BIM助力深中通道沉管隧道基槽开挖

文/中交广州航道局有限公司 黎江

获奖等级：一等奖

项目名称：BIM技术在深圳至中山跨江通道项目基槽开挖中的应用研究

深圳至中山跨江通道（以下简称“深中通道”）工程位于虎门大桥下游30公里，港珠澳大桥上游38公里，是集“桥、岛、隧、水下互通”于一体的世界级集群工程。项目东接机荷高速，西至马鞍岛，全长24公里，其中跨海段长22.4公里。深中通道沉管隧道基槽全长5035米，由32节沉管组成，基槽及配套沉管浮运航道的疏浚工程量共计3594万立方米，为世界上最大规模的沉管隧道基槽疏浚工程。建设期间，中交广州航道局有限公司负责深中通道沉管隧道基槽及配套沉管浮运航道开挖。

项目施工难点多

建设要求及标准高。开挖精度要求高，土层槽底标高允许偏差为-60厘米至40厘米，岩层槽底标高允许偏差为-50厘米至0厘米。基槽设计断面复杂，横向设置3级边坡、变坡线折角多；纵向设置25个缓坡、16个变坡组合。

回淤强度大，清淤工作量大，工期紧。隧址区域水文泥沙复杂，基槽回淤强度大，是港珠澳大桥岛隧工程的两倍至三倍，施工过程中观测E9和E10管节基槽槽底回淤强度每年5.3米。能否高质量按期完成清淤施工，直接影响管节碎石整平施工以及后续的沉管安放。

深基槽硬岩开挖难度大。隧道基槽疏浚区内存在约30万立方米的全、强、中风化岩层，中风化岩饱和单轴抗压强度范围为80兆帕至133.6兆帕，最大开挖厚度3.4米。岩石处理最大深度接近40米，这种水深条件下的岩石处理在国内外鲜有施工案例参考。

疏浚工程常用的断面法无法高精度定量分析基槽地质及三维可视化分析基槽的开挖质量、回淤等。

“BIM技术+三维建模”助力精细化施工

针对上述施工难点，基于BIM技术，项目建立了基槽地质模型、基槽开挖模型、基槽回淤模型，航道开挖模型、抓斗挖泥船模型、耙吸挖泥船模型、专用清淤船模型，二次开发土质分类快速计算工具、设计允许超挖工程量快速计算工具、三维色差图工具、断面快速分析工具。利用模型与工具，实现快速三维定性定量与可视化分析基槽地质、开挖质量、回淤，精确控制基槽开挖质量，为施工设备与工艺选择、现场施工提供重要量化依据。

基于“数字孪生”理念，总装与轻量化处理模型，发布网页端，随施工进度更新；以BIM模型轻量化网页端、项目船舶调度系统、项目综合管理系统为基础，建立随施工进度动态更新的、具备统计与三维可视化功能的项目信息数据共享中心，达到施工全过程可追溯。项目各部门、各施工船舶通过项目信息数据共享中心实时掌握施工现场动态并开展工作，实现即时化、便捷化、数据化、共享化、三维可视化管控项目施工的进度、成本、质量等，开创了基于BIM的信息共享、协同工作的新型疏浚工程项目管理模式。

BIM实现2D到3D的跨越

→ 组图：模型轻量化应用平台

利用BIM技术快速定量三维可视化分析基槽地质、开挖质量、回淤等，实现了数字化、信息化、可视化复杂地质深水基槽的凿岩、清礁、开挖、清淤、验收等，有效地减少了开挖废方，提高了施工效率与质量。

基于BIM项目数据信息共享中心，项目各管理人员、部门可不受时间地域限制实时管控施工现场，实现了即时化、便捷化、数据化、共享化、三维可视化管控，项目施工进度、成本、质量等与施工全过程可追溯，开创了BIM的信息共享、协同工作的新型疏浚工程项目管理模式。

作为高端疏浚工程的代表，深中通道沉管隧道基槽开挖项目成功应用BIM技术进行疏浚施工项目管理，实现了疏浚工程项目管理从2D到3D的技术跨越与全面进步。相关技术成果，包括基于BIM的复杂地质分析、开挖质量分析、回淤分析、疏浚施工数据三维可视化分析与共享等，均可复制可推广，可全部运用于类似疏浚项目，应用前景广阔。

● 企业风采

中交广州航道局有限公司（以下简称“广航局”）由创建于1954年的广州区疏浚队发展而来，隶属于世界500强企业中国交通建设股份有限公司(CCCC)。广航局集投资、勘察、设计、科研、施工于一体，主要从事疏浚吹填、海洋工程、生态环保、基础设施、勘察设计、投资经营等六大板块业务，具有国家港口与航道施工总承包特级、市政公用工程施工总承包一级、建筑工程施工总承包一级、地基与基础工程专业承包一级、环保工程专业承包一级、工程设计水运行业甲级、勘察设计和测绘甲级等资质，2016年通过国家高新技术企业认定。

在60多年的发展历程中，广航局的建设足迹遍布国内、港澳、南亚、东南亚、中东、非洲等各个国家和地区。参建了被誉为“现代世界七大奇迹”之一的港珠澳大桥，在大桥岛隧工程建设中发挥了不可替代的重要作用。参建的澳门国际机场跑道区人工岛填筑工程、沙特扎瓦尔疏浚吹填工程、深中通道工程及广州港、盐田港、湛江港、厦门港、天津港等各大港口的港池航道扩建、围海造地和基础设施工程，均以国际化的施工管理、先进的技术和良好的质量获得各界的高度评价。

近年来，广航局开拓了生态环保、基础设施等新业务领域，建设了湖北省襄阳市国家储备林建设项目、汕头南澳蓝色海湾整治行动工程、深圳前海清淤工程等生态环保工程项目；建设了湖州内环（北线）快速化改造工程、凯里经济开发区汽车城二期EPC总承包招标项目、自贡市东部新城三期基础设施建设项目；投资建设了连云港滨海新区陆域形成项目、中交集团南方总部基地（二期）项目、阳江港进港航道改造工程项目等一批BOT、BT、PPP多种投资模式项目，创造了良好的社会效益和经济效益。

广航局秉持科技兴企、创新强企的发展理念，先后参与了多项重大课题研究和国家级工法编制，主编了多项中国疏浚行业的技术标准和主要规范，获得国家级、省部级工法及科技奖数十项，拥有国家专利160多项，对中国疏浚行业创新发展起到了引领、推动作用。

广航局多次荣获全国五一劳动奖状、全国优秀施工企业、全国水运建设行业优秀施工企业、广东省文明单位、全国预算管理工作先进单位、中国工程建设诚信典型企业、全国建筑业诚信企业等称号，获评金融信用等级AAA级企业、工程建设行业社会信用AAA级企业，多个工程项目荣获中国土木工程詹天佑奖、国家优质工程奖，多个QC小组获评国家级优秀QC小组等荣誉。