BIM技術(shù)應(yīng)用實(shí)例分享：廣西百靖高速公路巴更大橋工程BIM技術(shù)應(yīng)用

1工程概況

1.1廣西百靖高速公路的修建響應(yīng)了國(guó)家西部大開發(fā)戰(zhàn)略，大力發(fā)展西南縱深山區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，是廣西地區(qū)“四縱六橫三支線”高速公路網(wǎng)的重要組成部分，對(duì)改善革命老區(qū)交通條件，增進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)合作往來具有重要戰(zhàn)略意義。

1.2巴更大橋是百靖高速公路全線唯一一座跨越既有鐵路線的橋梁，橋址處屬碎屑巖區(qū)，沿線多維峰叢洼地，地質(zhì)條件復(fù)雜，綜合施工難度極大。橋梁主跨跨越德田鐵路線，鐵路通行對(duì)懸澆段施工造成干擾。施工場(chǎng)地狹窄，橋梁預(yù)制場(chǎng)地布置困難呢，T梁預(yù)制及架設(shè)施工無法依常規(guī)方法實(shí)施。

1.3大橋主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下：

(1) 計(jì)算行車速度：100Km/h。

(2) 荷載：公路Ⅰ級(jí)。

(3) 橋?qū)挘赫w式 12.75m。

整體式 0.5m(護(hù)欄)+11.75m(凈橋面)+0.5m(護(hù)欄) = 12.75m。

橋孔布置為：6×30+5×30+5×30+(35+60+35)+ 30m，全橋共分5聯(lián)，跨鐵路段采用(35+60+35)m單箱單室截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁鋼構(gòu)體系，掛籃懸臂澆筑施工;其余采用30m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T梁，先簡(jiǎn)支后結(jié)構(gòu)連續(xù)體系。

巴更大橋全橋混凝土總圬工約2.2萬方;鋼筋約為3500噸，土石方開挖約6200方。橋梁施工過程結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換多、橋梁施工步驟多、質(zhì)量控制因素多、控制難度大。

2 BIM技術(shù)引進(jìn)及軟件配置

2.1在巴更大橋建設(shè)施工管理過程中引進(jìn)BIM技術(shù)，并推行以BIM技術(shù)為核心的綜合項(xiàng)目管理方法，依托ProjectWise協(xié)同管理平臺(tái)，系統(tǒng)管理員根據(jù)各專業(yè)分工建立庫文件，項(xiàng)目BIM人員在施工前完成巴更大橋信息模型的搭建，并且在施工過程中不斷錄入施工過程追溯性信息。業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計(jì)院、施工單位可在PW平臺(tái)隨時(shí)查看、處理權(quán)限內(nèi)允許查看的項(xiàng)目進(jìn)度、施工情況、信息反饋等內(nèi)容，

2.2公司采用Bentley公司BIM解決方案，以MicroStation作為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)平臺(tái)，應(yīng)用AECOsim Building Designer、BridgeMaster、GEOPAK等專業(yè)模塊建立三維模型，采用ProjectWise作為數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，托管項(xiàng)目工作環(huán)境并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)協(xié)同共享;采用Navigator軟件進(jìn)行模型發(fā)布及碰撞校驗(yàn)，對(duì)大型項(xiàng)目模型輕量化處理。通過各軟件的功能實(shí)現(xiàn)本工程的BIM建模、工程應(yīng)用等工作。

2.3建模前期統(tǒng)一建模標(biāo)準(zhǔn)，建立項(xiàng)目級(jí)workspace，利用AECOsim Building Designer的Family+DataGroup數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義橋梁構(gòu)件對(duì)象，并為模型定制符合施工需要的必要屬性信息。

2.4利用AECOsim Building Designer工具集中建筑系列工具Parametric Cell Studio(PCS)工具建立參數(shù)化橋梁構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)橋梁下部結(jié)構(gòu)參數(shù)化建模。

