“BIM+Unity 3D”技术在地铁区间盾构施工中的应用

2022-11-17许梁

四川水泥 2022年10期

许梁

（中铁武汉大桥工程咨询监理有限公司，湖北武汉 430040）

0 引言

地铁隧道施工最常用的方法为盾构法，盾构隧道衬砌结构采用预制管片拼装而成。随着BIM技术的发展，BIM模型作为信息载体与容器，其内嵌项目构件的相关信息属性，需要有更为直观的视觉化平台来有效地展示这些信息[1-3]。Unity 3D开发环境的特色使其具有更强的具象性及互动功能，可以有效地加强BIM模型的可视化和具象沉浸式体验效果[4-5]。“BIM+Unity 3D”技术在地铁盾构施工中的应用，从传统的电脑三维模型中读取构件属性转变到身临其境的场景中，利用BIM建立的模型结合Unity 3D实现动态漫游查看各构件属性、安全教育、事故模拟、施工复杂节点查看、空间方案技术交底等沉浸式体验。本文就“BIM+Unity 3D”技术在地铁区间盾构施工中的应用进行介绍。

1 设计技术路线

本研究提出一种新的技术实现思路：通过Revit建模工具实现盾构管片精细化三维建模,采用Civil 3D构建区间的三维地质模型，基于Unity 3D实现联动和漫游，同时将危险源的沉降监测信息实现在线发布和数据分析。系统整体结构设计如图1所示。

图1 系统整体结构设计

2 BIM模型构建

2.1 管片BIM模型构建

以1.2m幅宽的标准环为例简单介绍管片BIM模型的制作流程。

（1）制作顶面轮廓族：首先打开BIM建模软件-revit，选择“公制轮廓”，然后保存轮廓[4]，见图2。

图2 顶面轮廓族

（2）制作模型：打开“公制常规模型”功能，并在此基础上做好参考线；随意绘制路径，保证路径垂直于管片上下两个面，并且长度为1.2m。然后点击“编辑轮廓”，编辑轮廓完成后，点击“√”，初步生成标准块模型，将制作好的标准块分别按参照线作为轴线来进行镜像得到三维图像，如图3所示。

图3 管片BIM模型

2.2 区间Civil 3D地质建模

区间地层地质建模采用Civil 3D和3Dmax相结合的方式进行，通过研究地质剖面图确定钻孔数据，考虑到钻孔数据的片面性，为更真实体现实际地层分布，引入空间插值算法建立可靠地层界限混和构模技术，形成了构建精细三维地质模型的技术思路，见图4。

图4 地质建模和编程技术思路

（1）地质建模俯视效果：透过俯视效果图可以看出不同的地质结构以及地形结构，如图5所示。

图5 俯视效果

（2）地质建模侧面效果：通过BIM软件的渲染与润色功能，设定不同地层的填充形式，使其更加形象化，如图6所示。

图6 侧面效果

3 基于盾构机实时数据驱动施工管理平台的搭建

为保证盾构隧道施工正常推进，保障周边建筑物及环境的安全，通过移动端、传感器等设备采集的多源信息整合分析，在Unity 3D开发环境中结合BIM模型实现信息的可视化表达。基于此提出风险源实时感知方法，建立了一套全过程、多角度、多维度的盾构隧道BIM安全风险智能监控系统，重点研究BIM技术在盾构隧道施工管理及安全管理中的应用，实现了隧道施工数据实时掌控，安全风险事先辨别与预防，施工全过程监控与预警。

（1）BIM+Unity 3D区间盾构实时数据接入总体效果展示。Unity 3D平台与盾构机实时数据对接（时间、环数、里程、总推力、推进速度、土仓压力等开放性数据），如图7所示。隧道埋深根据公式定义计算，实时显示。图7的上下两部分为塔谈站右线对应的实时盾构机的掘进情况，实时展示掘进环数和掘进里程，以及不同的进度对应的地质结构情况。