BIM技術(shù)在下承式鋼管混凝土異形系桿拱大橋中的應(yīng)用

張 勇 勇

(陜西建工機(jī)械施工集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710032)

BIM是當(dāng)前工程建設(shè)行業(yè)中炙手可熱的技術(shù)，正以勢(shì)如破竹之勢(shì)席卷整個(gè)工程建設(shè)行業(yè)，引起一場(chǎng)信息化數(shù)字革命。 隨著國(guó)內(nèi)BIM猛烈的發(fā)展，如今BIM在整個(gè)工程建設(shè)行業(yè)的應(yīng)用已無(wú)處不在并已貫穿到了設(shè)計(jì)、施工以及后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)的方方面面。

BIM技術(shù)的應(yīng)用可為大型或者復(fù)雜橋梁工程提高設(shè)計(jì)與施工的效率和效益，能為我們提高工作效率，加快施工進(jìn)度、縮短施工工期、節(jié)約成本，項(xiàng)目越大效果越明顯，一般而言地理位置以及水文地質(zhì)情況比較復(fù)雜，跨度比較大是橋梁工程特點(diǎn)。通過(guò)BIM技術(shù)應(yīng)用可以減少設(shè)計(jì)變更，優(yōu)化施工順序，提高施工質(zhì)量,借助BIM模型，管理者和工作人員可以優(yōu)先找到洞口，并且節(jié)省時(shí)間，這樣能夠更好地進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估工作，并且科學(xué)地制定應(yīng)對(duì)策略，以便在BIM模型中進(jìn)行布置，完善安全防護(hù)工作。

1 工程概況

工程位于酒泉市酒銀路跨北大河處，本橋設(shè)計(jì)為2-85.8 m下承式鋼管混凝土異形系桿拱橋，橋梁面積6 389 m2。橋梁采用2跨(清水區(qū)，洪水區(qū))簡(jiǎn)支異型系桿拱，跨徑組合為2-85.8 m，橋梁總長(zhǎng)220.31 m，寬度29 m。橋梁結(jié)構(gòu)形式為L(zhǎng)p=80 m鋼管混凝土異形系桿拱結(jié)構(gòu)，主拱肋為偏態(tài)異型拱，啞鈴型截面；吊桿間距5 m，全橋共設(shè)吊桿26對(duì)，系桿采用預(yù)應(yīng)力混凝土邊箱梁結(jié)構(gòu)。橋梁采用先梁后拱的施工方法，梁部混凝土澆筑及拱肋搭設(shè)依托于支架完成。清水區(qū)采用碗扣式滿堂腳手支撐體系，洪水區(qū)采用條型基礎(chǔ)+鋼管柱+貝雷架支撐體系。橋墩采用實(shí)體板式墩，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，橋臺(tái)為U型臺(tái)配擴(kuò)基、樁柱臺(tái)配鉆孔樁基礎(chǔ)。

2 BIM在大橋施工過(guò)程中的應(yīng)用

1)場(chǎng)地布置優(yōu)化。

最近幾年，施工技術(shù)的飛速發(fā)展推動(dòng)了建筑行業(yè)的進(jìn)步，而在施工過(guò)程中，項(xiàng)目的組織協(xié)調(diào)能力愈加凸顯。但是由于施工現(xiàn)場(chǎng)以及周圍的環(huán)境比較復(fù)雜，場(chǎng)地有限，基坑的深度不能夠保持一致，這使得施工現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)面積過(guò)大，而且會(huì)出現(xiàn)一定的高度差，不利于整體平面的布局和規(guī)劃。通過(guò)應(yīng)用BIM技術(shù)，將施工現(xiàn)場(chǎng)中的所有元素以直觀立體的形象展示出來(lái)，這樣可以做到一目了然、整齊劃一。另外，BIM技術(shù)還涉及場(chǎng)地的轉(zhuǎn)換以及施工的分段等內(nèi)容，并且能夠及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，減輕了人工操作的負(fù)擔(dān)。至于場(chǎng)地的使用問(wèn)題，應(yīng)用BIM技術(shù)，可以最大限度地利用已有的場(chǎng)地，并且循環(huán)使用，不會(huì)產(chǎn)生額外費(fèi)用，降低了施工成本。

2)方案優(yōu)選和可視化交底。

需要注意的是，BIM技術(shù)可以將設(shè)計(jì)師們?cè)O(shè)計(jì)的施工方案進(jìn)行模擬演示，形成3D效果圖，這樣方便工程管理人員將各個(gè)方案的設(shè)計(jì)效果進(jìn)行對(duì)比，并且結(jié)合實(shí)際情況，選擇恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)方案。可以說(shuō)，BIM技術(shù)能夠?yàn)橄嚓P(guān)的決策提供科學(xué)和可靠的依據(jù)，并且將施工方案與施工成本相聯(lián)系，搭建起施工模型，實(shí)時(shí)展示施工過(guò)程，方便施工人員確定方案的可行性，從而減低施工風(fēng)險(xiǎn)，提高施工效率。值得一提的是，BIM技術(shù)搭建的施工模型也是施工方和監(jiān)理人員以及開發(fā)商交流的平臺(tái)，便于各方了解所需要的信息。

眾所周知，技術(shù)交底一直是施工的難點(diǎn)和重點(diǎn)，尤其是鋼筋和模架的技術(shù)交底工作，體系十分復(fù)雜，技術(shù)人員單憑口頭描述很難幫助施工人員徹底理清思路和找到要點(diǎn)，而應(yīng)用BIM技術(shù)，可以通過(guò)三維立體模型，讓施工人員了解和掌握每一個(gè)細(xì)節(jié)，這樣不僅能夠保證工程的質(zhì)量，還能夠節(jié)約施工的成本，并且發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，也能夠根據(jù)模型快速找到問(wèn)題的癥結(jié)。

