鋼箱梁頂推施工BIM技術(shù)應(yīng)用研究

朱蕊 杜海云 豐榮良 李順

作者簡介：朱蕊（1970—），女，本科，高級工程師，研究方向?yàn)楣こ淌┕ぁ?/p>

摘要：該文以BIM技術(shù)對常熟通港國際物流快速通道建設(shè)工程S2施工標(biāo)段主線高架橋進(jìn)行建模，用動(dòng)態(tài)模型模擬施工過程，指導(dǎo)鋼箱梁頂推施工。以BIM模型為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)工程量計(jì)算、項(xiàng)目成本計(jì)算、關(guān)鍵線路建模、進(jìn)度計(jì)劃與實(shí)際進(jìn)度對比等的可視化和智慧化。工程實(shí)踐表明，BIM技術(shù)在施工質(zhì)量、進(jìn)度、成本方面具有顯著的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù) ?鋼箱梁 ?頂推施工 ?動(dòng)態(tài)模型

中圖分類號：TU74 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ??文章編號：1672-3791（2021）12（b）-0000-00

Abstract： In this paper， BIM Technology is used to model the main line viaduct in S2 construction bid section of Changshu Tonggang international logistics express channel construction project， and the dynamic model is used to simulate the construction process and guide the jacking construction of steel box girder. Based on BIM model， the visualization and intelligence of engineering quantity calculation， project cost calculation， key line modeling， schedule and actual progress comparison are realized. Engineering practice shows that BIM Technology has significant advantages in construction quality， schedule and cost.

Key Words： BIM Technology; Steel box girder; Jacking construction; Dynamic model

“十三五”期間，全國加大公路交通信息化管理力度，推進(jìn)“智慧工地”建設(shè)，提升公路建設(shè)項(xiàng)目管理信息化水平，探索“互聯(lián)網(wǎng)+交通基礎(chǔ)設(shè)施”發(fā)展新思路，推進(jìn)大數(shù)據(jù)與項(xiàng)目管理系統(tǒng)深度融合，推進(jìn)建筑信息模型（BIM）技術(shù)，積極推廣工藝監(jiān)測、安全預(yù)警、隱蔽工程數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控等設(shè)施設(shè)備在施工管理中的集成應(yīng)用[1]。

江蘇省出臺《江蘇省普通公路信息化“十三五”發(fā)展規(guī)劃》，提出了“1個(gè)目標(biāo)、3個(gè)方向、4個(gè)階段、6大工程”的“1346”建設(shè)綱要，立足于“服務(wù)業(yè)務(wù)管理、服務(wù)社會公眾、服務(wù)領(lǐng)導(dǎo)決策”。六大重點(diǎn)工程建設(shè)中突出基礎(chǔ)設(shè)施工程，突出公路網(wǎng)感知能力、通信傳輸網(wǎng)絡(luò)、公路云平臺等建設(shè)，特別強(qiáng)調(diào)BIM技術(shù)應(yīng)用，推進(jìn)BIM技術(shù)在重大公路交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、管養(yǎng)等全壽命周期示范應(yīng)用，基于BIM，推進(jìn)“智慧工地”管理系統(tǒng)建設(shè)，結(jié)合移動(dòng)互聯(lián)、智能管控等技術(shù)，提升公路建設(shè)項(xiàng)目安全生產(chǎn)、質(zhì)量管理、應(yīng)急保障、精細(xì)化等建設(shè)水平，并推進(jìn)開發(fā)可視、可測養(yǎng)護(hù)輔助決策管理平臺建設(shè)。

交通運(yùn)輸部下發(fā)《交通運(yùn)輸信息化“十三五”發(fā)展規(guī)劃》，明確“十三五”時(shí)期按照國家信息化工作總體部署，結(jié)合行業(yè)信息化發(fā)展實(shí)際需求，著力推進(jìn)落實(shí)國家信息化戰(zhàn)略任務(wù)，全面支撐國家三大戰(zhàn)略實(shí)施，重點(diǎn)開展“三推進(jìn)、五提升、兩保障”行業(yè)信息化工程。智慧公路示范工程：選取重點(diǎn)區(qū)域公路項(xiàng)目或路段，加強(qiáng)路網(wǎng)運(yùn)行的全面感知能力，提升基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、管理智慧化水平，開展高速無線通信、車路協(xié)同、區(qū)域路網(wǎng)協(xié)同管理、出行信息服務(wù)等智能應(yīng)用。在交通運(yùn)輸部信息化“十三五”發(fā)展規(guī)劃的指導(dǎo)下，各省相繼出臺發(fā)展規(guī)劃。

