BIM技術(shù)在紅巖河水庫放水塔施工管理中的應(yīng)用

陳文夫 （安徽水利開發(fā)有限公司，安徽 蚌埠 233000）

1 前言

紅巖河水庫放水塔為水庫工程豎井式異型重要泄水構(gòu)筑物，采用單面取水的矩形塔式結(jié)構(gòu)。底板高程850.0m，塔頂高程908.0m，塔體高度58m，塔頂上部啟閉機(jī)平臺(tái)高程920.40m，啟閉機(jī)閘房總高23.1m，放水塔基礎(chǔ)置于弱風(fēng)化巖石上。下部閘室部分結(jié)構(gòu)復(fù)雜，進(jìn)水口部分為頂、兩側(cè)為橢圓曲面，變截面異形結(jié)構(gòu)。塔身部分均為等截面結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)位于溝谷，高邊坡坡面開挖后與交通橋、泄洪洞同時(shí)施工并銜接。當(dāng)下游水庫壩體填筑高度不斷變化，施工便道會(huì)跟隨之進(jìn)行改變。傳統(tǒng)的工藝施工常導(dǎo)致，各構(gòu)筑物之間或與地形間施工搭接發(fā)生偏位、下料困難、臨時(shí)便道施工挖填方量控制不均勻等問題。

因此，以BIM技術(shù)為手段，對(duì)放水塔、臨時(shí)道路進(jìn)行輔助深化設(shè)計(jì)，并結(jié)合工廠化鋼筋和模板生產(chǎn)，開展放水塔施工管控，以期達(dá)到工期可控、質(zhì)量最優(yōu)、風(fēng)險(xiǎn)主動(dòng)預(yù)防就顯得尤為重要。

2 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

2.1 施工工藝流程

見圖1。

圖1 工藝流程

2.2 施工操作要點(diǎn)

2.2.1 土石方工程施工準(zhǔn)備

收集圖紙和設(shè)計(jì)文件，編制施工組織設(shè)計(jì)。利用RTK配合無人機(jī)對(duì)紅巖河水庫地形圖進(jìn)行掃描測(cè)量，確定坐標(biāo)點(diǎn)，導(dǎo)入Civil 3D和Revit軟件中形成三維地形模型，再根據(jù)《紅巖河水庫地質(zhì)勘查報(bào)告》，錄入工程地質(zhì)信息，完成紅巖河水庫三維地形地質(zhì)模型制作。利用Revit軟件依照各構(gòu)筑物施工圖紙將放水塔，交通橋，泄洪洞等構(gòu)筑物，進(jìn)行模型初步制作，并結(jié)合紅巖河水庫三維地形地質(zhì)模型，對(duì)尺寸標(biāo)注不清楚的構(gòu)筑物，高程設(shè)置不準(zhǔn)確的構(gòu)筑物、發(fā)生沖突的構(gòu)筑物，通過軟件自帶程序進(jìn)行碰撞檢查和人工檢查修改。

2.2.2 放水塔BIM技術(shù)輔助深化設(shè)計(jì)

通過對(duì)放水塔及同時(shí)施工并銜接的交通橋、泄洪洞等構(gòu)筑物進(jìn)行三維立體分析和Revit深度建模，將二維構(gòu)筑物平面設(shè)計(jì)圖轉(zhuǎn)化為三維圖形，明確構(gòu)筑物外形結(jié)構(gòu)。

精確計(jì)量鋼筋需用尺寸、規(guī)格、數(shù)量，確定鋼筋安裝連接部位，并導(dǎo)出BIM工程量清單，使鋼筋、鋼構(gòu)件可以準(zhǔn)確進(jìn)行預(yù)制加工。

利用Revit軟件制作參數(shù)化墻、柱、門窗、管線、閘門模型，在結(jié)構(gòu)碰撞檢查后，輸出碰撞檢查報(bào)告。提前找出施工圖中存在的問題，并在材料加工和施工前進(jìn)行修改，避免造成后期一系列的損失。

