本发明涉及隧道施工领域，具体设计一种基于bim长大砂质板岩隧道快速施工方法。
背景技术：
长大砂质板岩隧道通常穿越地质为山峦叠嶂，地形险峻，沟谷狭长，多呈“v”字型。山坡自然坡度一般为30～70度，区内海拔标高一般为200～1025m，植被发育，进出口局部基岩裸露，隧道洞身地表冲沟发育，具体为：隧道进口dk298+200，出口约dk307+500处为溪沟，常年有水，洞身所经过冲沟地段均发育有地表泾流。
长大砂质板岩隧道穿越地形为山峦叠嶂，地形险峻，沟谷狭长，而岩爆的发生大多出现在埋藏较深、岩性较好、地应力大的深埋地下工程中，具有滞后性、延续性、衰减性、突发性、猛烈性等特点，不仅损伤工程设备、影响施工进度，还严重威胁施工人员人身安全，严重时甚至造成整个工程的失败，岩爆灾害的发生严重制约了深部工程的顺利进行。
同时，长大隧道内的无砟轨道施工与其他段落的不同点主要有：受空间限制，没有线路之外的施工便道可供利用，只能采用线内运输的方式；施工段落长，混凝土、轨道板、钢筋等材料运输交叉干扰大，物流组织难度大；在封闭空间内，受风雨雪等不利天气影响小。而快速施工技术能够克服长大隧道内空间受限、施工交叉干扰大等不利因素，对缩短隧道建设工期有重要意义。
通过收集岩爆的研究资料，分析岩体发生岩爆的影响因素，包括岩体所在开挖深度、侧压力系数、岩体的物理力学性质、岩体的所受应力路径等，确定应力梯度在岩爆研究的重要性。
技术实现要素：
针对长大砂质板岩隧道特殊的地质条件和长大隧道建设的工程难点，为确保超长隧道的施工质量和安全，加快施工进度，减少开挖风险。砂质板岩快速施工及岩爆控制技术、ⅲ级围岩隧道光面控制爆破施工技术、长大隧道多工区多工作面施工组织管理技术、超长掘进隧道施工通风技术、富水破碎地质条件下安全施工技术、隧道bim综合信息化施工技术以及基于bim的隧道crtsⅲ型无砟轨道施工控制技术7个方面进行研究。具体是通过如下技术方案实现的：
一种基于bim长大砂质板岩隧道快速施工方法，包括以下步骤：(1)分析岩爆影响因素：所述的影响因素包括围岩性质、地应力、埋深、构造应力、围岩尺寸、地势地貌、断层和地震带；(2)ⅲ级围岩隧道控制爆破：所述的爆破过程包括炮孔布置、爆破掘进循环火工品用量及分配、爆破器材的选择、钻孔及清孔、装药、起爆网络连接、起爆、通风和清理；(3)基于bim技术建立道模型，根据bim模型对质量、安全、进度进行管理，实现三维技术交底，完成对道的全生命周期管理；(4)评估富水破碎围岩隧道施工风险指标：所述的评估过程包括包括洞口及浅埋段失稳风险、掌子面失稳风险、突水突泥风险、塌方风险、地表沉降过大风险和支护结构失稳风险；(5)评估万安隧道供风指标：所述的供风指标包括供风距离、漏风系数、供风风量、供风风压和风机功率；(6)信息化监控量测：所述的量测范围包括定位、有害气体监控、应变监测、监控测量和语音对讲；(7)对ⅲ型轨道板进行bim建模，应用bim5d技术对万安隧道无砟轨道施工进度、成本和物流3个方面进行研究。
更进一步，所述的步骤(1)采用ansys对台阶法开挖隧道进行数值模拟，计算出围岩、锚杆和喷射混凝土的应力、位移、弯矩值；然后验证隧道开挖初期支护参数的合理性、材料选择合理性、以及台阶法开挖后围岩稳定性；最后结合有限元数值分析计算，针对施工薄弱环节提出施工控制措施。
更进一步，步骤(4)中逐层分析引起塌方事故的影响因子，建立万安隧道施工塌方事故树，确定不同基本事件发生的概率，根据布尔代数法计算出各基本事件的概率重要度、临界重要度、结构重要度的排序；然后，确定影响万安隧道施工塌方最重要的影响因素。
更进一步，步骤(7)中根据施工现场情况，将长大隧道分为多个个工区和工作面，通过进度指标法编制计算万安隧道洞身多个个工区的开挖进度计划，并利用bim软件navisworks中的timeliner模块对万安隧道施工进度进行仿真模拟。
更进一步，利用revit以体量的方式进行隧道模型建立并利用鲁班平台与navisworks相结合对该隧道施工质量、进度和成本三个方面进行统计，构建隧道施工的管理体系；利用软件revit建立万安隧道crtsⅲ型板式无砟轨道bim3d模型并进行碰撞检查；将bim3d模型与进度计划进行关联，生成bim4d模型，利用软件navisworks的timeliner模块对bim4d模型进行可视化仿真模拟；在bim4d模型的基础上引入成本维度，导入各工序人工费、材料费和机械费，建立bim5d模型；基于bim5d模型，利用挣值法对计划进度和实际进度进行偏差分析，并提出相应的改进措施。
更进一步，基于qtcreator集成开发平台，应用c++编程语言设计开发了crtsⅲ型板式无砟轨道施工物流比选系统，利用该系统对4种拟定的施工物流方案进行综合比选，最终确定了最高效的施工物流运输方案。