隨著國家加大公路交通信息化管理力度，推進(jìn)“智慧工地”建設(shè)，提升公路建設(shè)項(xiàng)目管理信息化水平，“互聯(lián)網(wǎng)+交通基礎(chǔ)設(shè)施”在工程建設(shè)中的應(yīng)用越來越廣泛。高架橋作為城市立交體系的一部分，施工方法復(fù)雜化和多樣化，導(dǎo)致施工和管理越來越復(fù)雜[2-3]。BIM技術(shù)的出現(xiàn)為解決復(fù)雜工程建設(shè)和管理提供了一條全新的路線。該文根據(jù)常熟通港國際物流快速通道建設(shè)工程S2施工標(biāo)段主線高架橋的施工情況，運(yùn)用BIM技術(shù)對常熟通港國際物流快速通道建設(shè)工程S2施工標(biāo)段主線高架橋進(jìn)行建模，用動(dòng)態(tài)模型模擬施工過程，指導(dǎo)頂推過程，使鋼箱梁頂推施工智慧化、可視化，確保施工精確度和質(zhì)量[4-5]。

1 工程概括

常熟通港國際物流快速通道建設(shè)工程S2施工標(biāo)段主線高架橋Z73#～Z74#墩鋼箱梁上跨常合高速公路，施工范圍墩號為：Z72#～Z75#墩之間，里程樁K13+374.783～K13+444.783，總長179.6 m。本聯(lián)采用跨徑為47.3+70+62.3 m等高度連續(xù)鋼箱梁結(jié)構(gòu)，與常合高速公路跨線橋、地面環(huán)交形成三層立交。連續(xù)鋼箱梁橋位如圖1所示。

鋼箱梁斷面主要采用單箱三室截面，底板水平設(shè)置，頂板設(shè)2%的雙向橫坡，邊腹板采用斜腹板。鋼箱梁中心線處梁高2.8 m，梁頂面總寬25 m，全梁底面總寬16.4 m，鋼箱懸臂長3.7 m。鋼箱梁斷面圖如圖2所示。

本聯(lián)高架橋平面設(shè)計(jì)線為直線;主梁豎曲線在R=8 000 m的圓曲線上，其中小樁號側(cè)縱坡為i=2%，大樁號側(cè)縱坡為i=-0.95%。邊中跨均設(shè)置了預(yù)拱度，拱度線形為二次拋物線。

2 高架橋施工BIM管理

2.1 BIM+GIS的三維實(shí)景模型研究

依據(jù)鋼橋頂推施工涉及的施工場地布置優(yōu)化、和跨常合高速施工安全等需求，以成橋后的鋼橋位置為中心，沿縱向方向向兩邊各1 km、沿橫向方向兩邊各500 m劃定為鋼橋?qū)嵕敖^(qū)域，采用無人機(jī)傾斜攝影和三維激光點(diǎn)云掃描相結(jié)合的方式，對鋼橋?qū)嵕澳Ｐ蛥^(qū)域進(jìn)行圖像和GIS數(shù)據(jù)采集，而后進(jìn)行數(shù)據(jù)解析，形成鋼橋頂推施工所需實(shí)景模型，構(gòu)建規(guī)劃項(xiàng)目區(qū)域的大比例尺實(shí)景三維模型，建立項(xiàng)目可能走廊帶內(nèi)的三維空間網(wǎng)絡(luò)模型，構(gòu)建數(shù)字化公路基礎(chǔ)GIS平臺。對路線可能走廊帶各比選方案中，路線紅線范圍內(nèi)關(guān)鍵控制點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如跨越高速公路，穿越城鎮(zhèn)、林地等，對各方案涉及征地拆遷、三線遷移等數(shù)量進(jìn)行精確統(tǒng)計(jì)，并計(jì)算相應(yīng)工程建設(shè)規(guī)模。

2.2 施工場布建模

依據(jù)施工組織場布平面布置圖，搭建施工場布模型。施工過程中，根據(jù)現(xiàn)場施工進(jìn)度以及場布變動(dòng)，更新場布模型?；谑┕龅氐匦蔚孛驳哪Ｐ蛥f(xié)助完成施工現(xiàn)場總平面布置，并進(jìn)行三維可視化展示，模擬機(jī)械設(shè)備、材料進(jìn)場，形象進(jìn)度模擬、施工機(jī)械模擬、臨時(shí)設(shè)施模擬、質(zhì)量安全防護(hù)設(shè)施模擬等。按節(jié)點(diǎn)或階段調(diào)整施工場布BIM模型，真實(shí)反映施工現(xiàn)場狀態(tài)及工況。提前預(yù)知難點(diǎn)問題，找到最優(yōu)方案，并基于施工場布模型，模擬施工設(shè)備的進(jìn)出轉(zhuǎn)場，保證現(xiàn)場場布最優(yōu)。

