BIM技術(shù)在轉(zhuǎn)體橋跨越營(yíng)業(yè)線中的創(chuàng)新應(yīng)用

張 東 青

(中鐵三局集團(tuán)有限公司，山西 太原 030001)

1 項(xiàng)目背景

1.1 項(xiàng)目概況

新建太原至焦作鐵路工程TJZQ-1標(biāo)段晉中特大橋起訖里程為DK8+099.03～DK38+539.57，正線長(zhǎng)度約30.44 km。線路級(jí)別為客運(yùn)專線，雙線，設(shè)計(jì)速度目標(biāo)值250 km/h，線間距4.6 m。鋪設(shè)無(wú)縫線路，鋼軌60 kg/m。晉中特大橋在DK21+554處與既有鐵路交叉，采用60 m+100 m+60 m連續(xù)梁方式跨越，橋位處既有鐵路共有3股道，分別為太中銀上、下行線均為既有鐵路，西南環(huán)線下行線、上行線。連續(xù)梁上跨鐵路處與既有鐵路交叉里程為K975+150，交角40.18°。梁部施工方法采用懸臂法澆筑施工，橋梁轉(zhuǎn)體長(zhǎng)度為98 m，采用平轉(zhuǎn)法施工，轉(zhuǎn)角約35°，轉(zhuǎn)體重量約為8 800 t，轉(zhuǎn)體墩號(hào)為405號(hào)、406號(hào)墩，基礎(chǔ)均采用鉆孔樁基礎(chǔ)，承臺(tái)均采用雙層承臺(tái)，墩身采用圓端形實(shí)體橋墩，墩身坡度為50∶1，405號(hào)墩墩高為21 m，406號(hào)墩墩高21.5 m。合龍段利用埋入梁體的鋼殼封閉施工。

1.2 項(xiàng)目難點(diǎn)

1)跨太中銀及西南環(huán)線既有鐵路施工，技術(shù)要求及安全風(fēng)險(xiǎn)高，是本橋施工重難點(diǎn)工程。

2)晉中特大橋405號(hào)墩、406號(hào)墩為深基坑轉(zhuǎn)體橋梁，施工作業(yè)面受限制，施工難度大。

3)合理組織策劃轉(zhuǎn)體方案，確保在封鎖期間內(nèi)將梁體轉(zhuǎn)體到位，保護(hù)轉(zhuǎn)體鋼盒與營(yíng)業(yè)線接觸網(wǎng)距離處于安全狀態(tài)，保證施工期間不對(duì)接觸網(wǎng)造成損傷。

4)焊接中間段鋼盒過程中做好各項(xiàng)保護(hù)措施，防止對(duì)接觸網(wǎng)及鐵路防護(hù)柵欄造成損壞。

2 BIM技術(shù)在轉(zhuǎn)體橋跨越營(yíng)業(yè)線中的創(chuàng)新應(yīng)用

2.1 轉(zhuǎn)體連續(xù)梁橋BIM模型快速輕量化建模創(chuàng)新應(yīng)用

根據(jù)連續(xù)梁轉(zhuǎn)體橋變截面、跨度大、結(jié)構(gòu)異形等施工特點(diǎn)，根據(jù)Revit軟件自身具有強(qiáng)大的曲線、曲面和空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力，對(duì)復(fù)雜形體和大規(guī)模建模能力、表性能力和信息化管理能力都比傳統(tǒng)的軟件更有優(yōu)勢(shì)，能夠直觀反映橋梁空間幾何構(gòu)造和內(nèi)部細(xì)致構(gòu)造，能夠快速得到精準(zhǔn)的輕量化的BIM模型。使用Autodesk Revit快速建立橋梁工程精準(zhǔn)的參數(shù)化BIM模型，并能將其導(dǎo)入到Naviskorks中進(jìn)行橋梁構(gòu)件空間碰撞檢測(cè)、4D進(jìn)度模擬以及復(fù)雜節(jié)點(diǎn)施工預(yù)演等分析處理，同時(shí)也能在Naviskorks中進(jìn)行輕量化的BIM模型空間可視化漫游。

2.2 BIM技術(shù)在鄰近營(yíng)業(yè)線路高水位深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的創(chuàng)新應(yīng)用

新建太焦高鐵晉中特大橋405號(hào)～406號(hào)墩，鄰近營(yíng)業(yè)線太中銀鐵路及西南環(huán)線，橋墩為轉(zhuǎn)體連續(xù)梁主墩，承臺(tái)距離營(yíng)業(yè)線墩身分別為5.66 m和5.47 m，基坑開挖深度7.7 m，因橋梁施工中承臺(tái)距離營(yíng)業(yè)線位置較近，而基坑位于富水淤泥質(zhì)不良地質(zhì)，為確保承臺(tái)安全快速施工，采用BIM技術(shù)建立結(jié)構(gòu)模型，為有效避免施工人員對(duì)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)理解不透徹造成的施工錯(cuò)誤，有效加快工程施工速度。采用BIM三維可視化模型對(duì)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工進(jìn)行技術(shù)交底，有效加快工程施工速度。

2.3 BIM技術(shù)在承臺(tái)水平轉(zhuǎn)體球鉸精確安裝和精測(cè)中的創(chuàng)新應(yīng)用

為快速精準(zhǔn)安裝球鉸，針對(duì)以往施工技術(shù)人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工人技術(shù)交底不清的情況，通過采用BIM技術(shù)對(duì)球鉸安裝過程進(jìn)行三維施工動(dòng)態(tài)模擬交底，這樣將復(fù)雜的施工工藝工序更加生動(dòng)形象的展現(xiàn)給現(xiàn)場(chǎng)操作工人，有效解決了技術(shù)員與操作工人的溝通障礙，確保了關(guān)鍵工藝工序的質(zhì)量。

