高鐵箱梁制梁場模塊化BI M建造關(guān)鍵技術(shù)

張勇

（中鐵十局集團第四工程有限公司，南京210049）

1 引言

在國際上，利用BIM 技術(shù)進行設(shè)計和指導(dǎo)施工已十分普遍，國內(nèi)的BIM 技術(shù)在鐵路施工中應(yīng)用相對較少，尤其在高速鐵路制梁場的建設(shè)中。本次關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，不僅實現(xiàn)了單一梁場的BIM 設(shè)計和指導(dǎo)施工，更為重要的是利用BIM 數(shù)據(jù)，將施工過程數(shù)據(jù)進行標(biāo)準化全面管理，以期在下一梁場建設(shè)中使用，極大地提高制梁場建設(shè)時的工作效率和標(biāo)準化水平。

2 項目背景

隨著中國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，高鐵建造規(guī)模越來越大，而高鐵制梁場也千差萬別：占地、時間、費用、標(biāo)準等，沒有相對統(tǒng)一的標(biāo)準，造成大量浪費，時間和成本無法準確把控。為有效解決上述問題，通過采用BIM、云平臺等技術(shù)手段，對箱梁制梁場進行深化挖掘和研發(fā)。

3 充分調(diào)研

通過近半年對鄭萬高鐵、濟青高鐵等多個在建鐵路的箱梁制梁場的調(diào)查，跨越5 個省、行程超過10 000km，收集、整理了多個不同梁場的資料進行研究、分析，同時也參照了部分在建的鐵路T 梁制梁場?；陧椖康幕拘枨螅罱K選擇采用組合技術(shù)對梁場模塊化BIM 建造關(guān)鍵技術(shù)進行研發(fā)。

通過國內(nèi)BIM 技術(shù)的調(diào)查，選擇采用Revit 平臺進行研發(fā)，平臺數(shù)據(jù)庫采用ORACLE 數(shù)據(jù)庫，平臺系統(tǒng)采用TOMCAT，開發(fā)語言采用JAVA，CAD 在線支持技術(shù)采用自有研發(fā)技術(shù)。

4 建立梁場建立的標(biāo)準體系

4.1 建立梁場設(shè)計總體指標(biāo)計算模型

研制一個梁場的主要性能參數(shù)計算模型，用于自動生成梁場的設(shè)計方案。梁場性能計算模型，主要是梁場開始設(shè)計階段，根據(jù)梁場的制梁數(shù)和架梁工期，計算新梁場的各種性能參數(shù)，包括梁場基礎(chǔ)、制存梁能力計算模型、拌和站性能計算、布料桿、用水計算、用電量、養(yǎng)護工藝、道路規(guī)劃模型等。

4.2 建立梁場BIM組件庫模型

梁場BIM 組件庫模型包括組件組庫、組件庫、區(qū)域庫、模板庫。模型建立主要分為以下3 個步驟：（1）組件及區(qū)域模型實現(xiàn)。經(jīng)過詳細分析，目前一個梁場的標(biāo)準組件主要為67 個，由各類組件組成的標(biāo)準區(qū)域為15 個。（2）組件組建模實現(xiàn)。組件組是對組件的分組，系統(tǒng)提供的組件組與組件是一一對應(yīng)的，也是67 個。在實踐過程中，用戶可以不斷增加組件，將組件并入同一組。（3）梁場模板模型。

4.3 建立梁場組件細部設(shè)計參數(shù)標(biāo)準

BIM 組件建模完成后，在Revit 中需要增加BIM 模型的詳細結(jié)構(gòu)參數(shù)。針對梁場的標(biāo)準組件設(shè)計每一組件的詳細結(jié)構(gòu)參數(shù)標(biāo)準。組件參數(shù)表作為CAD 圖紙說明的中補充，同時也為下面的工程量自動計算提供重要支持。

4.4 建立梁場組件任務(wù)、工程量、材料、成本核算標(biāo)準

針對每一個BIM 組件，設(shè)計一組相對標(biāo)準的任務(wù)、工程量及工程量計算公式標(biāo)準。建立梁場任務(wù)標(biāo)準，在每一個任務(wù)下建立工程量，根據(jù)工程量的性質(zhì)，編制工程量計算公式，計算公式中涉及的可變參數(shù)來自組件的詳細參數(shù)。

在公式處理技術(shù)中，由于需要定義外部公式，采用正則表達式定義外部公式，通過研發(fā)的公式引擎技術(shù)，自動識別外部公式，將計算結(jié)果帶入系統(tǒng)。

5 搭建梁場建設(shè)BIM綜合管理平臺

對預(yù)制梁場建設(shè)過程進行全過程管理5D 評審、施工工期、標(biāo)準工藝、施工材料、機械設(shè)備、施工圖紙等進行全面管理，管理方法固化，可直接用到下一預(yù)制梁場的快速建設(shè)過程中。