更进一步，使用navisworks软件的clashdetective模块对已建轨道板模型进行碰撞检查。
有益效果：
(1)通过收集岩爆的研究资料，分析岩体发生岩爆的影响因素，包括岩体所在开挖深度、侧压力系数、岩体的物理力学性质、岩体的所受应力路径等，分析应力梯度在岩爆研究的重要性。
(2)为了能够有效达到砂质板岩隧道光面爆破施工的光爆效果，研究定人、定孔、定药作业方式，探讨控制炮眼位置、间距、钻孔深度、钻设角度、装药量等参数，突出其安全性、经济性及快速性，提高工效，节省工期及成本。
(3)为了确保工程按质按量安全完成，规划设计、施工阶段都应采取一系列有效管理技术措施，针对万安铁路隧道复杂岩层情况，建立施工质量、进度和安全的保障体系，对长大铁路隧道多工区多工作面施工组织管理技术进行系统研究。
(4)通过到现场收集大量资料，对富水破碎围岩隧道的稳定性和富水破碎围岩隧道风险进行评估，研究围岩破碎地段隧道爆破施工安全技术，并规划完善富水隧道施工防排水与结构防排水设计。
(5)通过对特长大隧道通风类型入手，分析证明了适用于万安隧道的通风方式；并通过方案比选，确定了一套比较适合万安隧道的风机连接方式；再通过计算各个工区的通风量与通风机机房环境的研究，形成了一整套适用于万安隧道等特长大隧道的隧道施工综合通风技术。
(6)将bim技术与tsp技术相结合，整合出一套基于bim技术和tsp技术的隧道施工超前地质预报以及监控量测技术，实现长大隧道施工的信息化管理。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，参见如下的实施例：
一种基于bim长大砂质板岩隧道快速施工方法，包括以下步骤：(1)分析岩爆影响因素：所述的影响因素包括围岩性质、地应力、埋深、构造应力、围岩尺寸、地势地貌、断层和地震带；(2)ⅲ级围岩隧道控制爆破：所述的爆破过程包括炮孔布置、爆破掘进循环火工品用量及分配、爆破器材的选择、钻孔及清孔、装药、起爆网络连接、起爆、通风和清理；(3)基于bim技术建立道模型，根据bim模型对质量、安全、进度进行管理，实现三维技术交底，完成对道的全生命周期管理；(4)评估富水破碎围岩隧道施工风险指标：所述的评估过程包括包括洞口及浅埋段失稳风险、掌子面失稳风险、突水突泥风险、塌方风险、地表沉降过大风险和支护结构失稳风险；(5)评估万安隧道供风指标：所述的供风指标包括供风距离、漏风系数、供风风量、供风风压和风机功率；(6)信息化监控量测：所述的量测范围包括定位、有害气体监控、应变监测、监控测量和语音对讲；(7)对ⅲ型轨道板进行bim建模，应用bim5d技术对万安隧道无砟轨道施工进度、成本和物流3个方面进行研究。所述的步骤(1)采用ansys对台阶法开挖隧道进行数值模拟，计算出围岩、锚杆和喷射混凝土的应力、位移、弯矩值；然后验证隧道开挖初期支护参数的合理性、材料选择合理性、以及台阶法开挖后围岩稳定性；最后结合有限元数值分析计算，针对施工薄弱环节提出施工控制措施。步骤(4)中逐层分析引起塌方事故的影响因子，建立万安隧道施工塌方事故树，确定不同基本事件发生的概率，根据布尔代数法计算出各基本事件的概率重要度、临界重要度、结构重要度的排序；然后，确定影响万安隧道施工塌方最重要的影响因素。步骤(7)中根据施工现场情况，将长大隧道分为多个个工区和工作面，通过进度指标法编制计算万安隧道洞身多个个工区的开挖进度计划，并利用bim软件navisworks中的timeliner模块对万安隧道施工进度进行仿真模拟。利用revit以体量的方式进行隧道模型建立并利用鲁班平台与navisworks相结合对该隧道施工质量、进度和成本三个方面进行统计，构建隧道施工的管理体系；利用软件revit建立万安隧道crtsⅲ型板式无砟轨道bim3d模型并进行碰撞检查；将bim3d模型与进度计划进行关联，生成bim4d模型，利用软件navisworks的timeliner模块对bim4d模型进行可视化仿真模拟；在bim4d模型的基础上引入成本维度，导入各工序人工费、材料费和机械费，建立bim5d模型；基于bim5d模型，利用挣值法对计划进度和实际进度进行偏差分析，并提出相应的改进措施。基于qtcreator集成开发平台，应用c++编程语言设计开发了crtsⅲ型板式无砟轨道施工物流比选系统，利用该系统对4种拟定的施工物流方案进行综合比选，最终确定了最高效的施工物流运输方案。使用navisworks软件的clashdetective模块对已建轨道板模型进行碰撞检查。
本领域的技术人员可以对本发明进行各种改型和改变。因此，本发明覆盖了落入所附的权利要求书及其等同物的范围内的各种改型和改变。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。