在施工前，根據(jù)結(jié)構(gòu)物特點(diǎn)，完成外腳手架和外模板設(shè)計(jì)。使外腳手架和外模板安裝同時(shí)滿足美觀和適用性原則。

2.2.3 工廠化鋼結(jié)構(gòu)，工廠化模板和鋼筋配構(gòu)件生產(chǎn)精加工

①加工準(zhǔn)備

項(xiàng)目部將放水塔鋼筋下料單提供給加工制作工廠，加工廠合理安排機(jī)具和設(shè)備組合。認(rèn)真校對(duì)構(gòu)件的下料尺寸及規(guī)格、數(shù)量，并進(jìn)行調(diào)整。

②鋼構(gòu)件加工

依據(jù)構(gòu)件工程量清單，核對(duì)原材的幾何尺寸偏差。在平整工作臺(tái)上進(jìn)行放樣，核對(duì)平、立面下料圖。制作完成后，應(yīng)按照工程量清單、施工圖、驗(yàn)收規(guī)范進(jìn)行驗(yàn)收。制作中根據(jù)鋸、割等不同切割要求和對(duì)刨、銑加工的零件，參照三維立體圖，預(yù)放不同的切割及加工余量和焊接收縮量。按照標(biāo)注標(biāo)識(shí)，對(duì)下料件應(yīng)號(hào)出加工基準(zhǔn)線和其他有關(guān)標(biāo)記，并號(hào)上沖印等標(biāo)記。完成后進(jìn)行焊接和最終檢驗(yàn)。

③鋼筋加工

依據(jù)構(gòu)件工程量清單，核對(duì)鋼筋配構(gòu)件的幾何尺寸偏差。利用施工自動(dòng)調(diào)直切斷機(jī)、自動(dòng)鋼筋彎箍機(jī)和彎曲機(jī)，在加工廠直接進(jìn)行鋼筋配構(gòu)件生產(chǎn)，完成后直接裝運(yùn)至放水塔生產(chǎn)區(qū)，利于現(xiàn)場(chǎng)人員組織，有效提高現(xiàn)場(chǎng)管理能力。

2.2.4 土石方工程施工

根據(jù)三維地形地質(zhì)模型結(jié)構(gòu)，測(cè)量放線，并進(jìn)行基坑邊坡爆破，基坑石方開挖采用淺孔臺(tái)階控制爆破，水平建基面采用爆破開挖，預(yù)留1.0m厚保護(hù)層采用機(jī)械開挖的方式；支護(hù)采用錨桿支護(hù)，錨桿孔鉆一般采用移動(dòng)平臺(tái)配氣腿鉆鉆孔，一般情況下錨桿采取先注漿后插桿。施工全過程通過廣聯(lián)達(dá)5D平臺(tái)實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可有效提高施工安全，降低事故發(fā)生概率。

2.2.5 BIM技術(shù)輔助臨時(shí)道路設(shè)計(jì)

在Civil3D中設(shè)置好路線線型并導(dǎo)入Infraworks，通過設(shè)計(jì)斷面與工程量的聯(lián)動(dòng)，快速調(diào)節(jié)縱斷面及橫斷面，及時(shí)給施工單位提供最優(yōu)土方平衡方案，使臨時(shí)道路縱坡滿足使用要求，同時(shí)使填挖工程量趨于平衡。在此基礎(chǔ)上快速形成土方量成果表，可直接進(jìn)行土方造價(jià)核算，提高工程造價(jià)效率和精確度。

2.2.6 放水塔基礎(chǔ)施工

經(jīng)檢驗(yàn)合格的成品鋼筋應(yīng)盡快運(yùn)往工地安裝，成品鋼筋運(yùn)輸應(yīng)避免變形，不得過分集中，裝卸應(yīng)安排專人指揮，堆放平穩(wěn)。直螺紋連接的端部螺紋保護(hù)帽在存放及運(yùn)輸過程中不得取下。

