BIM技術(shù)在路軌共構(gòu)高架橋梁中的應(yīng)用研究

　　[摘要]：北京新機(jī)場(chǎng)軌道3標(biāo)為“路軌共構(gòu)”高架橋梁結(jié)構(gòu)，針對(duì)該項(xiàng)目獨(dú)特的結(jié)構(gòu)形式和施工難點(diǎn)，在建設(shè)單位的統(tǒng)一部署下，應(yīng)用了BIM技術(shù)，通過(guò)緊密結(jié)合施工工藝、施工場(chǎng)地、進(jìn)度計(jì)劃和資源配置等各方面因素，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目的精細(xì)化管控。首先，通過(guò)BIM與GIS的結(jié)合，精確分析了項(xiàng)目與周邊環(huán)境的位置關(guān)系，為障礙物拆改移提供決策依據(jù)；利用BIM技術(shù)深化結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼筋與鋼絞線模型，優(yōu)化結(jié)構(gòu)鋼筋布置和安裝順序；通過(guò)對(duì)共構(gòu)結(jié)構(gòu)和預(yù)制箱梁的施工過(guò)程進(jìn)行方案模擬和比選，分析各項(xiàng)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，提出了低矮架橋機(jī)的創(chuàng)新方法，并利用BIM技術(shù)模擬了有限空間箱梁架設(shè)的可行性；為達(dá)到在對(duì)項(xiàng)目整體精細(xì)化管控的目的，充分運(yùn)用BIM5D和預(yù)制梁生產(chǎn)加工信息管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了預(yù)制箱梁的生產(chǎn)安排與工程進(jìn)度的有機(jī)結(jié)合。

　　[關(guān)鍵詞]：BIM技術(shù)；共構(gòu)結(jié)構(gòu)；預(yù)制箱梁；架橋機(jī)；有限空間

　　BIM（BuildingInformationModeling）技術(shù)是一種應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)維管理的數(shù)據(jù)化工具。核心是通過(guò)建立虛擬的工程項(xiàng)目三維模型，利用數(shù)字化技術(shù)，為這個(gè)模型提供完整的、與實(shí)際情況一致的信息數(shù)據(jù)。借助這個(gè)包含工程信息數(shù)據(jù)的三維模型，大大提高了建筑工程的信息集成化程度，從而為工程項(xiàng)目的參建各方提供了一個(gè)信息交換和共享的平臺(tái)[1,2]。

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　　1項(xiàng)目背景

　　北京市軌道交通新機(jī)場(chǎng)線定位為快速、直達(dá)、高品質(zhì)的軌道交通專線，設(shè)計(jì)時(shí)速高達(dá)160km/h，南起新機(jī)場(chǎng)北航站樓，北至草橋，全長(zhǎng)41.36公里，是北京市軌道交通路網(wǎng)和新機(jī)場(chǎng)配套設(shè)施的重要組成部分。

　　新機(jī)場(chǎng)軌道3標(biāo)位于北航站樓站—磁各莊站高架區(qū)間，里程樁號(hào)為K16+216~K25+513.40，線路全長(zhǎng)9.3km，其中路軌共構(gòu)段7.9km，非共構(gòu)段1.4km，工程總投資為16.57億元。

　　本項(xiàng)目所指的“路軌共構(gòu)”是新機(jī)場(chǎng)高速公路線位于高架橋的頂層，機(jī)場(chǎng)軌道線位于高架橋下層，高架共構(gòu)結(jié)構(gòu)整體形式為“開(kāi)”字型，如圖1所示。兩側(cè)各有一條輔路，下部為高速配套的綜合管廊。

　　2共構(gòu)高架結(jié)構(gòu)模型建立與模擬優(yōu)化

　　2.1參數(shù)化模型建立

　　本項(xiàng)目結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，但受外部環(huán)境影響因素較大，工程施工過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)設(shè)計(jì)變更，為減少變更對(duì)BIM模型帶來(lái)的影響，采用參數(shù)化設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)模型建立，具體如下：

　?。?）按分部分項(xiàng)工程對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分，分別在Revit中建立族，并對(duì)族幾何截面與位置坐標(biāo)進(jìn)行參數(shù)化，如圖2所示。

