基于BIM技术的地铁轨道铺设工程——以佛山地铁3号线为例.pdf

科学技术创新 2023.26基于 BIM 技术的地铁轨道铺设工程以佛山地铁 3 号线为例李万博1，屈伟锋2，张乐华2，王国强2（1.佛山市地铁建设有限公司，广东 佛山；2.中铁一局集团新运工程有限公司，广东 佛山）引言近几年，各大城市交通网的完善一定程度上推动着轨道交通业的发展，促使地铁建设效果得到进一步优化1。一般情况下，地铁轨道铺设工程是十分复杂且多变的，传统的铺设方法多为单向结构，虽然可以实现预期的施工任务及目标，但是缺乏稳定性与安全性，在不同的建设背景下，难以对各个铺设路程进行转换性地把控，阻碍后续建设工作的执行2。不仅如此，单向的铺设结构整体的效率较低，这也是导致最终施工效果无法满足预期标准的重要因素之一3。为此提出对基于 BIM 技术的地铁轨道铺设工程以佛山地铁 3 号线为例的验证及分析。所谓 BIM 技术（Building Information Modeling），主要指的是一种建筑信息模型，在当前的应用范围之内，慢慢成为建筑学、工程学日常工作的多维新工具4。将该项技术与地铁轨道铺设工程相融合，一定程度上可以进一步扩大实际的施工范围，从多个角度强化铺设的质量，提升总体的加固强度，加强对各个施工环节的控制，设计更加灵活、多变的施工结构，在 BIM 技术的辅助和支持下，当前结合工程的搭接需求，标定出支撑点，同时采用协同处理的方式，逐步确保铺设的稳定与安全，为后续佛山地铁 3 号线维护建设工作的执行奠定坚实基础5。1工程概况此次主要是对基于 BIM 技术的地铁轨道铺设工程以佛山地铁 3 号线为例的设计建设效果进行分析与验证研究，考虑到最终测试结果的真实性与可靠性，采用比对的方式展开分析。该地铁工程为 3221标段轨道，施工范围及内容设定：顺德客运港站（含）-高村站（不含）（Y(Z)CK7+837.000Y(Z)CK34+639.612）。当前为确保测试的稳定性与可靠性，设置正线、辅助线的轨道总铺轨长度 57.837 Km，有缝线路4.814 Km，无缝线路 53.023 Km6。减振地段道床7.489 Km，高架段道床 0.48 Km。具体的结构如图 1所示。根据图 1，完成对佛山地铁 3 号线工程线路平面作者简介：李万博（1987-），男，本科，助理工程师，佛山市地铁建设有限公司业主代表，主要从事轨道工程项目管理工作。摘要：常规的地铁轨道轨枕铺设多设置为独立形式，铺设的范围受到限制，导致最终轨荷载比下降。为此提出对基于 BIM 技术的地铁轨道铺设工程以佛山地铁 3 号线为例的设计与验证分析。根据当前的测定要求及标准，先进行工程简述，进行施工准备及铺设点位标定，对铺碴整道处理，采用多位置的形式，打破铺设范围的限制，完成对地铁轨枕的多位置铺设。以此为基础，基于 BIM 技术进行钢轨搭接及道岔板安装，采用焊轨处理与定点加固的方式来实现地铁铺设。最终的测试结果表明：针对上述随机选定的测试路段，最终得出的荷载比均可以达到 6.5 以上，说明在 BIM 技术的辅助与支持下，当前所设计的地铁轨道铺设方法更加灵活、多变，自身具有加强的可控性与针对性，在不同的背景环境，可以强化对应的铺设质量及效果，误差可控，具有实际的施工建设意义。关键词：BIM 技术；地铁轨道；轨道铺设；佛山地铁；铺设工程；轨道搭接中图分类号院U215.5文献标识码院A文章编号院2096-4390渊2023冤26-0124-04124-2023.26 科学技术创新的设计与实践应用分析。随即，以此为基础，结合实际的工程开展情况，进行初始测试环境的简单布置，形成一个稳定的轨道铺设背景，为后续的施工奠定基础7。可以先将该路段划分为 6 个，每一个路段均需要设置一定数量的监测节点，节点之间互相搭接关联，形成一个循环性的“监测网”8。接下来，结合 BIM 技术，设计一个多维具象化的地铁轨道铺设模型，便于日常数据、信息的采集和铺设结构的设计，至此完成对基础工程概况和施工的设置，接下来，结合 BIM 技术，进行具体的测定与施工验证。2设计佛山地铁 3 号线 BIM 轨道铺设技术2.1施工准备及铺设点位标定佛山地铁 3 号线在进行轨道铺设之前，需要先进行基础性的施工准备，并标定出轨道的铺设点位。首先，需要明确实际的地铁覆盖范围，并将其划分为对应的施工路段，不同的路段上设置的检测节点进行实时数据、信息的采集，以待后续的使用。随即，以此为基础，进行施工材料及基础装置的准备，主要包括钢轨、土枕、混凝土、吊车、检测装置等，在进行施工之前，需要对所使用的材料、装置进行核验，确保其稳定、可使用之后，进行归类处理。在轨道的核心位置标定出基桩、中桩以及放坡点的各个位置，并绘制中心线，预设高程点位 13.55，复测线路的中桩高度为 6.35 m，在施工的过程中确保桩距直线小于 45 m，轨道的路段为 15 m。设置 6 个测试施工周期，利用部署的节点进行实时数据、信息的采集，接下来，结合 BIM 技术，进行后续的施工建设。