1）針對梁場的基礎(chǔ)BIM 模型庫，對模型庫中的模型進行新增、刪除和修改，以及完成附屬CAD 詳圖的設(shè)計。同時，還需要完成BIM 組件的參數(shù)管理，實現(xiàn)模型和后臺數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的同步以及模型和云服務(wù)器的數(shù)據(jù)同步任務(wù)。

2）組件模型和后臺數(shù)據(jù)庫組件代碼的前后臺關(guān)聯(lián)、組件組成區(qū)域時的模型ID 的同步、Revit 中模型保存時的設(shè)計信息和后臺的同步技術(shù)、Revit 中模型保存于云服務(wù)器的同步技術(shù)。

3）當(dāng)所有BIM 模型在Revit 中處理完畢，模型建模工作完成。建模完成后模型中附帶大量的設(shè)計數(shù)據(jù)，必須在后臺的數(shù)據(jù)庫中進行集中存儲，由于Revit 軟件是一個單機版程序，因此，Revit 二次開發(fā)中一個重點就是各個獨立的BIM 模型中分散的設(shè)計數(shù)據(jù)的集中存儲。

4）通過開發(fā)的Revit 插件在后臺的運行，已經(jīng)將BIM 模型數(shù)據(jù)自動集中到后臺，后臺數(shù)據(jù)庫集中存儲了所有BIM 組件的設(shè)計數(shù)據(jù)。在平臺軟件中，利用自動收集的BIM 組件數(shù)據(jù)，結(jié)合數(shù)據(jù)庫技術(shù)，BIM 云引擎技術(shù)，將Revit 中設(shè)計生成的模型文件進行集中管理。

6 建立梁場的設(shè)計方案Word 模板，用于輔助生成梁場的設(shè)計方案

根據(jù)梁場標(biāo)準模板，建立梁場的設(shè)計方案Word 模板，用于輔助生成梁場的設(shè)計方案。為了通過計算模型將計算后的結(jié)果自動更新到梁場設(shè)計方案文檔中，首先，設(shè)計一個標(biāo)準的設(shè)計方案Word 文檔模板；然后，在Word 模板中增加標(biāo)簽，用于連接計算結(jié)果；最后，為了更加利于操作，將文檔按末級目錄進行分組，在末級目錄中進行標(biāo)簽替換和表格數(shù)據(jù)替換。

7 BIM模型能實現(xiàn)梁場施工進度和施工成本的有效管理

BIM 模型關(guān)聯(lián)到工程量、工期等參數(shù)，實現(xiàn)梁場施工進度和施工成本的有效管理。

1）針對每一組件模型，建立本組件的建設(shè)工期標(biāo)準及開工條件。這對每一組件建立標(biāo)準的組件建設(shè)周期標(biāo)準，用于梁場進度規(guī)劃時使用。工期規(guī)劃按任務(wù)對應(yīng)的標(biāo)準工期，一般情況下，復(fù)制下來的工期為原場的工期，開始時間為原來日期，系統(tǒng)需要在新場開工日期的基礎(chǔ)上按每一任務(wù)的開工規(guī)則及建設(shè)周期首先自動排程，再進行部分手工排程。

2）根據(jù)復(fù)制下來的梁場標(biāo)準任務(wù)及工程量，進行簡單修改，任務(wù)關(guān)聯(lián)在梁場的組件中，一個新建梁場通過BIM 設(shè)計后，梁場的BIM 組件已達到設(shè)計要求，組件中的任務(wù)和工程量跟隨組件也被復(fù)制到本梁場，設(shè)計人員根據(jù)設(shè)計要求，修改組件的設(shè)計詳細參數(shù)，這時，新梁場中任務(wù)對應(yīng)的工程量會根據(jù)工程量計算公式自動計算得到。

8 結(jié)語

該技術(shù)研發(fā)降低了技術(shù)人員的勞動強度，同時在方案評審時采用可視化、立體化評審，更能夠結(jié)合現(xiàn)場實際情況進行調(diào)整。另外，將時間和費用加入本系統(tǒng)，確保了項目建設(shè)的工期和整個梁場建設(shè)的成本，做到工期和費用心中有數(shù)。實現(xiàn)了梁場的設(shè)計和指導(dǎo)施工，將施工過程進行數(shù)據(jù)標(biāo)準化管理，適用于目前所有鐵路建設(shè)的箱梁制梁場，已經(jīng)應(yīng)用在魯南高鐵曲阜到菏澤段4 標(biāo)菏澤制梁場、鄆城制梁場、贛深鐵路光明城梁場、京安城際廊坊梁場4 個梁場，取得了良好的效果，每個梁場可節(jié)省經(jīng)濟效益150 萬元以上。