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BIM技术在高速公路互通式立交施工中的应用

作者:未知

  摘要:高速公路互通式立交施工面临施工组织复杂、安全质量管理困难、施工技术难度高等难题,BIM技术的三维可视化、信息协同共享、全生命周期管理等优势能够有助于解决上述問题。以贵州三穗至施秉高速公路互通式立交工程为例,介绍了BIM技术在精细建模、模型渲染、施工仿真、进度模拟、工程量统计、方案优化和协同管理等方面的应用,有效节约了管理成本、缩短了施工工期、解决了技术难题,实现了立交工程的信息化施工。
  Abstract: The construction of expressway interchange is faced with such problems as complicated construction organization, troublesome safety and quality management, and high-difficult construction technology. BIM technology has the advantages of three-dimensional visualization, information collaborative sharing, life cycle management and so on, which can help to solve the above problems. Taking the interchange project of Sansui-Shibing Expressway in Guizhou as an example, this paper introduces the application of BIM technology in fine modeling, model rendering, construction simulation, progress simulation, engineering quantity calculation, scheme optimization and collaborative management, which effectively saves management cost, shortens construction period, solves technical problems, and realizes the informatization construction of interchange project.
  关键词:立交工程;BIM技术;施工仿真;信息化施工
  Key words: interchange engineering;BIM technology;construction simulation;informatization construction
   中图分类号:TU17                                          文献标识码:A                                  文章编号:1006-4311(2019)17-0274-03
  0  引言
  高速公路建设管理中涉及各种各样的数据且呈动态变化,传统的统计和计算手段难以提供及时准确的数据,对工程建设和管理十分不利[1]。高速公路项目路线长、工程体量大、对周边环境影响大、施工组织复杂,有必要采用更多的先进技术手段解决各种难题[2]。BIM技术具有可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性等优势,能够对高速公路全生命周期进行动态模拟,可以实现高速公路建设中信息资源的共享,从而大幅度提高工程建设管理的信息化水平和工程管理效率,有利于推动高速公路工程的发展,具有显著的经济效益和社会效益[3, 4]。
  1  工程简介
  1.1 项目概况
  本项目属于三穗至施秉高速公路,是贵州“678网”规划中“四联”天柱—三穗—镇远—施秉—黄平的重要组成部分,羊满哨互通是三施高速上一段重要的立体式交叉互通立交枢纽,设计时速60km/h,互通区设有桥梁6座,全长1185米,占地面积约50000m2。互通匝道桥设计采用预制T梁和现浇箱梁架设。
  1.2 项目重点与难点
  ①施工质量与安全管理难度大。项目本身对施工质量要求高,涉及施工专业、队伍和机械多,影响施工质量与风险因素多,质量安全控制难。
  ②项目环境复杂施工组织难度大。立体交叉节点施工,工区场地狭窄,工期紧张,山区地形地质复杂,工程建设困难。
  ③工期紧、进度控制与管理难。项目工期紧张,做好施工进度管理,科学安排机械进场材料周转使用,劳动力资源组织等都需要合理准确的数据支撑。
  ④施工技术难度大。上跨既有通行高速、涉及旧桥拼宽、建筑形态复杂,节点施工技术难度大。
