BIM技術(shù)在轉(zhuǎn)體橋跨越營業(yè)線中的創(chuàng)新應用

張 東 青

(中鐵三局集團有限公司，山西 太原 030001)

1 項目背景

1.1 項目概況

新建太原至焦作鐵路工程TJZQ-1標段晉中特大橋起訖里程為DK8+099.03～DK38+539.57，正線長度約30.44 km。線路級別為客運專線，雙線，設計速度目標值250 km/h，線間距4.6 m。鋪設無縫線路，鋼軌60 kg/m。晉中特大橋在DK21+554處與既有鐵路交叉，采用60 m+100 m+60 m連續(xù)梁方式跨越，橋位處既有鐵路共有3股道，分別為太中銀上、下行線均為既有鐵路，西南環(huán)線下行線、上行線。連續(xù)梁上跨鐵路處與既有鐵路交叉里程為K975+150，交角40.18°。梁部施工方法采用懸臂法澆筑施工，橋梁轉(zhuǎn)體長度為98 m，采用平轉(zhuǎn)法施工，轉(zhuǎn)角約35°，轉(zhuǎn)體重量約為8 800 t，轉(zhuǎn)體墩號為405號、406號墩，基礎均采用鉆孔樁基礎，承臺均采用雙層承臺，墩身采用圓端形實體橋墩，墩身坡度為50∶1，405號墩墩高為21 m，406號墩墩高21.5 m。合龍段利用埋入梁體的鋼殼封閉施工。

1.2 項目難點

1)跨太中銀及西南環(huán)線既有鐵路施工，技術(shù)要求及安全風險高，是本橋施工重難點工程。

2)晉中特大橋405號墩、406號墩為深基坑轉(zhuǎn)體橋梁，施工作業(yè)面受限制，施工難度大。

3)合理組織策劃轉(zhuǎn)體方案，確保在封鎖期間內(nèi)將梁體轉(zhuǎn)體到位，保護轉(zhuǎn)體鋼盒與營業(yè)線接觸網(wǎng)距離處于安全狀態(tài)，保證施工期間不對接觸網(wǎng)造成損傷。

4)焊接中間段鋼盒過程中做好各項保護措施，防止對接觸網(wǎng)及鐵路防護柵欄造成損壞。

2 BIM技術(shù)在轉(zhuǎn)體橋跨越營業(yè)線中的創(chuàng)新應用

2.1 轉(zhuǎn)體連續(xù)梁橋BIM模型快速輕量化建模創(chuàng)新應用

根據(jù)連續(xù)梁轉(zhuǎn)體橋變截面、跨度大、結(jié)構(gòu)異形等施工特點，根據(jù)Revit軟件自身具有強大的曲線、曲面和空間結(jié)構(gòu)設計能力，對復雜形體和大規(guī)模建模能力、表性能力和信息化管理能力都比傳統(tǒng)的軟件更有優(yōu)勢，能夠直觀反映橋梁空間幾何構(gòu)造和內(nèi)部細致構(gòu)造，能夠快速得到精準的輕量化的BIM模型。使用Autodesk Revit快速建立橋梁工程精準的參數(shù)化BIM模型，并能將其導入到Naviskorks中進行橋梁構(gòu)件空間碰撞檢測、4D進度模擬以及復雜節(jié)點施工預演等分析處理，同時也能在Naviskorks中進行輕量化的BIM模型空間可視化漫游。

2.2 BIM技術(shù)在鄰近營業(yè)線路高水位深基坑圍護結(jié)構(gòu)中的創(chuàng)新應用

新建太焦高鐵晉中特大橋405號～406號墩，鄰近營業(yè)線太中銀鐵路及西南環(huán)線，橋墩為轉(zhuǎn)體連續(xù)梁主墩，承臺距離營業(yè)線墩身分別為5.66 m和5.47 m，基坑開挖深度7.7 m，因橋梁施工中承臺距離營業(yè)線位置較近，而基坑位于富水淤泥質(zhì)不良地質(zhì)，為確保承臺安全快速施工，采用BIM技術(shù)建立結(jié)構(gòu)模型，為有效避免施工人員對基坑圍護結(jié)構(gòu)理解不透徹造成的施工錯誤，有效加快工程施工速度。采用BIM三維可視化模型對基坑圍護結(jié)構(gòu)施工進行技術(shù)交底，有效加快工程施工速度。

2.3 BIM技術(shù)在承臺水平轉(zhuǎn)體球鉸精確安裝和精測中的創(chuàng)新應用

為快速精準安裝球鉸，針對以往施工技術(shù)人員對現(xiàn)場工人技術(shù)交底不清的情況，通過采用BIM技術(shù)對球鉸安裝過程進行三維施工動態(tài)模擬交底，這樣將復雜的施工工藝工序更加生動形象的展現(xiàn)給現(xiàn)場操作工人，有效解決了技術(shù)員與操作工人的溝通障礙，確保了關(guān)鍵工藝工序的質(zhì)量。

