视窗编辑数据，左侧数据窗口的数据也会同步更新。洞口段部分数据可保存到经验库中重复使用，洞口建模数据如图 所示。图 纵断预览图 洞口建模数据.截水沟设置在二维图纸中截水沟的长度和位置都没法精确给出，在 翻模中很好地解决了这个问题。在洞门建模三维预览图中，可直接在三维图上点绘截水沟。通过设置至仰坡开挖点的
10、距离获得截水沟设计辅助线，可编辑绘制的截水沟多段线走向，并实时显示截水沟长度，截水沟设置如图 所示。图 截水沟设置.回填设置在立面窗口进行回填交互设计，选择当前建模窗口，通过勾选点，连成的线可生成回填线，后继可以拖拽移动选择的点编辑回填线，回填设置如图 所示。年第 期徐徐行行军军：基基于于 技技术术的的公公路路隧隧道道参参数数化化翻翻模模研研究究与与应应用用图 回填设置.左右幅联合建模在端墙式洞门情况下，左右幅建模可以处于 个窗口页面之下，左右幅齐平建模以右幅为基准，左幅洞门将强制被拉平，左右洞门和开挖均独立在各自页面内建模，个洞门明洞中间部分土方开挖、洞外 个路基中间的土方开挖，以及回填建模
11、需要在联合建模条件下统一建模。非齐平建模条件下，个幅的洞门处于 个窗口之下，除了明洞回填建模和洞外 条路的路基中间部分的开挖回填建模需要在联合建模条件之下，其他建模均在各自洞门建模页面内进行，如图 所示。图 左右幅联合建模.挡墙、整体式套拱及横通道设置削竹式洞门下增加了回填挡墙模型，均以参数化表格的方式呈现。在洞口偏压严重的情况下，为了尽量减少开挖，可以通过浇筑扩大套拱的方式设置洞口段的回填。可在行表中添加横通道的基本信息，保存后即可在浏览窗口中查看横通道的位置，点击横通道可查看对应的内轮廓形状，如图 所示。（）套拱设置（）人行横通道设置图 套拱及人行横通道设置 模型输出.二维图纸建模完成后，
12、在图纸输出中分为 部分，一是非标准图纸，包含平面布置图、纵断面布置图、横通道布置图、工程数量表、起终点的洞门图、明洞防护图；二是标准图，包括标准段内轮廓断面图、衬砌构造图、工字钢架图、衬砌钢筋图，如图 所示。图 二维图纸输出成都工业学院学报：第 卷输出前在零件库中的制图标准中设置制图风格，或者导入已经编制好的制图标准文件，可根据需要设置符合自身风格的图框文件，输出时会自动识别图框文件。二维图纸输出可保存为 或 格式文件。.三维模型三维模型中选择要建立的隧道，在三维图窗口中生成隧道的三维模型，点击路线建模，可生成项目的路线信息。在生成的三维延米模型中，可查看当前隧道的实时隧道衬砌、超前支护、横通
13、道等三维延米模型。并输出模型的任一位置，即显示该处的隧道延米工程量信息。如生成隧道的精细模型，可作为三维交付使用，如 格式模型，模型最小剖分长度可达 ，附带有基本的命名和属性信息，如图 所示。图 延米模型工程量信息图 整体模型图 隧道三维模型 结语）基于 技术导入实地 等高线及影响资料建立地模、利用内置的 构件库模板参数化录入二维图纸中的公路等级、路线、横断面等组件数据，可快速完成路线模型创建；）通过交互式参数录入，以变坡点或者竖曲线的变坡点属性（变坡点的里程桩号、标高、竖曲线半径、切线长、外距等参数），来进行设置纵断模型，使拉坡过程及纵坡参数一目了然地动态显示；）经隧道基础数据、洞身内轮廓、
14、衬砌支护类型选择、洞口数据等隧道各组件数据录入，可快速建立隧道 模型，并能以二维传统图纸及三维模型交付使用；）根据隧道施工实时开挖围岩信息，动态地进行隧道支护及超前支护类型实时变更，修改构件库参数更新建模，能快速迭代实现对隧道 模型实时动态调整，完成隧道施工图优化、设计变更及工程量计算的实时联动，实现施工图与设计变更的数据共享。参考文献：吴继峰，黄冉，王鹤霖.技术在公路隧道工程设计中的应用探索.隧道建设（中英文），（）：.黄迪.基于 的三维地质建模集成化研究.兰州：兰州大学，.周超.基于环境和景观的公路路堑优化设计方法研究.济南：山东大学，.李梦城.技术在山岭隧道施工中的应用研究.重庆：重庆交通大学，.黄忠财，许泽琪，王磊，等.技术在公路岩溶隧道勘察设计中的应用.公路，（）：.高建新，姜谙男，郑帅，等.基于 的参数化隧道标准建模方法.中外公路，（）：.徐小奇.基于 的道路 辅助自动翻模技术研究.南京：东南大学，.秦海洋，汤永净，陈智远.基于 的 技术在隧道设计中的应用.重庆交通大学学报（自然科学版），（）：.夏诗画，施彦.基于 的山地城市隧道工程三维设计及应用研究.公路交通技术，（）：.
