BIM助力深中通道沉管隧道基槽開挖

文/中交廣州航道局有限公司 黎江

獲獎等級：一等獎

項目名稱：BIM技術在深圳至中山跨江通道項目基槽開挖中的應用研究

深圳至中山跨江通道（以下簡稱“深中通道”）工程位于虎門大橋下游30公里，港珠澳大橋上游38公里，是集“橋、島、隧、水下互通”于一體的世界級集群工程。項目東接機荷高速，西至馬鞍島，全長24公里，其中跨海段長22.4公里。深中通道沉管隧道基槽全長5035米，由32節沉管組成，基槽及配套沉管浮運航道的疏浚工程量共計3594萬立方米，為世界上最大規模的沉管隧道基槽疏浚工程。建設期間，中交廣州航道局有限公司負責深中通道沉管隧道基槽及配套沉管浮運航道開挖。

項目施工難點多

建設要求及標準高。開挖精度要求高，土層槽底標高允許偏差為-60厘米至40厘米，巖層槽底標高允許偏差為-50厘米至0厘米。基槽設計斷面復雜，橫向設置3級邊坡、變坡線折角多；縱向設置25個緩坡、16個變坡組合。

回淤強度大，清淤工作量大，工期緊。隧址區域水文泥沙復雜，基槽回淤強度大，是港珠澳大橋島隧工程的兩倍至三倍，施工過程中觀測E9和E10管節基槽槽底回淤強度每年5.3米。能否高質量按期完成清淤施工，直接影響管節碎石整平施工以及后續的沉管安放。

深基槽硬巖開挖難度大。隧道基槽疏浚區內存在約30萬立方米的全、強、中風化巖層，中風化巖飽和單軸抗壓強度范圍為80兆帕至133.6兆帕，最大開挖厚度3.4米。巖石處理最大深度接近40米，這種水深條件下的巖石處理在國內外鮮有施工案例參考。

疏浚工程常用的斷面法無法高精度定量分析基槽地質及三維可視化分析基槽的開挖質量、回淤等。

“BIM技術+三維建模”助力精細化施工

針對上述施工難點，基于BIM技術，項目建立了基槽地質模型、基槽開挖模型、基槽回淤模型，航道開挖模型、抓斗挖泥船模型、耙吸挖泥船模型、專用清淤船模型，二次開發土質分類快速計算工具、設計允許超挖工程量快速計算工具、三維色差圖工具、斷面快速分析工具。利用模型與工具，實現快速三維定性定量與可視化分析基槽地質、開挖質量、回淤，精確控制基槽開挖質量，為施工設備與工藝選擇、現場施工提供重要量化依據。

基于“數字孿生”理念，總裝與輕量化處理模型，發布網頁端，隨施工進度更新；以BIM模型輕量化網頁端、項目船舶調度系統、項目綜合管理系統為基礎，建立隨施工進度動態更新的、具備統計與三維可視化功能的項目信息數據共享中心，達到施工全過程可追溯。項目各部門、各施工船舶通過項目信息數據共享中心實時掌握施工現場動態并開展工作，實現即時化、便捷化、數據化、共享化、三維可視化管控項目施工的進度、成本、質量等，開創了基于BIM的信息共享、協同工作的新型疏浚工程項目管理模式。

BIM實現2D到3D的跨越

→ 組圖：模型輕量化應用平臺

利用BIM技術快速定量三維可視化分析基槽地質、開挖質量、回淤等，實現了數字化、信息化、可視化復雜地質深水基槽的鑿巖、清礁、開挖、清淤、驗收等，有效地減少了開挖廢方，提高了施工效率與質量。

基于BIM項目數據信息共享中心，項目各管理人員、部門可不受時間地域限制實時管控施工現場，實現了即時化、便捷化、數據化、共享化、三維可視化管控，項目施工進度、成本、質量等與施工全過程可追溯，開創了BIM的信息共享、協同工作的新型疏浚工程項目管理模式。

作為高端疏浚工程的代表，深中通道沉管隧道基槽開挖項目成功應用BIM技術進行疏浚施工項目管理，實現了疏浚工程項目管理從2D到3D的技術跨越與全面進步。相關技術成果，包括基于BIM的復雜地質分析、開挖質量分析、回淤分析、疏浚施工數據三維可視化分析與共享等，均可復制可推廣，可全部運用于類似疏浚項目，應用前景廣闊。

● 企業風采

中交廣州航道局有限公司（以下簡稱“廣航局”）由創建于1954年的廣州區疏浚隊發展而來，隸屬于世界500強企業中國交通建設股份有限公司(CCCC)。廣航局集投資、勘察、設計、科研、施工于一體，主要從事疏浚吹填、海洋工程、生態環保、基礎設施、勘察設計、投資經營等六大板塊業務，具有國家港口與航道施工總承包特級、市政公用工程施工總承包一級、建筑工程施工總承包一級、地基與基礎工程專業承包一級、環保工程專業承包一級、工程設計水運行業甲級、勘察設計和測繪甲級等資質，2016年通過國家高新技術企業認定。

在60多年的發展歷程中，廣航局的建設足跡遍布國內、港澳、南亞、東南亞、中東、非洲等各個國家和地區。參建了被譽為“現代世界七大奇跡”之一的港珠澳大橋，在大橋島隧工程建設中發揮了不可替代的重要作用。參建的澳門國際機場跑道區人工島填筑工程、沙特扎瓦爾疏浚吹填工程、深中通道工程及廣州港、鹽田港、湛江港、廈門港、天津港等各大港口的港池航道擴建、圍海造地和基礎設施工程，均以國際化的施工管理、先進的技術和良好的質量獲得各界的高度評價。

近年來，廣航局開拓了生態環保、基礎設施等新業務領域，建設了湖北省襄陽市國家儲備林建設項目、汕頭南澳藍色海灣整治行動工程、深圳前海清淤工程等生態環保工程項目；建設了湖州內環（北線）快速化改造工程、凱里經濟開發區汽車城二期EPC總承包招標項目、自貢市東部新城三期基礎設施建設項目；投資建設了連云港濱海新區陸域形成項目、中交集團南方總部基地（二期）項目、陽江港進港航道改造工程項目等一批BOT、BT、PPP多種投資模式項目，創造了良好的社會效益和經濟效益。

廣航局秉持科技興企、創新強企的發展理念，先后參與了多項重大課題研究和國家級工法編制，主編了多項中國疏浚行業的技術標準和主要規范，獲得國家級、省部級工法及科技獎數十項，擁有國家專利160多項，對中國疏浚行業創新發展起到了引領、推動作用。

廣航局多次榮獲全國五一勞動獎狀、全國優秀施工企業、全國水運建設行業優秀施工企業、廣東省文明單位、全國預算管理工作先進單位、中國工程建設誠信典型企業、全國建筑業誠信企業等稱號，獲評金融信用等級AAA級企業、工程建設行業社會信用AAA級企業，多個工程項目榮獲中國土木工程詹天佑獎、國家優質工程獎，多個QC小組獲評國家級優秀QC小組等榮譽。