虛擬建模(BIM)技術(shù)在工程施工中的應用

任偉

內(nèi)容提要：文章闡述了虛擬建模（BIM）技術(shù)在橋梁工程施工中的應用，重點闡述通過參數(shù)化及可視化設(shè)計，對頂推主要部件實現(xiàn)3D建模，確保尺寸準確無誤，保證頂推施工精度及施工質(zhì)量;提前碰撞檢查，改進施工方案，使腳手架與臨時結(jié)構(gòu)的零沖突，減少施工中的技術(shù)難題和重復工作，保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，保證頂推受力結(jié)構(gòu)質(zhì)量。通過應用該技術(shù)，并與常規(guī)擬定的工期和成本對比，具有極其可觀的經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：虛擬建模（BIM）技術(shù)? 可視化 碰撞檢查 工期 經(jīng)濟效益

1.前言

BIM技術(shù)在很多領(lǐng)域的應用取得了良好的效果。但目前我國在工程橋梁設(shè)計及施工方面才剛剛起步，在工程設(shè)計及施工中采用BIM技術(shù)能更直觀的管控施工，同時運用BIM技術(shù)進行施工模擬工作，更好的把握工藝流程信息等。更易展示與介紹，應用可視化技術(shù)交底等技術(shù)則可以更好的服務于工程。虛擬建模（BIM）技術(shù)通過在齊齊哈爾省道齊富公路嫩通高速至嫩江大橋段工程建設(shè)項目的成功應用，獲得了監(jiān)理及業(yè)主的一致好評，同時為施工節(jié)約了大量成本，取得了良好的經(jīng)濟效益。為以后BIM技術(shù)在工程施工中的應用起到了良好的促進作用，也為類似工程施工提供了參考。

2. 虛擬建模（BIM）技術(shù)特點

普通二維圖紙不能清晰的表現(xiàn)各個部位，不但費時費工，還容易出差錯，通過BIM技術(shù)三維建模后，可以提前看到各個細節(jié)的三維圖紙，通過碰撞檢查，相互沖突部位可在電腦上提前修改施工方案，避免了施工時該部的返工，即提高了施工效率，又節(jié)約了施工成本。同時在方案研討和匯報時更加直觀，使復雜的工作簡單化。

3.適用范圍

本工法適用于工程施工中所有的立體交叉結(jié)構(gòu)，在施工前進行三維預演，使施工方案、交底更加合理化、實用化。通過三維動畫演示，結(jié)合技術(shù)人員講解，使作業(yè)人員更加直觀、快速的掌握現(xiàn)場施工;使監(jiān)理和業(yè)主更好的管控施工。

4.工程概況

本項目是以齊富公路嫩大段跨鐵分離式立交橋施工為依托進行BIM技術(shù)在工程中的應用研究的。其中A1標段為跨平齊鐵路及哈齊客專鐵路分離式立交橋，與既有平齊鐵路交叉位置位于大民屯車站以東，大民屯貨場附近，自西向東跨越哈齊客專、平齊線、軍事專用線、電務專用線共七條鐵路線，其中哈齊客專和平齊線為電氣化鐵路，與鐵路相交右角為76°。橋梁全長566.04m，公路等級為一級，立交橋分左、右兩幅。主橋跨鐵路，全橋共24跨，分為七聯(lián)。其中第四聯(lián)為主橋段，為預制80米預應力混凝土箱梁，此段采用頂推法進行架梁施工。

5.工藝原理

通過參數(shù)化及可視化設(shè)計，對頂推主要部件實現(xiàn)3D建模，確保尺寸準確無誤，保證頂推精度，確保頂推施工質(zhì)量。提前碰撞檢查，改進施工方案，使腳手架與臨時結(jié)構(gòu)的零沖突，減少施工中的技術(shù)難題和重復工作，保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，保證頂推受力結(jié)構(gòu)質(zhì)量。形成主橋頂推施工建模，對既有線環(huán)境和混凝土箱梁在頂推施工前進行模擬，保證既有線的行車安全。