2.2铺碴整道及轨枕多位置铺设铁路轨道铺设工程中，铺碴整道是十分关键的，与后续的施工存在较大的关联，所以，此次结合 BIM技术，进行铺碴整道及轨枕多位置铺设处理。当前，在各个路段上设置标记点，使用砂石完成底碴的预铺，但是需要注意的是，针对于成型比较晚的路基，传统的底碴预铺方式较为单一，难以为后续的施工营造稳定的环境。所以，可以将底碴堆放在铁路轨道的边缘位置，当路面修葺完成之后，达到预期的铺设条件，在进行多维处理。使用压路机和摊铺设备路面的平整度进行处理，依据绘制的中心线进行道路的找平工作，在可控的范围之内，逐步扩大铺碴的范围，在路轨道的宽度上形成一定的延伸，以保证路段的稳定及安全。在此基础之上，进行多位置的轨枕铺设，此次所选定的类型的轨枕，具体如图 2 所示。图 2多位置轨枕及枕排铺设图示图 1佛山地铁 3 号线工程线路平面图示 枕排枕排1枕排枕排2轨枕轨枕125-科学技术创新 2023.26根据图 2，完成对多位置轨枕及枕排的铺设。随即，在此基础之上，对钢轨各个位置的点位进行加固处理，通过 BIM 技术，对当前钢轨的基准度与平整度进行测定，避免钢枕出现弯曲，强化内置的结构与钢轨性能。2.3BIM 技术进行钢轨搭接及道岔板安装结合 BIM 技术，基于上述设置的多位置轨枕及枕排铺设，进行钢轨搭接，同时安装道岔板。首先，需要进行钢轨的脱卸。采用夹钳、铺轨机进行拖拽，将钢轨运送到设定的位置之上，通过拖拉架来调整钢轨的位置，并进行加固处理，避免出现移位、滑落等情况。随后，使用液压装置把钢轨放置在成轨槽之中。形成预匹配的搭接槽段。测定计算出当前轨间的缝隙间距，具体如公式（1）所示：（1）式中：D 表示轨间缝隙间距；h 表示接轨范围；k 表示重复安装距离；n 表示接入缝隙数量；表示可控范围。结合当前的测定，实现对轨间缝隙间距的计算，在施工的过程中，将间距最大程度控制在 1.021.05 cm之间为最佳。随即，以此为基础，通过 BIM 技术，描述轨道的安装扣件，并精准标定出各个元件的加固进口位置，使用螺帽将平垫圈搭接在一起，确保圈内位置摆正，使其与轨枕紧密相连。接下来，进行道岔板的安装，通过 BIM 技术先对道岔板的具体位置进行测算，使用虚拟比对的方式，进行移位处理，严格控制铺设的实际精度，在道岔板上实际选定 4 个角点作为支撑，设计支撑结构，便于后续的轨道内置结构的搭接。2.4焊轨处理与定点加固实现地铁铺设完成钢轨搭接及道岔板安装之后，接下来，基于BIM 技术，对地铁轨道的铺设进行焊接处理，并对各个边缘点位进行加固，完成对佛山地铁 3 号线的铺设。在进行焊接之前，需要先明确具体的焊接位置，并确保焊接的两个方向钢枕平整。但是需要注意的是，由于焊接施工具的特殊性，需要适当设置防火装置，确保焊接施工的稳定安全。使用焊接装置将钢轨进行搭接，与此同时，在地铁轨道上标定出 4 个均衡节点，作为对应的加固节点，节点下方均需要设置支撑桩柱，进行定点加固处理，并测算出铺设范围，具体如公式（2）所示：（2）式中：M 表示定点加固铺设范围；m 表示轨道铺设区域；g 表示重复堆叠范围；表示承载力；l 表示支撑桩柱数量。结合当前的测定，完成对定点加固铺设范围的确定，并实现最终的佛山地铁 3 号线轨道铺设的施工处理。3实例施工结果分析结合上述施工设定，接下来，依据 BIM 技术，对当前佛山地铁 3 号线的轨道铺设工程进行设置与施工验证，最终获取对应的数据、信息。随机选定 5 个路段进行测试，并测算出各个路段的荷载比，具体如表 1所示。表 1佛山地铁 3号线轨道铺设路段结果分析根据表 1，完成对测试结果的分析：针对上述随机选定的测试路段，最终得出的荷载比均可以达到 6.5以上，说明在 BIM 技术的辅助与支持下，当前所设计的地铁轨道铺设方法更加灵活、多变，自身具有较强的可控性与针对性，在不同的背景环境，可以强化对应的铺设质量及效果，误差可控，具有实际的施工建设意义。结束语综合上述分析，对基于 BIM 技术的地铁轨道铺设工程以佛山地铁 3 号线为例的设计与研究分析，与初始的地铁轨道铺设方式相比对，此次结合 BIM 技术，所设计的铺设结构更加灵活、多变，自身具有较强的灵活性。在不同的背景环境下，通过 BIM 技术，设计三维处理模型，提取地铁铺设工程中存在的三维可视化、协同性、信息可提取性等特性，进一步提升铺设位置及点位的精准锁定，推动工程进度，为后续相关技术及建筑行业的发展提供参考依据。21(1)nDhkhn 2(1)()lgMmgm地铁铺设路段 预设脱轨系数 轨道压实度/%荷载比 测试路段 1 1.02 89.35 6.9 测试路段 2 1.13 86.19 7.9 测试路段 3 1.07 90.35 7.6 测试路段 4 1.06 87.35 8.1 测试路段 5 1.12 91.22 6.8 126-2023.26 科学技术创新参考文献1田宗正,马全明,解春旭，等.