高鐵箱梁制梁場(chǎng)模塊化BI M建造關(guān)鍵技術(shù)

張勇

（中鐵十局集團(tuán)第四工程有限公司，南京210049）

1 引言

在國(guó)際上，利用BIM 技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和指導(dǎo)施工已十分普遍，國(guó)內(nèi)的BIM 技術(shù)在鐵路施工中應(yīng)用相對(duì)較少，尤其在高速鐵路制梁場(chǎng)的建設(shè)中。本次關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，不僅實(shí)現(xiàn)了單一梁場(chǎng)的BIM 設(shè)計(jì)和指導(dǎo)施工，更為重要的是利用BIM 數(shù)據(jù)，將施工過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化全面管理，以期在下一梁場(chǎng)建設(shè)中使用，極大地提高制梁場(chǎng)建設(shè)時(shí)的工作效率和標(biāo)準(zhǔn)化水平。

2 項(xiàng)目背景

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，高鐵建造規(guī)模越來(lái)越大，而高鐵制梁場(chǎng)也千差萬(wàn)別：占地、時(shí)間、費(fèi)用、標(biāo)準(zhǔn)等，沒(méi)有相對(duì)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，造成大量浪費(fèi)，時(shí)間和成本無(wú)法準(zhǔn)確把控。為有效解決上述問(wèn)題，通過(guò)采用BIM、云平臺(tái)等技術(shù)手段，對(duì)箱梁制梁場(chǎng)進(jìn)行深化挖掘和研發(fā)。

3 充分調(diào)研

通過(guò)近半年對(duì)鄭萬(wàn)高鐵、濟(jì)青高鐵等多個(gè)在建鐵路的箱梁制梁場(chǎng)的調(diào)查，跨越5 個(gè)省、行程超過(guò)10 000km，收集、整理了多個(gè)不同梁場(chǎng)的資料進(jìn)行研究、分析，同時(shí)也參照了部分在建的鐵路T 梁制梁場(chǎng)。基于項(xiàng)目的基本需求，最終選擇采用組合技術(shù)對(duì)梁場(chǎng)模塊化BIM 建造關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研發(fā)。

通過(guò)國(guó)內(nèi)BIM 技術(shù)的調(diào)查，選擇采用Revit 平臺(tái)進(jìn)行研發(fā)，平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)采用ORACLE 數(shù)據(jù)庫(kù)，平臺(tái)系統(tǒng)采用TOMCAT，開(kāi)發(fā)語(yǔ)言采用JAVA，CAD 在線支持技術(shù)采用自有研發(fā)技術(shù)。

4 建立梁場(chǎng)建立的標(biāo)準(zhǔn)體系

4.1 建立梁場(chǎng)設(shè)計(jì)總體指標(biāo)計(jì)算模型

研制一個(gè)梁場(chǎng)的主要性能參數(shù)計(jì)算模型，用于自動(dòng)生成梁場(chǎng)的設(shè)計(jì)方案。梁場(chǎng)性能計(jì)算模型，主要是梁場(chǎng)開(kāi)始設(shè)計(jì)階段，根據(jù)梁場(chǎng)的制梁數(shù)和架梁工期，計(jì)算新梁場(chǎng)的各種性能參數(shù)，包括梁場(chǎng)基礎(chǔ)、制存梁能力計(jì)算模型、拌和站性能計(jì)算、布料桿、用水計(jì)算、用電量、養(yǎng)護(hù)工藝、道路規(guī)劃模型等。

4.2 建立梁場(chǎng)BIM組件庫(kù)模型

梁場(chǎng)BIM 組件庫(kù)模型包括組件組庫(kù)、組件庫(kù)、區(qū)域庫(kù)、模板庫(kù)。模型建立主要分為以下3 個(gè)步驟：（1）組件及區(qū)域模型實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過(guò)詳細(xì)分析，目前一個(gè)梁場(chǎng)的標(biāo)準(zhǔn)組件主要為67 個(gè)，由各類組件組成的標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域?yàn)?5 個(gè)。（2）組件組建模實(shí)現(xiàn)。組件組是對(duì)組件的分組，系統(tǒng)提供的組件組與組件是一一對(duì)應(yīng)的，也是67 個(gè)。在實(shí)踐過(guò)程中，用戶可以不斷增加組件，將組件并入同一組。（3）梁場(chǎng)模板模型。

