利用BIM技術實現體育場高空大截面環梁施工技術

文/王繼行、富強、李峰 中建一局集團第二建筑有限公司 北京 102600

1、工程概況

長春奧林匹克公園項目體育場工程位于場區的中心，建筑面積51823m2，基底面積19970m2，總座位數32200個，東、西側看臺為主看臺，共設有五層功能用房。建筑最高五層，東區四層，西區五層，混凝土結構最高38.404米。

2、施工重難點

體育場環梁頂標高在22.700m-38.404m之間，依靠40根混凝土柱支撐，而且標高連續變化，存在4個標高突變位置，需要切出坐標達到350余個。如何準確的測放環梁平面、傳遞標高，就成為了測量工作的重點。由于頂環梁與混凝土柱的核心區位置存在環梁和柱子鋼筋，預應力波紋管，鋼結構預埋件，徑向平梁鋼筋等構件，導致該位置的碰撞情況極為嚴重，必須要采取措施保證樣板施工前就能解決大部分的碰撞情況。

3、施工方法

3.1 工藝流程

（1）總體工藝流程

施工準備→ BIM模型建立→ BIM模型三維測量和碰撞檢查→施工現場樣板施工及復核→模架大范圍支設→鋼筋、預應力、預埋件安裝→跳倉法大截面混凝土施工→預應力張拉與封錨→支撐腳手架拆除

（2）當存在預應力、鋼結構及復雜核心區節點時，柱子的鋼筋混凝土施工距環梁核心區還剩4-6米時，應按如下工序施工

標記并調整柱子與波紋管碰撞的柱筋→梁柱核心區下方混凝土澆注→梁柱核心區箍筋安裝及調整→鋼結構預埋件安裝→核心區箍筋恢復→核心區波紋管安裝→穿環梁側面鋼筋并做臨時固定→穿環梁內鋼筋及波紋管→穿環梁內鋼筋及波紋管→補充環梁拉鉤、預埋后澆欄板→穿預應力筋→補充預應力加腋區箍筋→安裝波紋管出結構的喇叭口→調整環梁側面鋼筋，同時穿另一方向梁鋼筋→綁扎環梁側面鋼筋→跳倉法混凝土施工→預應力張拉→混凝土養護→模架拆除

3.2 施工工藝

3.2.1 建立BIM模型

1.建模前需首先進行模型規劃，主要有以下兩點：

1）建模范圍：應根據自身情況判斷建模范圍，基本原則是：用于定位工作時應重點注意尺寸標高及建模的整體性，用于節點建造模擬時應重點在節點部位。

2）建模規劃：以設計圖紙為依據建立族名稱體系。根據結構特點將其劃分為若干個層次以便于不同人員同時工作。根據人員特點分配建模任務。

2.模型建造和應用的主要流程

熟悉設計圖紙，解決圖紙問題→根據公司標準實施模型規劃→建立模型文件→設置坐標，調整視圖正北→建立標高及軸網→劃分工作集→分工繪制模型

頂環梁梁柱核心區鋼筋初步三維模型

3.2.2 利用BIM模型三維測量和碰撞檢查

1.BIM模型三維測量

1）模型數據的提取：模型數據的提取主要是通過軟件完成，Revit本身可直接測量三維數據。以2米為基準，將弧形梁劃分為連續的直線段，并測量這些直線段的三維坐標，最后用全站儀測放這些直線段的平面位置和標高，并用鋼尺測量校核。

2）現場定位放線及校核

現場定位放線時，應先做簡單估算，將腳手架支設到相應標高附近，并鋪上模板，在模板上用全站儀定位放點，同時微調U托高度使模板達到指定標高上，最后用尺量校核。

2.BIM模型碰撞檢查

1）模型階段化工作：為便于實現靜態虛擬建造過程，需要將已建好的模型元素逐個配置到對應的階段中，這個過程主要使用Navisworks軟件，設置好不同的選擇集以便于模擬建造過程的各個階段。

2）靜態虛擬建造過程：通過模型階段化工作設置的選擇集，使用Navisworks自身的碰撞檢查功能可以快速地實現各階段碰撞的檢查工作，確定每個構件安裝后可能出現的碰撞情況。同時根據各階段的三維模型，技術人員還需自行分析構件安裝移動時的碰撞情況。

3）碰撞各方分析：有了碰撞檢查的結果后，要根據結果進行碰撞分析，逐個調整碰撞部位，每調整一次都要考慮是否需要重新進行碰撞檢查，只有每個碰撞問題得到解決方可進行現場樣板的施工。做完碰撞分析還要形成碰撞各方分析表，以便于交底及碰撞情況追蹤。

3.2.3 樣板的施工及復核

根據碰撞分析及解決方案在現場用全站儀將各部位的三維數據進行施工原位放樣，并用鋼尺測量校核。然后進行一次重點部位的施工過程，并通過此次施工復核碰撞的解決方案是否可行，并最終確定施工工序。

3.2.4 按最終確定的方案施工

在最終確定了施工工序后，我們按如下步驟施工：

（1）按最終確定的方案將模架支設在斜面上，做好構造措施保證模架穩定。通過預留鋼筋地錨，增加傾斜掃地桿，增加抱柱，增加各個方向的剪刀撐的方式提升腳手架的抗滑移和抗傾覆能力，挺高承載力和剛度。

（2）在頂環梁下連續兩層設置回頂腳手架，確保環梁架體和重量不會壓壞下部結構。

（3）按預先做的施工樣板方式安裝鋼結構預埋件、波紋管、鋼筋。

（4）將頂環梁分成20個施工段，應用跳倉法施工混凝土工程，對于傾斜梁做好混凝土施工及養護的組織。做好施工后的混凝土測溫。

（5）按規范和方案進行預應力張拉及封錨。

（6）拆除模架體系。

結語：

BIM技術的發展非常迅猛，利用這項技術在處理3D工作方面的優勢來處理復雜的節點問題，可以很好的幫助提前解決現場施工的技術問題，應該更多的學習掌握這項技術的應用方案，以便于為解決更復雜的進度管理和成本管理問題提供有效的方法。