基于BIM+物探的城市立交橋管網(wǎng)遷改技術(shù)研究

宗 仁 棟

(中鐵交通投資集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530000)

?

基于BIM+物探的城市立交橋管網(wǎng)遷改技術(shù)研究

宗 仁 棟

(中鐵交通投資集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530000)

以南寧市沙井—南站立交項(xiàng)目為例，建立了BIM三維模型，同時(shí)結(jié)合物探技術(shù)，在施工前對(duì)管線遷改進(jìn)行了碰撞檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)了管線之間以及管線與橋梁構(gòu)件之間存在的相互碰撞問題，并提出了優(yōu)化措施，從而避免了返工和對(duì)設(shè)施的破壞，為項(xiàng)目建設(shè)節(jié)省了成本并縮短了工期。

BIM，三維模型，物探技術(shù)，管網(wǎng)

BIM技術(shù)是以構(gòu)筑物三維模型為基礎(chǔ)，并在建模中引入?yún)?shù)化概念，使模型涵蓋了結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營維護(hù)全階段的所有數(shù)據(jù)信息，且將所有信息均用數(shù)字進(jìn)行表達(dá)。通過BIM技術(shù)，一方面可以對(duì)項(xiàng)目建設(shè)各階段提供有力支持，另一方面可以為項(xiàng)目建設(shè)各方提供一個(gè)協(xié)同辦公的平臺(tái)，促進(jìn)信息的交流和傳遞。因此利用BIM在指導(dǎo)項(xiàng)目建設(shè)，以信息化手段實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目精細(xì)化管理方面是十分有利的，本文將重點(diǎn)闡述BIM+物探技術(shù)在城市立交工程管網(wǎng)遷改中的應(yīng)用。

1 工程概況

南寧市沙井—南站立交工程項(xiàng)目為單苜蓿葉與半定向型組合式的三層半全互通立交。主要建設(shè)內(nèi)容包括道路工程、橋梁工程以及附屬排水(雨水、污水)工程、交通工程、照明工程、景觀亮化工程。立交工程包括南站主線、沙井主線、A—H 8條匝道、4條地面輔道、4條掉頭車道、2條人行道。南站大道主線長約1 807.953 m，雙向八車道，設(shè)計(jì)速度80 km/h，位于頂層。沙井大道—那歷路主線長1 524.3 m。匝道最小半徑60 m，8條匝道總長約3 596.073 m，輔道總長約4 716.55 m。

2 BIM模型創(chuàng)建

利用Revit軟件建立各專業(yè)的模型，其中，管網(wǎng)模型的建立引進(jìn)物探技術(shù)。對(duì)南寧市那歷路與金凱西路交叉路口往南方向，南北長約410 m，東西長約410 m的地下管線進(jìn)行探測(cè)。探測(cè)成果包括項(xiàng)目施工范圍內(nèi)各種地下管線，包括給水管道、排水管道、電力電纜、電信電纜、燃?xì)夤艿?、路燈電纜、國防電纜等，并給出各類管線的位置、管徑或斷面尺寸、材質(zhì)、埋深、走向等，并將探測(cè)成果繪制成表。

根據(jù)探測(cè)成果，編制綜合管線圖。根據(jù)物探圖建立BIM模型，以三維的形式將管線路徑、標(biāo)高表現(xiàn)出來，并按照已制定的BIM標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行整理，利用BIM軟件將二維成果三維可視化表達(dá)，達(dá)到間接實(shí)現(xiàn)BIM在地下管網(wǎng)探測(cè)中的應(yīng)用效果。

3 現(xiàn)狀管網(wǎng)的可視化交底及搬遷模擬

3.1 現(xiàn)狀管網(wǎng)碰撞檢測(cè)

根據(jù)已建立的完整的BIM管網(wǎng)模型，利用Navisworks軟件中的數(shù)據(jù)信息處理工具，將各專業(yè)Revit模型導(dǎo)入合并，通過設(shè)置不同的容差值，計(jì)算機(jī)自動(dòng)檢測(cè)和判斷，對(duì)結(jié)構(gòu)、市政管網(wǎng)模型進(jìn)行碰撞檢查。

檢測(cè)發(fā)現(xiàn)上述碰撞問題共117處，將其整理成為《現(xiàn)狀地下管網(wǎng)與橋梁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)碰撞問題匯總表》，重點(diǎn)解決現(xiàn)狀管線與樁基及新建結(jié)構(gòu)的碰撞問題、新建給排水。通過將碰撞問題在橋梁結(jié)構(gòu)施工前解決，減少和避免施工過程中因錯(cuò)誤問題返工，降低工程損失，有效控制工程造價(jià)。對(duì)于碰撞部位，在施工前組織技術(shù)人員可視化交底，可避免在施工過程中對(duì)管線造成破壞。

3.2 遷改方案模擬

通過BIM技術(shù)還可以模擬并確定最佳遷改方案，減少現(xiàn)場管線搬遷次數(shù)和材料浪費(fèi)，提高工作效率。

1)青色的現(xiàn)狀給水管(d=1 200 mm)與南站大道左幅墩柱、右幅樁基產(chǎn)生了碰撞，需要在混凝土結(jié)構(gòu)施工前對(duì)現(xiàn)狀給水管遷改以保證不影響結(jié)構(gòu)施工、正常供水、后期地面道路施工。經(jīng)過多方案比選，我們決定采用如圖1所示遷改方案。