清水區(qū)采用滿堂腳手架(見圖1,圖2)，洪水區(qū)支架采用φ508×10 mm螺旋鋼管為橋墩橫向采用雙拼Ⅰ36工字鋼連接，橫梁上采用HW200×200 mm工字鋼縱梁，間50 cm縱梁上鋪模板(見圖3，圖4)。取其中一孔采用midas建模進(jìn)行應(yīng)力分析驗(yàn)算其穩(wěn)定性和安全可靠性。

BIM技術(shù)的基礎(chǔ)是三維數(shù)字技術(shù)，并且融合了施工中各類工程數(shù)據(jù)，將建筑實(shí)體進(jìn)行功能化的表達(dá)，闡述幾何關(guān)系和邏輯思維，在工程項(xiàng)目中的材料、構(gòu)件以及結(jié)構(gòu)之間形成了固定的聯(lián)系，如鋼管拱肋的深化設(shè)計(jì)及鋼結(jié)構(gòu)加工，采用tekla深化設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)，繪制復(fù)雜節(jié)點(diǎn)三維模型，給操作工人可視化交底，有利于提高工人的認(rèn)知程度和加深理解，保證加工質(zhì)量，提高加工效率。

3)碰撞檢查及設(shè)計(jì)優(yōu)化。

BIM技術(shù)的一大優(yōu)勢(shì)就是能夠進(jìn)行碰撞檢查，通過(guò)Clash工具，在對(duì)施工設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行審查時(shí)，可以找到其中的漏洞。利用BIM軟件對(duì)混凝土梁體及橋臺(tái)、橋墩進(jìn)行碰撞檢查，發(fā)現(xiàn)0號(hào)橋臺(tái)梁底抗震擋塊與梁體側(cè)翼隔板沖突，提出設(shè)計(jì)優(yōu)化建議。

鋼筋與預(yù)埋波紋管的位置優(yōu)化，解決構(gòu)造鋼筋與波紋管的位置沖突，合理布置保證施工質(zhì)量，提高工作效率。通過(guò)模型檢查出拱肋內(nèi)加勁鋼箍與上錨箱處吊桿預(yù)埋管碰撞，優(yōu)化設(shè)計(jì)調(diào)整位置。預(yù)制構(gòu)件孔位位置精確預(yù)留，在非機(jī)隔離帶保護(hù)蓋板預(yù)制中，原設(shè)計(jì)為蓋板2 000×1 600×80，此規(guī)格部分位置無(wú)法施工。利用BIM技術(shù)二次深化設(shè)計(jì)，精準(zhǔn)確定預(yù)留半孔位，經(jīng)設(shè)計(jì)同意變更蓋板規(guī)格為1 250×1 600×80?？膳c吊桿緊密吻合。避免按原設(shè)計(jì)造成時(shí)間和成本的浪費(fèi)。

4)進(jìn)度資源控制。

以往的進(jìn)度控制方法存在著設(shè)計(jì)項(xiàng)目形象性差、網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃抽象、施工進(jìn)度計(jì)劃編制不合理、參與者溝通和銜接不暢等問(wèn)題，導(dǎo)致工程項(xiàng)目的施工時(shí)間無(wú)限延長(zhǎng)，施工進(jìn)度與計(jì)劃有較大的出入。特別是一些規(guī)模較大的工程項(xiàng)目，施工周期較長(zhǎng)，而且結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，涉及的技術(shù)較多，需要配備專業(yè)的技術(shù)人員對(duì)整個(gè)施工過(guò)程進(jìn)行劃分，合理制定和安排施工進(jìn)度，只有這樣，才能提高施工效率，而應(yīng)用BIM技術(shù)對(duì)施工計(jì)劃進(jìn)行評(píng)估和優(yōu)化時(shí)，需要合理估計(jì)施工周期，并且根據(jù)各個(gè)施工階段的聯(lián)系，合理配置資源，還可以利用特定的軟件，模擬施工進(jìn)度，輔助進(jìn)度計(jì)劃的調(diào)整和優(yōu)化，為項(xiàng)目資源配置計(jì)劃提供依據(jù)。利用三維模型導(dǎo)出材料表，通過(guò)材料表，控制材料采購(gòu)的準(zhǔn)確性，當(dāng)材料到位后，就需要保證施工進(jìn)度按部就班地執(zhí)行和落實(shí)，從而最大限度地優(yōu)化資源，避免材料的浪費(fèi)，同時(shí)不耽誤施工，保證工程的質(zhì)量，進(jìn)而創(chuàng)造出更大的利潤(rùn)。

3 結(jié)語(yǔ)

伴隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人類生活物質(zhì)條件的提高，橋梁也不僅僅只作為跨越江河湖海和緩解城市交通的工具，而是越來(lái)越多的作為一種地域標(biāo)志和藝術(shù)品——景觀橋的存在，從而對(duì)橋梁的要求向更高，更大跨，造型優(yōu)美的領(lǐng)域發(fā)展。毋庸置疑，BIM技術(shù)是新興技術(shù)的典型代表，并且在建筑工程領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，同時(shí)發(fā)揮著巨大的優(yōu)勢(shì)，市場(chǎng)前景十分廣闊。相信不遠(yuǎn)的將來(lái)，以橋梁工程為代表的建筑施工領(lǐng)域會(huì)不斷擴(kuò)大和延伸BIM技術(shù)的應(yīng)用范圍，而企業(yè)只有充分利用BIM技術(shù)，才能實(shí)現(xiàn)綠色施工和文明施工，從而實(shí)現(xiàn)健康的發(fā)展。