　?。?）根據(jù)圖紙信息，在Excel中列出所有結(jié)構(gòu)參數(shù)信息。

　?。?）利用Dynamo編制參數(shù)化程序，如圖3所示。調(diào)用Excel參數(shù)，修改族參數(shù)，實(shí)現(xiàn)快速工程組裝和參數(shù)修改。

　　當(dāng)出現(xiàn)工程變更時(shí)，即可通過(guò)Dynamo參數(shù)化程序調(diào)用更新后的Excel數(shù)據(jù)，一鍵式完成模型的更新。

　　2.2精準(zhǔn)輔助拆改

　　本項(xiàng)目在魏永路南北兩側(cè)有電力方溝、燃?xì)夤芫€、歌華有線等障礙物，影響G202、G203軸下部結(jié)構(gòu)施工，且此部分管線需協(xié)同京雄高鐵橋墩施工，共同制定改移方案。按實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)建立障礙物等環(huán)境模型，準(zhǔn)確反映工程與障礙物空間位置關(guān)系；對(duì)施工過(guò)程中不同階段工況的模擬，得到構(gòu)件施工全周期的占地情況數(shù)據(jù)；與現(xiàn)存管線進(jìn)行碰撞檢查對(duì)比，得到需要改移段落的精確數(shù)據(jù)，為拆改決策提供科學(xué)依據(jù)，如圖4所示。

　　3精細(xì)化施工進(jìn)度管控

　　3.1預(yù)制箱梁精細(xì)化生產(chǎn)進(jìn)度管理

　　針對(duì)本項(xiàng)目478預(yù)制箱梁，開(kāi)發(fā)基于BIM的數(shù)字化預(yù)制梁生產(chǎn)加工信息管理平臺(tái)，包含梁場(chǎng)概況、建設(shè)方案、進(jìn)度管理、文檔管理、工藝動(dòng)畫(huà)、形象進(jìn)度展示六個(gè)模塊，其平臺(tái)框架如圖10所示。

　　平臺(tái)上可根據(jù)梁場(chǎng)的生產(chǎn)能力和工程進(jìn)度計(jì)劃對(duì)預(yù)制箱梁進(jìn)行生產(chǎn)任務(wù)安排。針對(duì)每片箱梁構(gòu)建唯一與之對(duì)應(yīng)的二維碼，動(dòng)態(tài)反應(yīng)箱梁的加工、質(zhì)量檢測(cè)、驗(yàn)收等過(guò)程中的數(shù)據(jù)信息。生產(chǎn)人員通過(guò)手機(jī)APP可掃描二維碼，查詢數(shù)據(jù)信息，包含編號(hào)、樁號(hào)位置、混凝土標(biāo)號(hào)、混凝土方量、生產(chǎn)日期、安裝日期等構(gòu)件信息；也可修改其狀態(tài)信息，包含模板安裝、鋼筋綁扎、張拉、壓降、養(yǎng)護(hù)等，從而做到信息的可追溯性，生產(chǎn)安裝信息時(shí)刻校驗(yàn)，保證了施工質(zhì)量。實(shí)現(xiàn)了全部478片箱梁的生產(chǎn)狀態(tài)、庫(kù)存位置、生產(chǎn)全過(guò)程信息的集成和精細(xì)化的動(dòng)態(tài)管控。

　　3.2項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)精細(xì)化協(xié)同進(jìn)度管理

　　線性工程工作面多，進(jìn)度計(jì)劃起點(diǎn)多，且受外部環(huán)境特別是拆遷影響大，進(jìn)度計(jì)劃在實(shí)施過(guò)程中需要不斷糾偏調(diào)整。針對(duì)進(jìn)度管理的難點(diǎn)，基于BIM技術(shù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃編制、虛擬建造、任務(wù)分解等手段，并結(jié)合Web、手機(jī)APP、3D打印技術(shù)等工具，建立了精細(xì)化進(jìn)度管理的工作流程，如圖13所示。

　　4竣工交付

　　針對(duì)本項(xiàng)目BIM技術(shù)在施工過(guò)程中的應(yīng)用，在項(xiàng)目竣工時(shí)，將設(shè)計(jì)與施工過(guò)程信息，包含深化設(shè)計(jì)信息、各專業(yè)竣工圖、材料規(guī)格、施工質(zhì)量檢驗(yàn)、驗(yàn)收等信息與模型進(jìn)行分類關(guān)聯(lián)掛接，形成了竣工交付模型，輔助建設(shè)單位后期運(yùn)營(yíng)管理[11]，如圖19、20所示。