2)當(dāng)橘色的現(xiàn)狀燃?xì)夤艿?d=250 mm)與新建H1匝道0號(hào)、1號(hào)承臺(tái)發(fā)生碰撞?？紤]到承臺(tái)下樁基施工會(huì)損壞現(xiàn)狀燃?xì)夤?，在樁基施工前將該燃?xì)夤苓w改，保證不影響樁基和承臺(tái)施工，同時(shí)需要保證不影響附近沙井大道及G3匝道結(jié)構(gòu)施工。我們將該燃?xì)夤芤淮芜w改至H1匝道和沙井大道中間位置，并對(duì)現(xiàn)場技術(shù)人員進(jìn)行交底。

4 新建管網(wǎng)的虛擬布管和設(shè)計(jì)優(yōu)化

根據(jù)道路工程和給排水工程等專業(yè)提供的設(shè)計(jì)圖紙，利用Revit軟件建立場地模型、道路工程模型，由于管線綜合專業(yè)與其他專業(yè)的側(cè)重點(diǎn)有所不同，故對(duì)于管線以外的模型沒有必要表達(dá)過于復(fù)雜，根據(jù)實(shí)際情況可以省略或簡化其中不重要的模型。為表達(dá)清晰，不同種類的管線采用不同圖層、不同顏色。各種管線還應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置管壁厚度，以免在管線避讓中產(chǎn)生誤差。

利用Navisworks軟件將已建立好的主橋橋梁結(jié)構(gòu)模型、場地道路模型、新建地下管網(wǎng)模型整合在一起，進(jìn)行多階段碰撞分析：

第一階段：利用Navisworks軟件中的數(shù)據(jù)信息處理工具設(shè)置不同的容差值，通過計(jì)算機(jī)自動(dòng)檢測(cè)和判斷，對(duì)全橋的結(jié)構(gòu)、地下管網(wǎng)、道路進(jìn)行碰撞分析，得出碰撞點(diǎn)1 229處；

第二階段：除去已建橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)體碰撞點(diǎn)，排除橋梁樁基與場地道路碰撞點(diǎn)，新建管道與新建檢查井碰撞點(diǎn)，檢測(cè)出碰撞點(diǎn)30處；

第三階段：根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，核對(duì)模型結(jié)構(gòu)與碰撞點(diǎn)信息。統(tǒng)計(jì)表明，大部分碰撞點(diǎn)是新建檢查口連接檢查井支管，施工過程中可以輕松避免，可以不計(jì)入碰撞點(diǎn)范圍內(nèi)。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，最終檢測(cè)出碰撞點(diǎn)共12處。其處理流程如圖2所示。

將檢測(cè)得出的碰撞點(diǎn)以碰撞報(bào)告的形式提交設(shè)計(jì)院。以下是兩個(gè)碰撞點(diǎn)的報(bào)告及其處理方案：

1)油色的W44～W74污水管和黃色的Y117～Y118雨水管產(chǎn)生了碰撞，考慮到雨水管管徑較大，不便于調(diào)整，需要將污水管在雨水管施工前下移或上移。將此問題在平面圖紙上標(biāo)注并記錄，在施工過程中指導(dǎo)解決。

2)油色的W28污水管與黃色的Y21雨水管發(fā)生了相互碰撞。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，可降低W28污水井井底標(biāo)高,并在該部位施工前對(duì)技術(shù)人員進(jìn)行交底。

5 結(jié)語

本文通過將BIM應(yīng)用于沙井—南站立交項(xiàng)目中，結(jié)合物探技術(shù)，有效地解決其在建設(shè)過程中的各種管線碰撞問題，提前將問題優(yōu)化，避免了施工階段返工，從而大大地節(jié)省了施工成本和工期。

BIM技術(shù)的可視化、可操作、可提前預(yù)判的功能特性使其在項(xiàng)目各階段中均能發(fā)揮巨大作用，但由于當(dāng)前BIM技術(shù)并不成熟，項(xiàng)目各方對(duì)BIM精度和功能需求不同，以及受到經(jīng)濟(jì)效益和行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈特性方面的制約，使其并未在建設(shè)行業(yè)中全面推廣開來，這就需要大家不斷地共同努力和探索，完善BIM的應(yīng)用規(guī)范和流程，使得BIM技術(shù)為項(xiàng)目全生命周期中管理高效和效益最大化發(fā)揮其應(yīng)有的功能。

[1] 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.

[2] 楊 科.BIM技術(shù)及其在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].四川建材,2011，5(37):270-271.

[3] 馬少雄，李昌寧,陳存禮，等.BIM技術(shù)在某工程施工管理中的應(yīng)用[J].施工技術(shù)，2016,45(11):126-129.

Study on city interchange pipe network demolition and renovation technologies based on BIM+geophysical prospecting

Zong Rendong

(ChinaRailwayTransportationInvestmentGroupCo.,Ltd,Nanning530000,China)

Taking Nanning Shajing-Southern station interchange project as an example, the paper establishes BIM 3D model. Combining with geophysical prospecting technology, it carries out the collision detection for the pipeline demolition and renovation before the construction, finds out the mutual collision among pipelines and pipeline and bridge components, and finally puts forward optimal measures, so as to avoid rework and facility damage, which has saved cost and shortened construction schedule for the project construction.

BIM, 3D model, geophysical prospecting technology, pipe network

1009-6825(2017)18-0249-02

2017-04-11

宗仁棟(1978- ),男，工程師

TP319

A