渝黔夜郎河雙線特大橋BIM技術(shù)應(yīng)用研究

畢張龍

摘 要：渝黔夜郎河大橋是渝黔鐵路重點(diǎn)控制性工程，貫入式大體積嵌巖拱座基礎(chǔ)屬世界首例，大橋施工難度大，圖紙復(fù)雜，大橋在施工中采用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)了施工圖深化設(shè)計(jì)，材料精細(xì)化管理，三維技術(shù)交底，可視化方案研討，質(zhì)量安全實(shí)時(shí)監(jiān)控，施工進(jìn)度模擬，施工仿真模擬，施工信息管理等多方面的價(jià)值，節(jié)約了工期和成本。本文主要介紹渝黔夜郎河大橋BIM實(shí)施技術(shù)路線，以及取得的技術(shù)應(yīng)用成果。

關(guān)鍵詞：BIM;橋梁;技術(shù)應(yīng)用;管理

一、項(xiàng)目概況

（一）橋梁概況

夜郎河特大橋位于遵義市桐梓縣境內(nèi)，大橋跨越夜郎河溝谷地形、習(xí)新公路，為客貨共線雙線鐵路，線間距為5米，其全長(zhǎng)1120.8m，設(shè)計(jì)時(shí)速為200km/h，是渝黔鐵路重點(diǎn)控制性工程之一。

（二）工程特點(diǎn)

橋址區(qū)屬于低山構(gòu)造剝蝕溝谷地貌，軌道頂面至溝底相對(duì)高差210m，拱座基礎(chǔ)離溝底120m。其中主橋采用1跨370m上承式鋼筋混凝土X形提籃式拱橋，引橋部分采用預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁，拱上孔跨布置采用鋼混結(jié)合梁。貫入式大體積嵌巖拱座基礎(chǔ)屬世界首例，最大跨徑提籃式剛構(gòu)混凝土拱橋。

二、BIM實(shí)施技術(shù)路線

軟件平臺(tái)：主要采用CATIA地形地質(zhì)建模、橋梁構(gòu)件幾何建模、模型組裝、信息附加。DELMIA進(jìn)行勁性骨架吊裝順序安排，吊裝工藝的模擬，方案優(yōu)化，BIM施工管理平臺(tái)，進(jìn)行進(jìn)度、質(zhì)量、安全等的管控。

主要流程：信息建模→模型深化→過(guò)程仿真→項(xiàng)目管理

BIM在本項(xiàng)目上的運(yùn)用主要分為設(shè)計(jì)翻模階段、項(xiàng)目信息錄入階段及BIM平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用階段。

設(shè)計(jì)翻模階段主要是依靠CATIA進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)地形地貌的模擬、設(shè)計(jì)橋梁結(jié)構(gòu)的模型建立，完成設(shè)計(jì)構(gòu)想的初步三維模型。

項(xiàng)目信息錄入主要是CATIA進(jìn)行相關(guān)附加信息的錄入，比如節(jié)段的劃分和編號(hào)等;利用DELMIA進(jìn)行吊裝工藝的模擬，找出節(jié)段吊裝重心、吊點(diǎn)布置等進(jìn)行方案優(yōu)化。

BIM技術(shù)運(yùn)用主要是依靠二次開(kāi)發(fā)的平臺(tái)進(jìn)行項(xiàng)目施工安全、質(zhì)量、進(jìn)度等相關(guān)管理工作的管控，可以進(jìn)行模擬吊裝工藝進(jìn)行三維可視化交底、提取管端坐標(biāo)用于測(cè)量及監(jiān)控、工程量復(fù)核等相關(guān)運(yùn)用。

BIM在本項(xiàng)目應(yīng)用主要包括：節(jié)段施工工藝仿真、施工人機(jī)料、關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)施工仿真、吊點(diǎn)位置的優(yōu)化、施工工期預(yù)警機(jī)制、質(zhì)量安全控制。

三、BIM技術(shù)應(yīng)用成果

（一）施工圖深化設(shè)計(jì)

BIM的特點(diǎn)在于利用三維可視化，前期對(duì)照?qǐng)D紙建立模型，進(jìn)行碰撞檢查，優(yōu)化工程設(shè)計(jì)，減少在施工階段由于圖紙錯(cuò)誤和方案不合理造成返工和損失的可能性。最后技術(shù)人員利用優(yōu)化后的三維模型，進(jìn)行三維施工交底、施工動(dòng)畫(huà)模擬，減少施工工期，同時(shí)提高了與業(yè)主溝通的能力。如果碰撞問(wèn)題提前發(fā)現(xiàn)并解決，為項(xiàng)目帶來(lái)的效益是非常可觀：節(jié)約成本、減少返工、加快施工進(jìn)度。