  BIM技术的三维可视化、信息实时共享、多维协同管理等优势能够有助于解决上述难题。
  2  BIM整体实施方案
  根据前期编制的项目BIM策划,对工程进行细化。在明确建模细则前提下,于规定的时间内安装建模细则把模型建立并完善,汇总到BIM施工协同平台中,对项目进行全面管控。最终把各方面数据汇总到公司PM管控平台上,方便决策层的监管与决策。
  3  BIM技术应用   3.1 模型建立
  3.1.1 协同建模
  本工程采用Autodesk Revit中的活动工作集的方式进行协同建模。建模初期首先由项目BIM负责人组织统一建立工作共享中心,对相应的子项进行不同程度的划分,创建不同的工作组。其次对各小组的工作进行明确的分工,做到各司其职。最后通过工作集的方式实现一个中心文件,多个本地文件,达到双向、同步更新,最终实现多专业的内部协调及单体的内部协调。
  3.1.2 BIM构件三级分类嵌入式族
  建立了本项目BIM构件三级分类嵌入式族,包括上部结构、下部结构、附属设施,确保模型完整性、准确性、合规性,以进行总装合模。
  3.1.3 生成渲染图
  根据设计图纸生成3D渲染模型,实现BIM模型先行,用以指导精确施工。
  3.2 施工工艺仿真与工程进度四维模拟
  工程项目虚拟建造,对重要施工工艺和整体工程进度四维仿真模拟,将施工现场3D模型与施工进度实时链接,让工人直观查看工程施工过程和完成前后的情况,减少很多不易察觉的设计和施工缺陷,从源头上控制施工安全、进度,以避免重大事故发生。
  3.3 设计和测量数据复核
  当设计数据和测量数据出现误差时,容易给桥梁施工带来非常大的技术风险,利用BIM模型数据快速便捷地对构件设计尺寸数据进行校核,也可以对测量标高数据进行符合。有效避免施工风险。
  3.4 基于BIM的钢筋数字化加工与制作
  利用BIM模型导出桥梁墩柱钢筋笼精确尺寸模型和完整的分节加工下料单,再导入钢筋加工厂的智能数控加工设备,实现钢筋笼工厂化和数字化预制加工制作。实现避免材料浪费,提高加工精度。
  3.5 工程量统计
  对预制T梁、盖梁等桥梁重要构件的钢筋、砼等主材用量生成工程量清单,确定钢筋采购时不同型号长度数量比例,优化钢筋下料及断料,便于工程量统计与结算。
  3.6 碰撞检查与方案优化
  根据设计图纸建立模型,通过NK进行碰撞审图,发现互通交叉处上跨新建匝道桥墩柱与既有桥面发生图纸碰撞。和设计单位沟通后变更后的图纸:对原有墩位平面坐标进行调整、优化了设计方案,并对变更图纸进行建模检查核实。
  互通立交枢纽工程的土建、钢筋等冲突非常多,通过运用BIM模型、系统进行虚拟排布,事先排除施工隐患,对设计图纸进行三维审核,提高与设计方交涉效率,规避空间冲突与碰撞,有效防止施工返工。
  3.7 5D协同管理
  以集成全土建模型为基础,结合BIM协同平台,通过移动端采集数据,建立现场质量与安全隐患及检查记录等数据资料,使BIM模型关联施工过程管控,实现施工的质量安全的可视化和精细化闭环管理。
  结合BIM协同平台,自动形成整个项目的实际进度计划图,对项目周、月进度计划进行科学安排和调整,提高进度管控力度,合理组织安排下阶段施工所需材料、资金与劳动力等资源。
  4  结语
  本文将BIM技术应用于实际工程中,通过建立高速公路互通式立交施工的BIM精细模型,实现施工工艺仿真与工程进度四维模拟,利用工程统计及碰撞检查等手段达到了精确控制材料用量和方案优化的目的,形成了基于BIM技术的协同管理平台。下一阶段,我们将利用BIM云平台,结合GIS,形成智慧公路建设,对高速公路的基础设施、功能机制进行全方位的数字采集和处理,形成具有高速公路的地理、资源、生态环境、人口、经济、社会信息等复杂系统的数字化、网络化的强大功能,用于辅助决策的效果预演和对未来发展预测的技术系统。BIM技术在高速公路工程中的应用价值正在不断被挖掘,这将有利于促进现有生产力方式和管理模式的改变,推动高速公路工程朝着信息化、智能化的方向发展。
  参考文献:
  [1]张明.基于BIM的高速公路施工管理信息化研究[J].市政技术, 2015,33(04):190-194.
  [2]严丽娟.建筑信息模型(BIM)在高速公路項目管理中的应用研究[D].长江大学,2016.
  [3]董君,王志赫.高速公路工程建设中对BIM技术的应用实践[J].公路工程,2017,42(04):1-3,20.
  [4]贾世杰,徐结明.BIM技术在全互通立交桥建设中的应用[J].科技与创新,2018(24):37-39,42.
  作者简介:周浩文(1993-),男,江西丰城人,助理工程师,硕士研究生,研究方向为道路与桥梁工程;何永鑫(1994-),男,瑶族,湖南永州人,助理工程师,本科生,研究方向为工程管理。
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