BIM助力深中通道沉管隧道基槽開挖

文/中交廣州航道局有限公司 黎江

獲獎(jiǎng)等級(jí)：一等獎(jiǎng)

項(xiàng)目名稱：BIM技術(shù)在深圳至中山跨江通道項(xiàng)目基槽開挖中的應(yīng)用研究

深圳至中山跨江通道（以下簡稱“深中通道”）工程位于虎門大橋下游30公里，港珠澳大橋上游38公里，是集“橋、島、隧、水下互通”于一體的世界級(jí)集群工程。項(xiàng)目東接機(jī)荷高速，西至馬鞍島，全長24公里，其中跨海段長22.4公里。深中通道沉管隧道基槽全長5035米，由32節(jié)沉管組成，基槽及配套沉管浮運(yùn)航道的疏浚工程量共計(jì)3594萬立方米，為世界上最大規(guī)模的沉管隧道基槽疏浚工程。建設(shè)期間，中交廣州航道局有限公司負(fù)責(zé)深中通道沉管隧道基槽及配套沉管浮運(yùn)航道開挖。

項(xiàng)目施工難點(diǎn)多

建設(shè)要求及標(biāo)準(zhǔn)高。開挖精度要求高，土層槽底標(biāo)高允許偏差為-60厘米至40厘米，巖層槽底標(biāo)高允許偏差為-50厘米至0厘米。基槽設(shè)計(jì)斷面復(fù)雜，橫向設(shè)置3級(jí)邊坡、變坡線折角多；縱向設(shè)置25個(gè)緩坡、16個(gè)變坡組合。

回淤強(qiáng)度大，清淤工作量大，工期緊。隧址區(qū)域水文泥沙復(fù)雜，基槽回淤強(qiáng)度大，是港珠澳大橋島隧工程的兩倍至三倍，施工過程中觀測E9和E10管節(jié)基槽槽底回淤強(qiáng)度每年5.3米。能否高質(zhì)量按期完成清淤施工，直接影響管節(jié)碎石整平施工以及后續(xù)的沉管安放。

深基槽硬巖開挖難度大。隧道基槽疏浚區(qū)內(nèi)存在約30萬立方米的全、強(qiáng)、中風(fēng)化巖層，中風(fēng)化巖飽和單軸抗壓強(qiáng)度范圍為80兆帕至133.6兆帕，最大開挖厚度3.4米。巖石處理最大深度接近40米，這種水深條件下的巖石處理在國內(nèi)外鮮有施工案例參考。

疏浚工程常用的斷面法無法高精度定量分析基槽地質(zhì)及三維可視化分析基槽的開挖質(zhì)量、回淤等。

“BIM技術(shù)+三維建?！敝?xì)化施工

針對(duì)上述施工難點(diǎn)，基于BIM技術(shù)，項(xiàng)目建立了基槽地質(zhì)模型、基槽開挖模型、基槽回淤模型，航道開挖模型、抓斗挖泥船模型、耙吸挖泥船模型、專用清淤船模型，二次開發(fā)土質(zhì)分類快速計(jì)算工具、設(shè)計(jì)允許超挖工程量快速計(jì)算工具、三維色差圖工具、斷面快速分析工具。利用模型與工具，實(shí)現(xiàn)快速三維定性定量與可視化分析基槽地質(zhì)、開挖質(zhì)量、回淤，精確控制基槽開挖質(zhì)量，為施工設(shè)備與工藝選擇、現(xiàn)場施工提供重要量化依據(jù)。

基于“數(shù)字孿生”理念，總裝與輕量化處理模型，發(fā)布網(wǎng)頁端，隨施工進(jìn)度更新；以BIM模型輕量化網(wǎng)頁端、項(xiàng)目船舶調(diào)度系統(tǒng)、項(xiàng)目綜合管理系統(tǒng)為基礎(chǔ)，建立隨施工進(jìn)度動(dòng)態(tài)更新的、具備統(tǒng)計(jì)與三維可視化功能的項(xiàng)目信息數(shù)據(jù)共享中心，達(dá)到施工全過程可追溯。項(xiàng)目各部門、各施工船舶通過項(xiàng)目信息數(shù)據(jù)共享中心實(shí)時(shí)掌握施工現(xiàn)場動(dòng)態(tài)并開展工作，實(shí)現(xiàn)即時(shí)化、便捷化、數(shù)據(jù)化、共享化、三維可視化管控項(xiàng)目施工的進(jìn)度、成本、質(zhì)量等，開創(chuàng)了基于BIM的信息共享、協(xié)同工作的新型疏浚工程項(xiàng)目管理模式。

BIM實(shí)現(xiàn)2D到3D的跨越

→ 組圖：模型輕量化應(yīng)用平臺(tái)

利用BIM技術(shù)快速定量三維可視化分析基槽地質(zhì)、開挖質(zhì)量、回淤等，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化、信息化、可視化復(fù)雜地質(zhì)深水基槽的鑿巖、清礁、開挖、清淤、驗(yàn)收等，有效地減少了開挖廢方，提高了施工效率與質(zhì)量。

