[发明专利]一种基于BIM技术的隧道智能防排水系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于BIM技术的隧道智能防排水系统及方法，包括隧道水压力‑排水量控制模块、服务器模块、VR交互模块、隧道水压力监控管理模块、隧道排水管理系统模块、水压力传感器模块、现场数据采集与传输模块、电子阀门系统模块和运营水压力健康预警模块。本发明通过建立城市隧道BIM模型，可以实现城市隧道水压力的全过程动态监控，让决策者和管理者全局掌握，并基于BIM模型实现城市隧道的电子化、信息化管理；能够对城市隧道运营期阶段水压力与排水量进行动态监控，及时发现相关水害问题并有效防治与处理，调用相关文件查明症结并归因，达到城市隧道运营阶段的高效管理。

技术领域

本发明涉及隧道防排水领域，特别是一种基于BIM技术的隧道智能防排水系统及方法。

背景技术

近年来，我国城市隧道建设步伐加快，尤其在土地资源紧缺的大中城市，城市隧道有效的提高了土体利用率并减少了环境污染。对于城市隧道而言，机动车在隧道内高速度、低能耗和安全高效地运营也是符合目前低碳生活的倡导。考虑使用功能的多样性和地理位置的特殊性，城市隧道存在一些显著特点，地形、城市规划用地及既有构（建）筑物的限制，既有线路和地面建筑的使用需要，使得城市隧道在施工和运营维护期间都将面临诸多挑战。在对我国施工期间初期支护发生安全问题的57座隧道进行统计后发现，除人为因素引起的施工质量问题外，水害问题（地下水、降雨等）对隧道工程安全影响最为普遍，由地下水引发的安全问题占隧道总数的58%。隧道一旦出现水问题，可能导致隧道外地下水大量流失、地下水位下降、地表水源枯竭，伴随着水土流失、植被破坏、地面塌陷等发生。解决隧道水问题将有助于隧道结构安全、延长其使用寿命、保护周围生态环境，已成为影响隧道工程成败的关键因素。

目前我国城市隧道主要采用3种防排水体系：1）采用以泄水、疏水为主的泄水型或引流自排型体系，通过降低衬砌背后的地下水位以减小衬砌背后水压力，但这种方法易造成地下水位不可控的下降，影响地表植被，对环境造成破坏；2）全包防水体系，将地层渗水隔离于隧道二次衬砌之外，提高复合式衬砌的防水能力，但这种方法会增大隧道结构承受的水压力荷载，对城市隧道长期运营不利；3）防排结合的控制型防水体系，通常采用半包防水方式，允许地下水部分排放，既能保证结构安全，又能降低衬砌背后的水压力，但这种方法难以掌握水压力—排水量的平衡性。以上3种城市隧道防排水模式都存在一定弊端，防排水量难以控制，因此需要一种智能化的城市隧道防排水系统。

隧道工程领域普遍认为BIM技术已经成为信息化建设的重要技术支撑，是城市隧道运营管理的重要标识，也是未来发展的主流趋势。因此，有必要构建一种基于BIM技术的隧道智能防排水系统及方法，使运维方能够实时清晰、直观的掌握城市隧道水压力分布情况，并能够通过控制城市隧道的防排水量以达到隧道结构的受力要求，能显著提高城市隧道管理的数字化、可视化和智能化水平。

发明内容

本发明的目的是要解决现有技术中存在的不足，提供一种基于BIM技术的隧道智能防排水系统及方法，为城市隧道的水压力分布情况和结构受力状态进行实时监控，并在出现防排水问题时及时预警报备和有效控制，以城市隧道运营阶段的健康状态。

为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

本发明的第一个目的是要提供一种基于BIM技术的隧道智能防排水系统，包括隧道水压力-排水量控制模块，以及与所述隧道水压力-排水量控制模块相连接的服务器模块和VR交互模块，所述服务器模块分别与所述隧道水压力监控管理模块和隧道排水管理系统模块连接，所述隧道水压力监控管理模块与水压力传感器模块相连，所述水压力传感器模块通过现场数据采集与传输模块和所述服务器模块连接，所述隧道排水管理系统模块与电子阀门系统模块连接，所述电子阀门系统模块通过运营水压力健康预警模块和所述服务器模块连接；