轉(zhuǎn)體橋球鉸加工及精確安裝施工的關(guān)鍵技術(shù)是基于BIM技術(shù)的下球鉸定位架和滑道定位架的精準(zhǔn)加工和精確安裝，然后借助BIM模型中的坐標(biāo)和高程經(jīng)過與設(shè)計(jì)圖紙和現(xiàn)場(chǎng)大地坐標(biāo)系進(jìn)行對(duì)接關(guān)聯(lián)，對(duì)下轉(zhuǎn)盤球鉸的中心、標(biāo)高、平整度進(jìn)行精測(cè)以及滑道頂面高程進(jìn)行精測(cè)，確保了轉(zhuǎn)體橋球鉸安裝的精準(zhǔn)度。

轉(zhuǎn)體橋施工中轉(zhuǎn)動(dòng)體系的精準(zhǔn)定位是決定轉(zhuǎn)體施工的重要因素，將BIM技術(shù)應(yīng)用在測(cè)量技術(shù)，測(cè)量人員可根據(jù)構(gòu)筑物特點(diǎn)選擇主次控制點(diǎn)和監(jiān)控點(diǎn)，提取相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量定位。既快捷又準(zhǔn)確,提高了測(cè)量工效。

2.4 BIM技術(shù)在連續(xù)梁掛籃VR安全體驗(yàn)中的創(chuàng)新應(yīng)用

轉(zhuǎn)體橋掛籃安裝風(fēng)險(xiǎn)性系數(shù)較高，為提高掛籃安裝速度，確?，F(xiàn)場(chǎng)施工安全，預(yù)先對(duì)掛籃三維立體拼裝，通過應(yīng)用BIM三維可視化功能，細(xì)部剖分掛籃構(gòu)件，觀察構(gòu)件內(nèi)部形式，并分析掛籃各部位型鋼參數(shù)、梁柱節(jié)點(diǎn)加固方式，確保施工人員明確掛籃施工工藝流程，大大提高施工技術(shù)交底效率，加快施工速度；采用基于BIM技術(shù)的連續(xù)梁掛籃VR安全體驗(yàn)技術(shù)(見圖1)，提升了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的安全意識(shí)，確保了掛籃平穩(wěn)安全走行，提高了掛籃作業(yè)的安全度。

2.5 BIM技術(shù)在大噸位橋梁轉(zhuǎn)體施工中的創(chuàng)新應(yīng)用

新建太焦鐵路轉(zhuǎn)體橋主橋采用平轉(zhuǎn)法施工，轉(zhuǎn)體連續(xù)梁轉(zhuǎn)體重量約8 800 t，轉(zhuǎn)體位置位于承臺(tái)，下承臺(tái)與上承臺(tái)分離，其間埋設(shè)鋼球鉸，上下球鉸間設(shè)四氟滑片，上層承臺(tái)作為上轉(zhuǎn)盤逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)35°，上轉(zhuǎn)盤內(nèi)埋設(shè)12根15.2 mm鋼絞線，通過埋設(shè)在下層承臺(tái)對(duì)角的牽引反力座通過穿心式連續(xù)千斤頂牽引拉動(dòng)。當(dāng)梁體施工至13號(hào)段，將遮板、擋砟墻、豎墻、排水管施工完成后，對(duì)梁體進(jìn)行稱重、配重、試轉(zhuǎn)、正式轉(zhuǎn)體、精確定位，轉(zhuǎn)體完成后焊接合龍段N4鋼殼開口段，轉(zhuǎn)盤封固，最后進(jìn)行邊跨及中跨合龍段施工。由于轉(zhuǎn)體施工危險(xiǎn)性系數(shù)較高，為保證轉(zhuǎn)體橋施工工期安全可控，將轉(zhuǎn)體橋施工進(jìn)度計(jì)劃與模型結(jié)合，采用Navisworks對(duì)全橋轉(zhuǎn)體施工過程進(jìn)行模擬，并制定相應(yīng)措施，有效卡控施工工期，確保了轉(zhuǎn)體橋安全施工。

2.6 BIM技術(shù)在中跨鋼殼合龍施工中的創(chuàng)新應(yīng)用

新建太焦鐵路轉(zhuǎn)體連續(xù)梁合龍段采用鋼殼施工，為確保合龍段鋼殼快速加工，采用BIM技術(shù)對(duì)加工廠家和現(xiàn)場(chǎng)組裝人員進(jìn)行技術(shù)交底，通過分析鋼殼每個(gè)關(guān)鍵構(gòu)件，導(dǎo)出構(gòu)件的平、立、剖視圖，有效加快鋼殼構(gòu)件加工速度；同時(shí)，為確保鋼殼在合龍段快速安裝施工，利用鋼殼三維可視化模型(見圖2)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安裝工人進(jìn)行可視化技術(shù)交底，通過工程實(shí)際應(yīng)用，大大加快了合龍段施工速度，保證了既有線安全運(yùn)營(yíng)。

3 結(jié)語(yǔ)

本技術(shù)貫穿于轉(zhuǎn)體橋施工各個(gè)重要施工階段，消除了安全隱患，加快了合龍段施工速度，提高了轉(zhuǎn)體的精準(zhǔn)度，并保證了多條既有線的運(yùn)營(yíng)安全，為以后高鐵轉(zhuǎn)體橋精確精準(zhǔn)安全施工提供參考。