基于BIM項(xiàng)目數(shù)據(jù)信息共享中心，項(xiàng)目各管理人員、部門可不受時(shí)間地域限制實(shí)時(shí)管控施工現(xiàn)場，實(shí)現(xiàn)了即時(shí)化、便捷化、數(shù)據(jù)化、共享化、三維可視化管控，項(xiàng)目施工進(jìn)度、成本、質(zhì)量等與施工全過程可追溯，開創(chuàng)了BIM的信息共享、協(xié)同工作的新型疏浚工程項(xiàng)目管理模式。

作為高端疏浚工程的代表，深中通道沉管隧道基槽開挖項(xiàng)目成功應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行疏浚施工項(xiàng)目管理，實(shí)現(xiàn)了疏浚工程項(xiàng)目管理從2D到3D的技術(shù)跨越與全面進(jìn)步。相關(guān)技術(shù)成果，包括基于BIM的復(fù)雜地質(zhì)分析、開挖質(zhì)量分析、回淤分析、疏浚施工數(shù)據(jù)三維可視化分析與共享等，均可復(fù)制可推廣，可全部運(yùn)用于類似疏浚項(xiàng)目，應(yīng)用前景廣闊。

● 企業(yè)風(fēng)采

中交廣州航道局有限公司（以下簡稱“廣航局”）由創(chuàng)建于1954年的廣州區(qū)疏浚隊(duì)發(fā)展而來，隸屬于世界500強(qiáng)企業(yè)中國交通建設(shè)股份有限公司(CCCC)。廣航局集投資、勘察、設(shè)計(jì)、科研、施工于一體，主要從事疏浚吹填、海洋工程、生態(tài)環(huán)保、基礎(chǔ)設(shè)施、勘察設(shè)計(jì)、投資經(jīng)營等六大板塊業(yè)務(wù)，具有國家港口與航道施工總承包特級(jí)、市政公用工程施工總承包一級(jí)、建筑工程施工總承包一級(jí)、地基與基礎(chǔ)工程專業(yè)承包一級(jí)、環(huán)保工程專業(yè)承包一級(jí)、工程設(shè)計(jì)水運(yùn)行業(yè)甲級(jí)、勘察設(shè)計(jì)和測繪甲級(jí)等資質(zhì)，2016年通過國家高新技術(shù)企業(yè)認(rèn)定。

在60多年的發(fā)展歷程中，廣航局的建設(shè)足跡遍布國內(nèi)、港澳、南亞、東南亞、中東、非洲等各個(gè)國家和地區(qū)。參建了被譽(yù)為“現(xiàn)代世界七大奇跡”之一的港珠澳大橋，在大橋島隧工程建設(shè)中發(fā)揮了不可替代的重要作用。參建的澳門國際機(jī)場跑道區(qū)人工島填筑工程、沙特扎瓦爾疏浚吹填工程、深中通道工程及廣州港、鹽田港、湛江港、廈門港、天津港等各大港口的港池航道擴(kuò)建、圍海造地和基礎(chǔ)設(shè)施工程，均以國際化的施工管理、先進(jìn)的技術(shù)和良好的質(zhì)量獲得各界的高度評(píng)價(jià)。

近年來，廣航局開拓了生態(tài)環(huán)保、基礎(chǔ)設(shè)施等新業(yè)務(wù)領(lǐng)域，建設(shè)了湖北省襄陽市國家儲(chǔ)備林建設(shè)項(xiàng)目、汕頭南澳藍(lán)色海灣整治行動(dòng)工程、深圳前海清淤工程等生態(tài)環(huán)保工程項(xiàng)目；建設(shè)了湖州內(nèi)環(huán)（北線）快速化改造工程、凱里經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)汽車城二期EPC總承包招標(biāo)項(xiàng)目、自貢市東部新城三期基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目；投資建設(shè)了連云港濱海新區(qū)陸域形成項(xiàng)目、中交集團(tuán)南方總部基地（二期）項(xiàng)目、陽江港進(jìn)港航道改造工程項(xiàng)目等一批BOT、BT、PPP多種投資模式項(xiàng)目，創(chuàng)造了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

廣航局秉持科技興企、創(chuàng)新強(qiáng)企的發(fā)展理念，先后參與了多項(xiàng)重大課題研究和國家級(jí)工法編制，主編了多項(xiàng)中國疏浚行業(yè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和主要規(guī)范，獲得國家級(jí)、省部級(jí)工法及科技獎(jiǎng)數(shù)十項(xiàng)，擁有國家專利160多項(xiàng)，對(duì)中國疏浚行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展起到了引領(lǐng)、推動(dòng)作用。

廣航局多次榮獲全國五一勞動(dòng)獎(jiǎng)狀、全國優(yōu)秀施工企業(yè)、全國水運(yùn)建設(shè)行業(yè)優(yōu)秀施工企業(yè)、廣東省文明單位、全國預(yù)算管理工作先進(jìn)單位、中國工程建設(shè)誠信典型企業(yè)、全國建筑業(yè)誠信企業(yè)等稱號(hào)，獲評(píng)金融信用等級(jí)AAA級(jí)企業(yè)、工程建設(shè)行業(yè)社會(huì)信用AAA級(jí)企業(yè)，多個(gè)工程項(xiàng)目榮獲中國土木工程詹天佑獎(jiǎng)、國家優(yōu)質(zhì)工程獎(jiǎng)，多個(gè)QC小組獲評(píng)國家級(jí)優(yōu)秀QC小組等榮譽(yù)。