4.3 建立梁場(chǎng)組件細(xì)部設(shè)計(jì)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)

BIM 組件建模完成后，在Revit 中需要增加BIM 模型的詳細(xì)結(jié)構(gòu)參數(shù)。針對(duì)梁場(chǎng)的標(biāo)準(zhǔn)組件設(shè)計(jì)每一組件的詳細(xì)結(jié)構(gòu)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。組件參數(shù)表作為CAD 圖紙說(shuō)明的中補(bǔ)充，同時(shí)也為下面的工程量自動(dòng)計(jì)算提供重要支持。

4.4 建立梁場(chǎng)組件任務(wù)、工程量、材料、成本核算標(biāo)準(zhǔn)

針對(duì)每一個(gè)BIM 組件，設(shè)計(jì)一組相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的任務(wù)、工程量及工程量計(jì)算公式標(biāo)準(zhǔn)。建立梁場(chǎng)任務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，在每一個(gè)任務(wù)下建立工程量，根據(jù)工程量的性質(zhì)，編制工程量計(jì)算公式，計(jì)算公式中涉及的可變參數(shù)來(lái)自組件的詳細(xì)參數(shù)。

在公式處理技術(shù)中，由于需要定義外部公式，采用正則表達(dá)式定義外部公式，通過(guò)研發(fā)的公式引擎技術(shù)，自動(dòng)識(shí)別外部公式，將計(jì)算結(jié)果帶入系統(tǒng)。

5 搭建梁場(chǎng)建設(shè)BIM綜合管理平臺(tái)

對(duì)預(yù)制梁場(chǎng)建設(shè)過(guò)程進(jìn)行全過(guò)程管理5D 評(píng)審、施工工期、標(biāo)準(zhǔn)工藝、施工材料、機(jī)械設(shè)備、施工圖紙等進(jìn)行全面管理，管理方法固化，可直接用到下一預(yù)制梁場(chǎng)的快速建設(shè)過(guò)程中。

1）針對(duì)梁場(chǎng)的基礎(chǔ)BIM 模型庫(kù)，對(duì)模型庫(kù)中的模型進(jìn)行新增、刪除和修改，以及完成附屬CAD 詳圖的設(shè)計(jì)。同時(shí)，還需要完成BIM 組件的參數(shù)管理，實(shí)現(xiàn)模型和后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的同步以及模型和云服務(wù)器的數(shù)據(jù)同步任務(wù)。

2）組件模型和后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)組件代碼的前后臺(tái)關(guān)聯(lián)、組件組成區(qū)域時(shí)的模型ID 的同步、Revit 中模型保存時(shí)的設(shè)計(jì)信息和后臺(tái)的同步技術(shù)、Revit 中模型保存于云服務(wù)器的同步技術(shù)。

3）當(dāng)所有BIM 模型在Revit 中處理完畢，模型建模工作完成。建模完成后模型中附帶大量的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，必須在后臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行集中存儲(chǔ)，由于Revit 軟件是一個(gè)單機(jī)版程序，因此，Revit 二次開(kāi)發(fā)中一個(gè)重點(diǎn)就是各個(gè)獨(dú)立的BIM 模型中分散的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的集中存儲(chǔ)。

4）通過(guò)開(kāi)發(fā)的Revit 插件在后臺(tái)的運(yùn)行，已經(jīng)將BIM 模型數(shù)據(jù)自動(dòng)集中到后臺(tái)，后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)集中存儲(chǔ)了所有BIM 組件的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。在平臺(tái)軟件中，利用自動(dòng)收集的BIM 組件數(shù)據(jù)，結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，BIM 云引擎技術(shù)，將Revit 中設(shè)計(jì)生成的模型文件進(jìn)行集中管理。

