基于BIM技術的地下空間曲線鋼管分段排布算法

龔 健，包騰飛，陳知淵，虞 鴻

(1.河海大學水利水電學院，江蘇 南京 210098； 2.浙江省水利水電勘測設計院，浙江 杭州 310000)

隨著我國城鎮化進程的加快，城鎮人口密度增大，供水壓力也同步增大，但飲用水質量不達標、水污染嚴重等水安全事故頻發。為保障人民用水安全，各地紛紛采用了備用水源地的方案以期形成“雙源供水”，建設了大量長距離、大流量輸水工程[1]。為保證地面交通不間斷并減小對周邊環境的影響，城市管線施工越來越多地采用盾構機(TBM)開挖隧洞、洞內布置輸水管道的施工方式[2]。作為傳統輸水管材，鋼管具有供水性能好、自重輕、后期維護方便、耐久性好等優點，廣泛應用于供水工程[3]。輸水隧洞軸線一般是曲率復雜的空間曲線，整個地下管道工程由大量的短直鋼管沿著隧洞軸線拼接而成。為使管道成型軸線能較好地擬合輸水隧洞軸線，每一根鋼管的管長、坡口角度、切口位置、排布順序等參數都必須根據空間軸線經過大量運算獲得，這涉及空間坐標系的相互轉化和齊次-非齊次方程的求解，實現難度較大。現階段關于管道的研究集中于管道管徑、材料選擇、切割焊接工序等方面，現有管道分段鋪設方式無法根據隧洞軸線的曲率變化自適應調整分段鋼管的管長[4-7]。此外，由于地下隧洞一般空間有限，大型施工機械無法運送進入，故大口徑鋼管拼接施工操作難度較高，在安裝過程中只可進行修口、清根和焊接等簡單操作，很難實現鋼管方向反轉、重新切割等操作。……