基于BIM技術的跨越鐵路轉體橋項目應用研究

周 亮,楊玉梅,明智勇

(重慶市建筑科學研究院,重慶 400016)

1 前言

隨著“一帶一路”建設不斷推進,云南作為中國面向東南亞的輻射中心,將日益發揮重要作用。而高速公路作為云南重要的交通通道,在工程施工建設過程中,也提出更多更新的要求,應用BIM技術,可以實現對高速公路工程建設全生命周期內各階段以及項目參建單位之間信息資源的共享,從而能夠明顯提高高速公路建設管理的信息化水平,實現精細化管理,提高工程建設的效率[1。BIM技術,基于三維數字模型,有效集成高速公路工程建設各施工階段的信息流,全面實現各參建單位的無障礙交流,細化質量、安全、進度等的管理,優化工程建設施工的整個工作流程。

2 項目概況

云南省昆明—楚雄高速公路改擴建工程勤豐至和平試驗段上跨成昆鐵路立交橋工程——大德大橋,跨鐵立交橋公鐵交叉里程為公路里程K61+214.2=鐵路里程K1019+225。主橋設計上部為2×65mT型剛構轉體法施工單箱多室現澆預應力混凝土箱梁；主橋轉體部分長106m,雙幅合并,轉體重量為15600t,逆時針轉體66°；兩端合攏段長均為12m。過渡跨左幅為2×40m預應力現澆連續箱梁+1×40m預應力現澆簡支箱梁,長120m；右幅為2×40m+2×40m預應力現澆連續箱梁,長160m。

該工程建設場地小,內容多,工期緊,技術復雜。這為現場施工質量控制、進度控制、安全管理等帶來了很大的挑戰：首先,有限的場地要求更為及時、有效的場地規劃及施工組織設計；其次,緊張的工期要求制定合理的施工進度計劃并進行動態跟蹤檢查；同時大量的現澆支架搭設需要技術、材料、組織上的合理安排,最后上、下承臺轉體結構及0#塊三向預應力施工,需要高質量的技術交底措施和強化過程控制。針對跨鐵路轉體橋工程的施工特點,利用BIM技術,對現場實際建造過程實施了一系列的應用,目前已取得了業主、監理、公司等單位的一致認可。

3 BIM技術在工程上的應用價值

基于BIM技術可視化、模擬建造過程的特點,充分考慮橋梁與鐵路間的橫向、豎向位置關系,建立該橋梁的三維實景模型,通過三維模型的實際建造過程及開發的項目管理平臺實現信息的快速整合與傳遞,實現項目管理的高效化、智能化、精細化。

結合該高速公路跨鐵路橋梁工程的特點和實際應用需求,構建了項目業主和總承包方為應用主體,其他參建方為應用參與方的BIM應用模式,BIM技術咨詢公司提供BIM施工模型及全過程技術咨詢服務。為實現項目各參建方快速拾取信息及交流的方便,特意開發了針對總承包管理模式的項目應用管理平臺,采取權限分配的原則給各參建單位設置賬號,以便相關人員實時進行施工信息的填報和查詢。

3.1 三維出圖,有助于技術交底

在橋梁工程建設過程中,應用BIM技術,可以實現三維建模,能夠更加直觀、建立三維可視化圖形和打印三維圖紙,相比傳統的二維圖紙,更加形象直觀,技術交底更加方便與高效。尤其是針對結構復雜、形式各異的轉體上承臺、下承臺構件和主橋箱梁鋼筋,工程技術人員利用建立的三維仿真模型(圖紙)來進行施工現場的技術交底,協助施工作業人員快速形成構件整體印象、了解和掌握質量控制重點及施工工序中預留預埋的作用。

圖1 轉體上、下轉盤結構三維圖

3.2 有助于設計圖紙查錯及優化

應用BIM技術,可以基于BIM技術的可視化模擬功能,對二維施工圖紙進行三維建模,在施工前發現不合理及自相矛盾的部位,利用BIM技術進行這些部位的優化調整,大大提升施工質量和效率,避免施工過程中返工及資源不必要的浪費。本工程針對樁與承臺位置關系設計不一致、轉體完成后上轉盤未預留鋼筋澆筑封鉸固定轉體系統的問題都及時發現,并反饋于建設單位建議設計單位進行修改,取得了很好的效果。

3.3 有助于施工方案的模擬與優化

基于BIM所建立的三維模型,通過施工方提供的專項施工方案可進行轉體橋梁建造過程的模擬,直觀地展示施工工藝、措施(如圖2),對現場施工過程中可能存在的危險源、安全隱患、消防隱患等提前排查并標識(如圖3),對這些方案的合理性進行審查,對施工場地布置(拌合站建設、運輸車輛出入、現澆箱梁支架搭設等)進行優化,輔助參建單位作出決策。

圖2 轉體墩施工方案模擬

圖3 施工方案危險源排查與識別

3.4 有助于施工進度的控制

基于BIM技術的可視化與集成化特點,根基施工單位編制的施工進度計劃,通過項目管理平臺的進度管理,從橋梁下部結構到上部結構及附屬工程,可設置每個分項工程的進度和關聯至三維模型,建立三維進度模型并對所有的工序都可提前進行預演可以提前找出施工組織設計中的進度安排問題,提前進行修改優化,實現進度計劃(總體進度計劃、階段性計劃)制定工作高效率、高質量的目的。同時,在施工過程中可開展實時進度檢查并動態管理,可以使用不同的顏色來標注構件的工作進展,查看任意構件、構件單元或工程段等的施工狀態與工程屬性,并依據關鍵線路對進度延后的情況及時進行預警告知相應的單位。

更為重要的是,基于BIM技術,根據施工現場填報的構件實際工作進度,項目管理平臺可根據現場參建單位的需要定制各類進度報表,實時生成工程階段性進度報告,以便上級管理部門,參建各方進行查看、分析及決策。

3.5 關聯施工信息至BIM模型,實現信息的快速傳遞與追溯

在公路橋梁施工過程中,基于BIM技術,通過項目管理平臺能夠將各參建單位的管理工作實時鏈接起來,方便各參建單位人員進行溝通。與此同時,應用BIM技術,將施工圖紙、施工方案、原材料復檢及報驗資料、工序施工及報驗資料、隱蔽驗收資料、會議紀要、月報、階段性驗收等管理資料關聯至模型構件,方便項目參與各方進行實時查看、現場驗收對照、責任人追溯等；工程問題的工作指令也可通過項目管理平臺發布關聯到模型構件上,同時可進行跟蹤檢查并實現問題整改的閉合,實現協調管理。

4 結語

本文針對高速公路跨鐵路橋梁——大德大橋的特點和實際應用需求,研發項目管理平臺,基于BIM技術在施工過程中的應用進行了研究。目前工程建設已進入轉體下承臺、右幅16～18#墩引橋箱梁大面積施工階段,進展順利。當前的應用表明,BIM信息模型技術的發展為橋梁工程建設帶來了巨大的影響。通過項目管理平臺構建的三維模型,BIM技術不僅可以提高工程施工技術的工作效率和對進度實施高效管理；還能增強對施工現場危險源的預控、管理與監督,利用VR進行安全交底有效避免安全事故的發生；同時還能實現項目信息的動態化、集成化和可追溯性,具有一定的示范作用。