6 建立梁場(chǎng)的設(shè)計(jì)方案Word 模板，用于輔助生成梁場(chǎng)的設(shè)計(jì)方案

根據(jù)梁場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)模板，建立梁場(chǎng)的設(shè)計(jì)方案Word 模板，用于輔助生成梁場(chǎng)的設(shè)計(jì)方案。為了通過(guò)計(jì)算模型將計(jì)算后的結(jié)果自動(dòng)更新到梁場(chǎng)設(shè)計(jì)方案文檔中，首先，設(shè)計(jì)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)方案Word 文檔模板；然后，在Word 模板中增加標(biāo)簽，用于連接計(jì)算結(jié)果；最后，為了更加利于操作，將文檔按末級(jí)目錄進(jìn)行分組，在末級(jí)目錄中進(jìn)行標(biāo)簽替換和表格數(shù)據(jù)替換。

7 BIM模型能實(shí)現(xiàn)梁場(chǎng)施工進(jìn)度和施工成本的有效管理

BIM 模型關(guān)聯(lián)到工程量、工期等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)梁場(chǎng)施工進(jìn)度和施工成本的有效管理。

1）針對(duì)每一組件模型，建立本組件的建設(shè)工期標(biāo)準(zhǔn)及開(kāi)工條件。這對(duì)每一組件建立標(biāo)準(zhǔn)的組件建設(shè)周期標(biāo)準(zhǔn)，用于梁場(chǎng)進(jìn)度規(guī)劃時(shí)使用。工期規(guī)劃按任務(wù)對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)工期，一般情況下，復(fù)制下來(lái)的工期為原場(chǎng)的工期，開(kāi)始時(shí)間為原來(lái)日期，系統(tǒng)需要在新場(chǎng)開(kāi)工日期的基礎(chǔ)上按每一任務(wù)的開(kāi)工規(guī)則及建設(shè)周期首先自動(dòng)排程，再進(jìn)行部分手工排程。

2）根據(jù)復(fù)制下來(lái)的梁場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)及工程量，進(jìn)行簡(jiǎn)單修改，任務(wù)關(guān)聯(lián)在梁場(chǎng)的組件中，一個(gè)新建梁場(chǎng)通過(guò)BIM 設(shè)計(jì)后，梁場(chǎng)的BIM 組件已達(dá)到設(shè)計(jì)要求，組件中的任務(wù)和工程量跟隨組件也被復(fù)制到本梁場(chǎng)，設(shè)計(jì)人員根據(jù)設(shè)計(jì)要求，修改組件的設(shè)計(jì)詳細(xì)參數(shù)，這時(shí)，新梁場(chǎng)中任務(wù)對(duì)應(yīng)的工程量會(huì)根據(jù)工程量計(jì)算公式自動(dòng)計(jì)算得到。

8 結(jié)語(yǔ)

該技術(shù)研發(fā)降低了技術(shù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)在方案評(píng)審時(shí)采用可視化、立體化評(píng)審，更能夠結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。另外，將時(shí)間和費(fèi)用加入本系統(tǒng)，確保了項(xiàng)目建設(shè)的工期和整個(gè)梁場(chǎng)建設(shè)的成本，做到工期和費(fèi)用心中有數(shù)。實(shí)現(xiàn)了梁場(chǎng)的設(shè)計(jì)和指導(dǎo)施工，將施工過(guò)程進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化管理，適用于目前所有鐵路建設(shè)的箱梁制梁場(chǎng)，已經(jīng)應(yīng)用在魯南高鐵曲阜到菏澤段4 標(biāo)菏澤制梁場(chǎng)、鄆城制梁場(chǎng)、贛深鐵路光明城梁場(chǎng)、京安城際廊坊梁場(chǎng)4 個(gè)梁場(chǎng)，取得了良好的效果，每個(gè)梁場(chǎng)可節(jié)省經(jīng)濟(jì)效益150 萬(wàn)元以上。