1、通過(guò)BIM模型發(fā)現(xiàn)勁性骨架斜腹桿上螺栓孔中心與N3板上預(yù)留孔中心不重合，偏差在2.55mm至18.77mm，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)板與平聯(lián)斜桿無(wú)法準(zhǔn)確連接。對(duì)此采取提前糾偏，修正預(yù)留孔位置?？孜徽`差圖如下：

2、通過(guò)碰撞檢查，發(fā)現(xiàn)鋼混結(jié)合梁，B-N1隔板與G2-N5、G4-N5水平加勁肋的碰撞等多處，存在嚴(yán)重碰撞干涉現(xiàn)象，借助BIM技術(shù)，提前對(duì)存在問(wèn)題的地方進(jìn)行開(kāi)孔調(diào)整，大大減少了因設(shè)計(jì)中存在的錯(cuò)漏碰等問(wèn)題造成的項(xiàng)目返工，窩工等現(xiàn)象。碰撞圖如下：

3、通過(guò)對(duì)模型中平連桿長(zhǎng)度量取，發(fā)現(xiàn)其中47根平連桿長(zhǎng)度與設(shè)計(jì)圖紙中的下料表存在偏差，最大偏差為15cm，通過(guò)BIM技術(shù)，提前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，減少了材料浪費(fèi)，同時(shí)避免了返工浪費(fèi)的工期。

（二）材料精細(xì)化管理

添加完屬性的BIM模型導(dǎo)入到BIM施工管理平臺(tái)后，結(jié)合施工工藝要求和進(jìn)度安排，輸出相應(yīng)的工程量匯總表，快速準(zhǔn)確的完成大橋工程量提取、統(tǒng)計(jì)及分析工作，配合項(xiàng)目部制定材料采購(gòu)計(jì)劃、進(jìn)行限額領(lǐng)料管理，實(shí)現(xiàn)了材料的精細(xì)化管理，確保項(xiàng)目成本受控。

（三）三維技術(shù)交底，可視化方案研討

1、對(duì)橋梁重難點(diǎn)施工工藝進(jìn)行可視化方案研討，形成三維交互式指導(dǎo)材料。利用BIM可視化技術(shù)，對(duì)外包混凝土施工方案進(jìn)行會(huì)議研討，形成三維交互式的混凝土澆筑方案。外包混凝土分為一個(gè)現(xiàn)澆段，3個(gè)工作面;現(xiàn)澆段分3次澆筑完成，每個(gè)工作面按底板分5次澆筑完成，腹板分6次澆筑完成，頂板分6次澆筑完成，并用不同的顏色加以區(qū)分。三維分段圖如下：

2、在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，BIM小組配合項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)班組通過(guò)BIM模型制定出切實(shí)可行的主拱圈注漿管布置，紫色為首選注漿管布置方案，紅色和和綠色為備用注漿管布置方案，并制定出注漿管的走線選擇與注漿位置，以保證注漿的順利進(jìn)行。注漿管三維布置圖如下：

（四）質(zhì)量安全實(shí)時(shí)監(jiān)控

夜郎河雙線特大橋施工過(guò)程中，存在的風(fēng)險(xiǎn)源較多，如高空作業(yè)，模板吊裝等，同時(shí)，項(xiàng)目施工過(guò)程中，面臨項(xiàng)目參與方協(xié)同工作效率低，質(zhì)量安全處理不及時(shí)等現(xiàn)象，為此，借助 BIM施工管理平臺(tái)，上次照片并且記錄現(xiàn)場(chǎng)情況，通過(guò)平臺(tái)比對(duì)模型部位進(jìn)行質(zhì)量安全管理，實(shí)現(xiàn)安全管理有劇可查。以圖片和人員錄入信息的形式在模型中展現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)和處理過(guò)程情況，協(xié)助生產(chǎn)人員對(duì)質(zhì)量安全問(wèn)題進(jìn)行直觀管理。模型導(dǎo)入平臺(tái)圖如下：