利用預(yù)埋錨筋，布設(shè)好鋼筋骨架。鋼筋網(wǎng)骨架設(shè)置核對(duì)無誤后，鋪設(shè)分布鋼筋。鋼筋采用人工綁扎，綁扎時(shí)使用扎絲梅花形間隔扎結(jié)，鋼筋結(jié)構(gòu)和保護(hù)層調(diào)整好后墊設(shè)預(yù)制混凝土塊，并用電焊加固骨架確保牢固。

根據(jù)本工程大體積混凝土特點(diǎn)，最長為13m，采用整體分層連續(xù)澆筑施工方法。分層厚度按照300mm控制，最厚不超過500mm，沿混凝土結(jié)構(gòu)體長邊方向從一端向另一端進(jìn)行。

2.2.7 BIM技術(shù)輔助構(gòu)件安裝

按“施工測(cè)量放線→結(jié)構(gòu)連接件清理檢查→構(gòu)件吊裝→鋼結(jié)構(gòu)安裝→半成品保護(hù)→安裝質(zhì)量檢驗(yàn)→合格移交”流程進(jìn)行。

鋼結(jié)構(gòu)安裝精度對(duì)工程質(zhì)量影響較大，因此在鋼結(jié)構(gòu)焊接前，應(yīng)在三維立體模型預(yù)拼裝，對(duì)門槽中心線進(jìn)行空間定位，在現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)用全站儀做好定位點(diǎn)，并與BIM建模數(shù)據(jù)比對(duì)，確保三維定位精度符合要求。

2.2.8 混凝土澆筑

①混凝土澆筑時(shí)嚴(yán)格計(jì)算澆筑方量和澆筑時(shí)間，且分層長度不宜太長，以免形成施工冷縫。

②混凝土澆筑過程中，設(shè)專人檢查支架、模板和鋼筋。鋼筋和預(yù)埋件如有移位和變形及時(shí)采取措施調(diào)整保證其準(zhǔn)確性。

3 質(zhì)量控制

施工過程控制要點(diǎn)：充分利用廣聯(lián)達(dá)5D平臺(tái)和智慧工地平臺(tái)，對(duì)整個(gè)工程進(jìn)度、質(zhì)量、安全控制，按人、機(jī)、料、法、環(huán)五大環(huán)節(jié)進(jìn)行全方位全過程的控制，從而保證工程質(zhì)量和進(jìn)度。

對(duì)檢驗(yàn)、檢測(cè)設(shè)備的控制要點(diǎn)：嚴(yán)格執(zhí)行檢測(cè)設(shè)備的檢驗(yàn)制度，以BIM建模技術(shù)應(yīng)用為標(biāo)準(zhǔn)，保證施工過程“三檢制”，從而避免因工程質(zhì)量不佳而造成工程損失等問題。

運(yùn)用BIM相關(guān)結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件，還可以在施工過程中提供相關(guān)結(jié)構(gòu)、支架的計(jì)算書，為危大方案的編制和進(jìn)行危大工程施工管理提供有力技術(shù)支持。當(dāng)然在工程施工過程中，依然需要對(duì)施工過程資料進(jìn)行嚴(yán)格控制管理，如果資料與BIM模型內(nèi)容發(fā)生沖突，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理，便于進(jìn)行設(shè)計(jì)變更。

4 結(jié)論

通過結(jié)合Revit、Civil 3D與Infraworks軟件構(gòu)架BIM方案，利用可視化、精細(xì)化生產(chǎn)等手段，順利完成了放水塔施工，減少和避免可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題和質(zhì)量通病，施工全過程精確控制、節(jié)約工期、操作方便，從而使工程達(dá)到質(zhì)量優(yōu)良，為項(xiàng)目帶來可觀的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。本技術(shù)適用于放水塔及系統(tǒng)工程施工，對(duì)于其他水利工程也有參考和指導(dǎo)作用。