城市快轨工程轨道铺设测量精调技术研究J.低温建筑技术,2023,45(6):155-157，162.2王亮明,齐长宁,肖新文，等.创新驱动 着力打造轨道铺设信息化利器中铁三局线桥公司轨道铺设信息化系统建设纪实J.中国设备工程,2023(8):2-5.3赵锋.乌将铁路扩能改造工程中的轨道铺设施工技术J.四川建材,2023,49(1):178-179，182.4范剑雄.高速铁路大跨度悬索钢桥有砟轨道铺设线形控制技术J.铁道建筑,2022,62(12):52-56.5周泽旭.铁路工程轨道铺设施工技术J.铁路技术创新,2022(2):81-85.6张刚.成都有轨电车小半径槽型轨道铺设施工技术研究J.铁道建筑技术,2022(03):175-180.7高强.铁路工程中轨道铺设施工技术的运用研究J.河南科技,2021,40(26):118-120.8衣志伟.铁路轨道铺设施工技术探讨J.运输经理世界,2021(10):67-69.Subway Track Laying Engineering Basedon BIM TechnologyA Case Study of Foshan Metro Line 3Li Wanbo1,Qu Weifeng2,Zhang Lehua2,Wang Guoqiang2（1.Foshan Metro Construction Co.,Ltd.,Foshan,China;2.Zhongtie No.1 Bureau Group Xinyun Engineering Co.,Ltd.,Foshan,China）Abstract:The conventional laying of subway track sleeper is mostly set as an independent form,and thelaying range is limited,resulting in a decrease in the final rail load ratio.Therefore,the design andverification analysis of subway track laying project based on BIM technology is presented,taking FoshanMetro Line 3 as an example.According to the current measurement requirements and standards,the project isfirst described,construction preparation and laying point calibration are carried out,and the ballast laying iscompleted in the form of multi-position,breaking the limitation of laying scope and completing the multi-position laying of subway sleeper.Based on this,BIM technology is used for rail bonding and switch plateinstallation,and rail welding and fixed-point reinforcement are adopted to realize subway laying.The finaltest results show that:For the above randomly selected test sections,the load ratio finally obtained can reachmore than 6.5,indicating that with the assistance and support of BIM technology,the current subway tracklaying method designed is more flexible and changeable,and has enhanced controllability and specificity.Under different background environments,the corresponding laying quality and effect can be enhanced withcontrollable errors.It has practical construction significance.Key words:BIM technology;subway tracks;track laying;Foshan Metro;laying works;track lap127-