（五）施工進(jìn)度

利用BIM技術(shù)，將橋梁的三維施工模型與施工計(jì)劃相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)夜郎河雙線特大橋整個(gè)施工組織的數(shù)據(jù)三維可視化，并將三維可視化的模型與實(shí)際形象進(jìn)度進(jìn)行對(duì)比，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工進(jìn)度的實(shí)時(shí)監(jiān)控和分析。此外，通過(guò)施工進(jìn)度模塊，可快速準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)出計(jì)劃進(jìn)度內(nèi)相關(guān)工程量并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總，并生成相應(yīng)的施工例會(huì)匯報(bào)文件，提高了相關(guān)技術(shù)人員的工作效率。進(jìn)度管理圖如下：

（六）施工仿真模擬，輔助勁性骨架吊裝

勁性骨架吊裝過(guò)程中，存在吊點(diǎn)位置難確定，骨架高空對(duì)接困難的問(wèn)題。

1、吊點(diǎn)位置優(yōu)化

在首節(jié)勁性骨架吊裝過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)因吊點(diǎn)位置選取不當(dāng)，導(dǎo)致骨架吊裝無(wú)法到達(dá)設(shè)計(jì)角度，利用BIM仿真技術(shù)，重新計(jì)算并調(diào)整吊點(diǎn)位置，并對(duì)全橋骨架節(jié)段吊點(diǎn)位置進(jìn)行優(yōu)化模擬，保證勁性骨架的安全、順利吊裝。

2、骨架高空對(duì)接方案調(diào)整

勁性骨架節(jié)段高空對(duì)接作業(yè)難度大，安全風(fēng)險(xiǎn)高，施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)采用的內(nèi)法蘭對(duì)接方案，存在嚴(yán)重的缺陷，耗時(shí)費(fèi)力，難以滿足工期要求，通過(guò)BIM技術(shù)，對(duì)對(duì)接方案進(jìn)行優(yōu)化，調(diào)整為外法蘭對(duì)接，大幅度減小了勁性骨架高空對(duì)接的作業(yè)難度，并縮短了高空作業(yè)時(shí)間。對(duì)比圖如下：

四、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)BIM技術(shù)在夜郎河雙線特大橋項(xiàng)目的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了施工圖深化設(shè)計(jì)，材料精細(xì)化管理，三維技術(shù)交底，可視化方案研討，質(zhì)量安全實(shí)時(shí)監(jiān)控，施工進(jìn)度模擬，施工仿真模擬，施工信息管理等多方面的價(jià)值，為橋梁的施工提供了許多技術(shù)支持，減少了因圖紙和溝通引起的返工，大大節(jié)省了施工工期和施工成本。

夜郎河雙線特大橋BIM技術(shù)應(yīng)用研究表明，BIM可以為橋梁工程施工提供有效的支持和幫助。本研究期望可以為提高大型、復(fù)雜橋梁工程設(shè)計(jì)和施工的效率和效益提供支持，同時(shí)為BIM技術(shù)在橋梁領(lǐng)域的推廣應(yīng)用提供參考，近年來(lái)隨著B(niǎo)IM技術(shù)的不斷完善和推廣，其被應(yīng)用的頻率越來(lái)越高，橋梁施工因結(jié)構(gòu)獨(dú)特，通用性低，BIM在橋梁應(yīng)用中主要表現(xiàn)在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等復(fù)雜結(jié)構(gòu)提供三維模擬，提高工程質(zhì)量、工作效率和管理水平。希望在以后的大型復(fù)雜橋梁施工項(xiàng)目上能組建專業(yè)的BIM團(tuán)隊(duì)，進(jìn)行模型分析，這樣能夠更好的施工，達(dá)到節(jié)約成本、縮短工期、提高質(zhì)量的目的，從而建造出高標(biāo)準(zhǔn)的橋梁。

參考文獻(xiàn)：

[1]論BIM技術(shù)在橋梁施工中的應(yīng)用 馮全勁.河南建材.2019（05）

[2]基于BIM和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的建筑工程設(shè)計(jì)優(yōu)化[J]. 王佩.? 微型電腦應(yīng)用. 2019（05）

[3]BIM在建筑工程管理中的應(yīng)用[J]. 孫金暉，孫興昌.? 商丘師范學(xué)院學(xué)報(bào). 2019（06）

[4]BIM在橋梁施工中的應(yīng)用[J]. 金擁軍.? 城市道橋與防洪. 2018（06）