5.1操作要點

通過對頂推主要部件實現(xiàn)3D建模，提前對箱梁鋼筋與鋼絞線沖突碰撞、腳手架與臨時支墩沖突碰撞、頂推箱梁底與設(shè)計堅曲線模擬走行等工序的預演，提前改進、優(yōu)化施工方案。

通過三維動畫在方案會上對相關(guān)監(jiān)管部門進行匯報展示，使得相關(guān)部門更直觀快速的了解施工并對方案提出修改意見，使施工方案更加合理化。

5.1.1 BIM技術(shù)在臨時支墩施工中的應用

因滿堂紅支架搭設(shè)方案對現(xiàn)場施工碰撞沖突體現(xiàn)不完全，在BIM建模中將這一缺陷及時填補，檢查滿堂紅支架與平聯(lián)沖突位置，做好施工前準備工作。

5.1支架碰撞檢查

5.2.2 BIM技術(shù)在混凝土箱梁預制中的應用

5.2.3 BIM技術(shù)在箱梁頂推中的應用

本工程施工工序復雜，很多結(jié)構(gòu)都是第一次干，普通二維圖紙不能清晰的表現(xiàn)各個部位，不但費時費工，還容易出差錯，通過BIM技術(shù)三維建模后，可以提前看到各個細節(jié)的三維圖紙，一目了然，是復雜的工作簡單化。

5.2.4? BIM技術(shù)在落梁中的應用

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，拆除L1號臨時墩、11號墩滑道后，11號、12號墩分別落梁，兩墩水平落至最低點后，同步頂升至設(shè)計位置，

6.材料與設(shè)備

高配置電腦，BIM應用程序

7.效益分析

7.1經(jīng)濟效益

通過采用該技術(shù)施工與BIM在頂推過程中的應用，實現(xiàn)了主橋混凝土80m段箱梁順利就位，實際節(jié)約工20天，節(jié)約比例32%，節(jié)約工程總成本約50萬元，降低比例為35%，并實現(xiàn)了質(zhì)量、安全、工期零缺陷，減少了后期維修費用。

7.2社會效益

主橋頂推段箱梁頂推施工中間遭遇了諸多技術(shù)困難，本項目結(jié)合全國最先進的全流程可視化操作系統(tǒng)“BIM技術(shù)”對頂推前中后期進行全方位把控：

通過各項措施的實施，此項工程順利完成，質(zhì)量、安全、工期零缺陷，不僅受到了哈爾濱鐵路局、齊齊哈爾市交通運輸局的一致表揚，而且完滿完成既有工期計劃，社會意義重大，可為其他類似環(huán)境或地域條件內(nèi)的工程提供借鑒。

7.3節(jié)能環(huán)保效益

該工程通過采用BIM技術(shù)減少了作業(yè)時間和天窗次數(shù)，將施工對周邊環(huán)境的影響大大降低，同時嚴格遵守國家環(huán)境保護部門的相關(guān)規(guī)定，采取封閉施工來預防和消除因施工造成的環(huán)境污染。

8.結(jié)束語

省道齊富公路嫩通高速至嫩江大橋段工程在施工中應用了虛擬建模（BIM）技術(shù)克服了諸多難點，完全滿足了施工規(guī)范及驗收標準：

綜上所述，虛擬建模（BIM）技術(shù)在施工中的應用，形成一套完整施工技術(shù)的思路，通過項目部各部門努力，實現(xiàn)了虛擬技術(shù)與現(xiàn)實工程相結(jié)合的施工工藝，在各環(huán)節(jié)得到了管控，提前預知風險和施工難點，保證了每個細節(jié)工程的質(zhì)量，并優(yōu)化了施工工藝，提高了工作效率，節(jié)約了施工成本。

參考文獻

1. 省道齊富公路嫩通高速至嫩江大橋段工程施工圖紙。

2.《客貨共線鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南》 TZ203-2008

3.《鐵路橋涵工程施工安全技術(shù)規(guī)程》TB10303-2009? J944-2009