BI M技術(shù)在不等跨獨塔鋼箱梁斜拉橋轉(zhuǎn)體施工中的應(yīng)用

秦定松

(中鐵一局集團橋梁工程有限公司，重慶401121)

1 工程概況

襄陽市東西軸線是襄陽城市“一心四城”的空間布局結(jié)構(gòu)中聯(lián)系樊城與東津新城中心區(qū)最為便捷的交通大通道。本項目為清河路段東西軸線上跨鐵路橋工程，橋位處鐵路線為直線段，與既有鐵路交角為90°。主橋孔跨布置為（60+90）m獨塔鋼箱梁斜拉橋，采用蓋梁跨中轉(zhuǎn)體施工工藝。鋼箱梁為等高箱梁，梁高3.01 m，箱梁頂寬34.5 m，底寬13.32 m。橋塔為矩形鋼結(jié)構(gòu)箱梁截面，高35 m，尺寸為5.04 m×2.80 m。墩身采用門式墩結(jié)構(gòu)，其橫梁為預(yù)應(yīng)力橫梁，采用分離式承臺。轉(zhuǎn)體系統(tǒng)采用鋼球鉸，噸位為6 000 t。斜拉索為單索面單排索的布置，主跨、邊跨均布置9根斜拉索，縱向非對稱布置，塔端為錨固端錨具，梁端為張拉端錨具[1]。

2 BI M技術(shù)簡述

BIM技術(shù)是以三維模型為基礎(chǔ)，提供多接口數(shù)據(jù)平臺，完成全周期各方數(shù)據(jù)集成，賦予三維模型除幾何信息以外的參數(shù)、成本、進度等更多的數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)全周期的管理需要。所以BIM技術(shù)的核心在信息集成，而非模型建立；在信息使用，而非模型使用。

施工階段是工程項目一個重要的實施階段，是實現(xiàn)設(shè)計意圖、完善模型信息的關(guān)鍵階段。近年來，BIM技術(shù)在橋梁施工階段的主要應(yīng)用多為數(shù)字化三維建模、場地布置、圖紙審核、動畫展示、碰撞檢測等技術(shù)應(yīng)用。本項目通過建立三維數(shù)字模型，結(jié)合BIM管理平臺實現(xiàn)項目BIM技術(shù)及管理應(yīng)用，強化了前期策劃及過程管控，更好地輔助項目做好施工管理工作。

項目前期通過建立BIM三維數(shù)字模型，并合理匹配工程進度計劃、過程管理目標(biāo)等信息，過程中通過BIM管理平臺及時反饋施工進度、安全、質(zhì)量等信息，實現(xiàn)信息收集及過程管控。在技術(shù)應(yīng)用階段主要是建立三維模型輔助圖紙審核、三維可視化交底、施工工藝模擬、方案比選、碰撞檢查[2]等實現(xiàn)橋梁施工過程中的建筑信息可視化表達(dá)、施工工序優(yōu)化、增加溝通效率、明確施工控制要點及風(fēng)險點。過程中借助BIM管理平臺的問題反饋、點對點整改、進度預(yù)警等實現(xiàn)過程安全、質(zhì)量及進度管控、預(yù)警，實時形成項目管理數(shù)據(jù)整合，更好地指導(dǎo)項目施工安排及決策。

3 BI M技術(shù)應(yīng)用

通過BIM技術(shù)實現(xiàn)橋梁施工階段數(shù)據(jù)信息的可視化，能夠有效避免施工前的各項隱患，直觀展示施工過程各環(huán)節(jié)的關(guān)鍵信息，充分實現(xiàn)模型信息技術(shù)優(yōu)化施工方案過程，同時能有效地促進工程項目形象化的發(fā)展。橋梁施工模型如圖1所示。

圖1 橋梁施工模型

3.1 輔助圖紙審核

本橋箱梁及橋塔均采用鋼結(jié)構(gòu)加工制造，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計圖紙易產(chǎn)生構(gòu)件位置交叉沖突。運用BIM技術(shù)建立三維精細(xì)化模型，模擬節(jié)段劃分、構(gòu)件組拼，通過碰撞檢查找到存在交叉沖突的構(gòu)件，如圖2所示，發(fā)現(xiàn)圖紙交叉問題60處，有效地避免了鋼梁制造加工錯誤、返工等問題，避免材料浪費，節(jié)約工期。