2.3 施工方案及工期管理

利用BIM技術(shù)進(jìn)行鋼箱梁頂推施工模擬，形象進(jìn)度模擬頂推施工過程和質(zhì)量安全防護(hù)設(shè)施模擬等。按節(jié)點(diǎn)或階段調(diào)整鋼箱梁頂推施工BIM模型，真實(shí)反映頂推施工現(xiàn)場狀態(tài)及工況，進(jìn)行計(jì)劃進(jìn)度和實(shí)際進(jìn)度對比。檢查鋼箱梁頂推施工作業(yè)的凈空、凈寬、凈高及各種構(gòu)件間距是否滿足規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)要求，各構(gòu)件空間位置是否滿足力學(xué)及安全施工的要求，用以掌握工程實(shí)施完成后的實(shí)景效果。按照不同的施工組織進(jìn)行力學(xué)、空間、交通量、資金投入、安全性能、施工工期等多方面校驗(yàn)，并根據(jù)綜合結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)而對施工圖設(shè)計(jì)進(jìn)行比選優(yōu)化。

2.4 三維碰撞檢查

鋼箱梁頂推施工與下跨高速以及周邊作業(yè)施工之間不協(xié)調(diào)之處，根據(jù)輸出的結(jié)果核對具體圖紙，分析碰撞問題，編制碰撞報(bào)告，并提供碰撞漫游動(dòng)畫。利用BIM模型進(jìn)行三維頂推施工深化，能夠更全面地復(fù)核頂推施工方案，同時(shí)通過不同專業(yè)間的協(xié)調(diào)，避免了傳統(tǒng)二維圖紙疊加帶來的圖紙錯(cuò)綜復(fù)雜、不夠直觀等問題，減少在后期施工出現(xiàn)的拆改及返工，同時(shí)對復(fù)雜區(qū)域可以更加形象地指導(dǎo)施工，也可以作為檢驗(yàn)施工質(zhì)量的依據(jù)。并輸出鋼箱梁頂推施工圖，指導(dǎo)現(xiàn)場施工。

2.5 三維技術(shù)交底

對BIM模型進(jìn)行加工，對施工復(fù)雜節(jié)點(diǎn)制成動(dòng)畫模擬或漫游模擬的方式，便于理解;安排BIM駐場工程師跟隨項(xiàng)目，利用BIM可視化能力實(shí)時(shí)輔助項(xiàng)目部的工作;通過現(xiàn)場會議，組織相關(guān)人員參與，利用BIM模型的平立剖視圖進(jìn)行關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的技術(shù)剖析。

3應(yīng)用效果分析

為了保證鋼箱梁施工過程中的安全管理、質(zhì)量管理，工期管理和成本控制等要素，運(yùn)用BIM技術(shù)對鋼箱梁頂推施工進(jìn)行模擬，分析了頂推過程中的安全質(zhì)量、工期和成本管理要點(diǎn)，對頂推過程進(jìn)行了科學(xué)布置，實(shí)現(xiàn)了頂推過程的智能化和可視化，并取得了良好的效果，總結(jié)如下：（1）安全控制：安全是現(xiàn)場生產(chǎn)的第一原則，特別是該項(xiàng)目涉及鋼箱梁頂推施工，施工難度較大，同類型項(xiàng)目可借鑒的工程經(jīng)驗(yàn)比較少，增加了工程安全控制的難度。通過BIM技術(shù)模擬頂推過程，實(shí)現(xiàn)了鋼箱梁頂推過程的可視化，有助于查找安全隱患，從而做到事先控制，及時(shí)調(diào)整，避免安全事故的發(fā)生;（2）成本控制：BIM技術(shù)的應(yīng)用使施工過程可視化，精準(zhǔn)把控原材料的用量，避免原材料的浪費(fèi)，從而達(dá)到成本的控制[6]。

4 結(jié)語

鋼箱梁頂推施工BIM技術(shù)的應(yīng)用對保證施工質(zhì)量、安全、工期和施工過程的控制具有顯著的效益。運(yùn)用BIM技術(shù)對鋼箱梁頂推過程建模，動(dòng)態(tài)模擬施工過程，使頂推過程智慧化，工序可視化，指導(dǎo)施工。BIM技術(shù)的運(yùn)用，一方面可以減輕技術(shù)人員的工作負(fù)擔(dān)，確保施工精確度;另一方面，還可以預(yù)測關(guān)鍵線路施工進(jìn)度和施工成本，加快施工進(jìn)度，節(jié)約成本，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

參考文獻(xiàn)

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