　　5總結(jié)

　　BIM技術(shù)在基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用尚不完善，本項(xiàng)目BIM技術(shù)應(yīng)用是對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的一次有益嘗試，探索了參數(shù)化建模技術(shù)，模擬、比選、優(yōu)化驗(yàn)證了重難點(diǎn)施工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了預(yù)制構(gòu)件和現(xiàn)場(chǎng)施工全流程的精細(xì)化進(jìn)度管控，保證了工程質(zhì)量，提升了管理效率，為項(xiàng)目的建造過(guò)程提供了有力支撐，交付的竣工BIM模型，為后期運(yùn)營(yíng)管理提供了基礎(chǔ)，也進(jìn)一步梳理并拓寬了BIM技術(shù)在橋梁工程中的作用與價(jià)值。通過(guò)總結(jié)應(yīng)用過(guò)程，形成創(chuàng)新點(diǎn)和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)如下：

　?。?）對(duì)共構(gòu)高架橋梁的下部結(jié)構(gòu)，應(yīng)用Dynamo參數(shù)化編程的方式，可精準(zhǔn)建立對(duì)應(yīng)模型，通過(guò)調(diào)用和修改構(gòu)件族幾何截面與位置坐標(biāo)信息的參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)一鍵式快速組裝與變更；將BIM模型與GIS地形數(shù)據(jù)相結(jié)合，可以精準(zhǔn)測(cè)量、分析其空間位置關(guān)系，有利于拆改移決策，保障工程順利進(jìn)展；在共構(gòu)結(jié)構(gòu)蓋梁施工、箱梁架設(shè)等重難點(diǎn)施工環(huán)節(jié)，通過(guò)利用BIM技術(shù)建立多種施工模型，能夠很好地對(duì)比分析各方案的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；利用施工模擬、碰撞分析對(duì)其施工過(guò)程進(jìn)行仿真和驗(yàn)證，能夠確定實(shí)施方案的可行性，從而為技術(shù)方案的制定提供有力依據(jù)。

　?。?）自主開(kāi)發(fā)的預(yù)制梁生產(chǎn)加工信息管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了預(yù)制箱梁的生產(chǎn)全過(guò)程的精細(xì)化管理，結(jié)合BIM5D協(xié)同管理平臺(tái)，將預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)計(jì)劃與現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度進(jìn)行了有機(jī)結(jié)合，充分利用二維碼、移動(dòng)互聯(lián)和3D打印等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目整體進(jìn)度的精細(xì)化管理。

　?。?）針對(duì)項(xiàng)目應(yīng)用全過(guò)程，在項(xiàng)目竣工時(shí)，結(jié)合Revit和BIM5D軟件的各自優(yōu)點(diǎn)，可以形成集成深化設(shè)計(jì)信息、各專業(yè)竣工圖、材料規(guī)格、施工質(zhì)量檢驗(yàn)、驗(yàn)收情況等信息的竣工交付模型，為運(yùn)營(yíng)管理單位提供技術(shù)支持。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]何關(guān)培.“BIM”究竟是什么[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2010，2（3）：111-117.

　　[2]何關(guān)培，黃錳鋼.十個(gè)BIM常用名詞和術(shù)語(yǔ)解釋[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2010，2（2）：112-117.

　　[3]曹少衛(wèi)，王偉，楊志強(qiáng)等.基于BIM集成管理平臺(tái)的房地產(chǎn)項(xiàng)目協(xié)同建設(shè)研究[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2019，11（2）：59-69.

　　[4]魏世橋，何洋.基于BIM技術(shù)的項(xiàng)目管理平臺(tái)研究及應(yīng)用[J].水運(yùn)工程，2018,（8）:113-117.

　　[5]陳一鑫馬少雄徐宏.BIM技術(shù)在既有鐵路車站站改工程施工階段的應(yīng)用研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2018，62（8）：123-126,147.

　　[6]劉足，許福，彭良忠等.BIM技術(shù)在某項(xiàng)目結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2018，10（1）：37-42.

　　[7]楊科，康登澤，車傳波等.基于BIM的碰撞檢查在協(xié)同設(shè)計(jì)中的研究[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2013，5（4）：71-75，98.

　　葉錦華，鄧博，張濤，王夢(mèng)筱，李昊

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