圖2 構(gòu)件交叉沖突

3.2 碰撞檢查

本橋采用蓋梁墩頂轉(zhuǎn)體，蓋梁荷載較大，設(shè)計有預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力管束的精確定位直接影響結(jié)構(gòu)受力。運用BIM技術(shù)建立蓋梁混凝土、鋼筋及預(yù)應(yīng)力管束模型，并在碰撞軟件中精確組拼，生成節(jié)點位置3D碰撞報告。積極將問題反饋至設(shè)計單位修正，合理優(yōu)化鋼筋、預(yù)應(yīng)力布置，確保結(jié)構(gòu)受力滿足設(shè)計要求。

3.3 三維可視化交底

運用BIM三維模型對細(xì)部結(jié)構(gòu)進行可視化展示，如圖3所示。增加現(xiàn)場作業(yè)人員的溝通效率，快速高效高質(zhì)量地完成技術(shù)交底工作。

圖3 鋼結(jié)構(gòu)拼裝線型調(diào)整構(gòu)造

3.4 施工工藝模擬

本項目鋼結(jié)構(gòu)拼裝工位距離既有營業(yè)線僅3.8 m，同時地下有既有污水、通信、燃?xì)狻㈦娏Φ裙芫€及泵站、車庫等設(shè)施，周邊環(huán)境較為復(fù)雜、場地狹小，大噸位鋼結(jié)構(gòu)吊裝安全風(fēng)險高。運用BIM技術(shù)模擬現(xiàn)場施工條件、節(jié)段及機械，展示機械進出、站位及吊裝工況，如圖4所示。比選確認(rèn)機械選型、最不利工況吊裝等，超前模擬施工過程，明確重點及難點，從而更好地指導(dǎo)現(xiàn)場實施。

圖4 吊機吊裝施工過程模擬

4 BI M管理應(yīng)用

基于公司自有BIM平臺進行管理應(yīng)用，通過進度計劃、安全質(zhì)量閉合環(huán)路、物料清單分析、二維碼信息管理實現(xiàn)過程可視化數(shù)據(jù)信息充分應(yīng)用，有效提升施工過程精細(xì)化管理水平。

4.1 進度管理

依據(jù)既定施工計劃，在平臺導(dǎo)入施工計劃，過程中通過手機端實時輸入現(xiàn)場完成情況，平臺自動生成日、周、月、季度等完成情況，并與進度計劃對比，適時推送至主要管理人員手機端，即時掌握現(xiàn)場施工進度滯后或正常等情況，幫助項目管理人員更好地做決策。

4.2 安全質(zhì)量管理

BIM模型按橋梁分部分項工程、施工節(jié)段劃分單元，形成單元庫，并掛接至手機端。平臺內(nèi)置安全質(zhì)量檢查記錄表，現(xiàn)場管理過程中發(fā)現(xiàn)問題后，按施工部位拍照上傳，描述問題后指定專人限期整改。由專人完成整改后，平臺提示項目管理人員驗收整改情況，形成安全質(zhì)量管理閉合，更好地把控現(xiàn)場施工安全質(zhì)量。同時平臺自動生成周、月、季度等問題庫，警示教育。

4.3 物料清單分析

項目管理人員在手機端錄入物料收發(fā)記錄，對物料收發(fā)料明細(xì)分析、匯總分析，即時動態(tài)更新，客觀、真實、準(zhǔn)確地反映收發(fā)料情況，按時間、材料、供應(yīng)商、來源、偏差等多視角組合分析，支撐實際采購、實際到貨、實際發(fā)料分析，為采購計劃、資金計劃、用料安排、工程進度等提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)支持。

4.4 二維碼管理

在BIM平臺對構(gòu)件信息采集自動生成二維碼，擺放至相應(yīng)位置，結(jié)合場地漫游功能，直觀地展示構(gòu)件參數(shù)、施工時間等信息。

5 結(jié)語

通過將BIM技術(shù)應(yīng)用于襄陽市東西軸線道路工程上跨鐵路橋，消除了鋼梁復(fù)雜構(gòu)件的沖突問題、確保了轉(zhuǎn)體球鉸安裝精度、為狹小空間下鋼結(jié)構(gòu)的精確吊裝提供參考依據(jù)、避免鋼筋與預(yù)應(yīng)力管束碰撞導(dǎo)致返工帶來的人、材、機等資源的浪費，全面提高了項目的施工質(zhì)量和安全管理水平，在BIM技術(shù)的成功應(yīng)用下，實現(xiàn)了全國首創(chuàng)全鋼獨塔非對稱斜拉橋蓋梁墩頂精度吊裝及轉(zhuǎn)體，同時取得了良好的社會效益及經(jīng)濟效益。