轉(zhuǎn)體橋球鉸加工及精確安裝施工的關(guān)鍵技術(shù)是基于BIM技術(shù)的下球鉸定位架和滑道定位架的精準加工和精確安裝，然后借助BIM模型中的坐標和高程經(jīng)過與設計圖紙和現(xiàn)場大地坐標系進行對接關(guān)聯(lián)，對下轉(zhuǎn)盤球鉸的中心、標高、平整度進行精測以及滑道頂面高程進行精測，確保了轉(zhuǎn)體橋球鉸安裝的精準度。

轉(zhuǎn)體橋施工中轉(zhuǎn)動體系的精準定位是決定轉(zhuǎn)體施工的重要因素，將BIM技術(shù)應用在測量技術(shù)，測量人員可根據(jù)構(gòu)筑物特點選擇主次控制點和監(jiān)控點，提取相應數(shù)據(jù)進行測量定位。既快捷又準確,提高了測量工效。

2.4 BIM技術(shù)在連續(xù)梁掛籃VR安全體驗中的創(chuàng)新應用

轉(zhuǎn)體橋掛籃安裝風險性系數(shù)較高，為提高掛籃安裝速度，確保現(xiàn)場施工安全，預先對掛籃三維立體拼裝，通過應用BIM三維可視化功能，細部剖分掛籃構(gòu)件，觀察構(gòu)件內(nèi)部形式，并分析掛籃各部位型鋼參數(shù)、梁柱節(jié)點加固方式，確保施工人員明確掛籃施工工藝流程，大大提高施工技術(shù)交底效率，加快施工速度；采用基于BIM技術(shù)的連續(xù)梁掛籃VR安全體驗技術(shù)(見圖1)，提升了現(xiàn)場作業(yè)人員的安全意識，確保了掛籃平穩(wěn)安全走行，提高了掛籃作業(yè)的安全度。

2.5 BIM技術(shù)在大噸位橋梁轉(zhuǎn)體施工中的創(chuàng)新應用

新建太焦鐵路轉(zhuǎn)體橋主橋采用平轉(zhuǎn)法施工，轉(zhuǎn)體連續(xù)梁轉(zhuǎn)體重量約8 800 t，轉(zhuǎn)體位置位于承臺，下承臺與上承臺分離，其間埋設鋼球鉸，上下球鉸間設四氟滑片，上層承臺作為上轉(zhuǎn)盤逆時針轉(zhuǎn)動35°，上轉(zhuǎn)盤內(nèi)埋設12根15.2 mm鋼絞線，通過埋設在下層承臺對角的牽引反力座通過穿心式連續(xù)千斤頂牽引拉動。當梁體施工至13號段，將遮板、擋砟墻、豎墻、排水管施工完成后，對梁體進行稱重、配重、試轉(zhuǎn)、正式轉(zhuǎn)體、精確定位，轉(zhuǎn)體完成后焊接合龍段N4鋼殼開口段，轉(zhuǎn)盤封固，最后進行邊跨及中跨合龍段施工。由于轉(zhuǎn)體施工危險性系數(shù)較高，為保證轉(zhuǎn)體橋施工工期安全可控，將轉(zhuǎn)體橋施工進度計劃與模型結(jié)合，采用Navisworks對全橋轉(zhuǎn)體施工過程進行模擬，并制定相應措施，有效卡控施工工期，確保了轉(zhuǎn)體橋安全施工。

2.6 BIM技術(shù)在中跨鋼殼合龍施工中的創(chuàng)新應用

新建太焦鐵路轉(zhuǎn)體連續(xù)梁合龍段采用鋼殼施工，為確保合龍段鋼殼快速加工，采用BIM技術(shù)對加工廠家和現(xiàn)場組裝人員進行技術(shù)交底，通過分析鋼殼每個關(guān)鍵構(gòu)件，導出構(gòu)件的平、立、剖視圖，有效加快鋼殼構(gòu)件加工速度；同時，為確保鋼殼在合龍段快速安裝施工，利用鋼殼三維可視化模型(見圖2)，對現(xiàn)場安裝工人進行可視化技術(shù)交底，通過工程實際應用，大大加快了合龍段施工速度，保證了既有線安全運營。

3 結(jié)語

本技術(shù)貫穿于轉(zhuǎn)體橋施工各個重要施工階段，消除了安全隱患，加快了合龍段施工速度，提高了轉(zhuǎn)體的精準度，并保證了多條既有線的運營安全，為以后高鐵轉(zhuǎn)體橋精確精準安全施工提供參考。