2.5利用ProjectWise協(xié)同平臺(tái)(PW平臺(tái))固化統(tǒng)一建模標(biāo)準(zhǔn)，并做為協(xié)同平臺(tái)整合發(fā)布數(shù)據(jù)信息。在PW平臺(tái)中建立項(xiàng)目管理信息數(shù)據(jù)庫，隨施工過程推進(jìn)建立施工過程管理檔案，實(shí)現(xiàn)施工過程動(dòng)態(tài)管理。

3 BIM團(tuán)隊(duì)建設(shè)

巴更大橋建設(shè)過程中，對(duì)傳統(tǒng)項(xiàng)目部人員組織架構(gòu)形式及工作流程進(jìn)行了較大程度的變革，除設(shè)置工程管理項(xiàng)目經(jīng)理負(fù)責(zé)對(duì)工程施工管理實(shí)施之外另設(shè)置BIM技術(shù)應(yīng)用經(jīng)理一名，負(fù)責(zé)BIM技術(shù)在本項(xiàng)目施工管理過程中的開展及應(yīng)用，并增設(shè)BIM小組作為“四部一室”的連接紐帶。傳統(tǒng)“四部一室”為執(zhí)行層，提出施工管理及BIM技術(shù)應(yīng)用需求，BIM小組為“四部一室”進(jìn)行施工管理提供必要數(shù)據(jù)信息支持。

4 BIM技術(shù)應(yīng)用

4.1建立三維地面模型及施工場(chǎng)地布置

施工現(xiàn)場(chǎng)采用GPS測(cè)量施工線路的地形坐標(biāo)信息，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)結(jié)果，利用GEOPAK軟件提取測(cè)繪數(shù)據(jù)信息，如DWG、DGN格式的高程、等高線、坐標(biāo)等數(shù)據(jù)。模型涵蓋了坐標(biāo)、高程、洼地、地面起伏等施工難以控制的地理特征。GEOPAK提供了方便的數(shù)據(jù)讀取功能，通過生成的數(shù)字地面模型(DTM)可以進(jìn)行土方開挖的設(shè)計(jì)、算量等。本工程地處峰叢洼地，高邊坡開挖、高填方施工段比較多，在GEOPAK軟件的中，通過開挖前后的測(cè)量數(shù)據(jù)生成地模，通過地模相對(duì)地模的方法能精確地計(jì)算出土方開挖量、回填量、平衡量。極大的方便了施工規(guī)劃及路基開挖、回填施工算量。 由于巴更大橋所處的地理特征原因，施工現(xiàn)場(chǎng)各類設(shè)施布置十分困難，本項(xiàng)目利用三維數(shù)字地面模型進(jìn)行施工總平面布置，設(shè)計(jì)多套布置方案，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形情況及方案比選結(jié)果確定在橋梁1#墩～7#墩左側(cè)設(shè)置預(yù)制梁場(chǎng)，在橋梁10#～14#墩右側(cè)設(shè)置項(xiàng)目部辦公大臨區(qū)、鋼筋加工場(chǎng)及木工棚，此種布置方案最為方便經(jīng)濟(jì)，并且可以減少耕地占用面積。

4.2深化設(shè)計(jì)

4.2.1 T梁模板設(shè)計(jì)

本工程主橋采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土T型梁，由于制作要求精度高，且橫截面形式多變，綜合多方面考慮，T梁制作采用定型鋼模版，鋼模板的拼接采用多段式，為了便于橫坡調(diào)整，采用可調(diào)整的支撐螺桿來實(shí)現(xiàn)翼緣板的坡度。本工程考慮到T梁制作工藝的關(guān)鍵性，為保證施工質(zhì)量，采用Bentley公司的MicroStation軟件對(duì)T梁定型鋼模板進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，模板構(gòu)件采用定型化，對(duì)面板、背筋槽鋼、模板支架、橫坡調(diào)整支撐螺桿、橫隔板等建立構(gòu)建模型，模型精準(zhǔn)，且結(jié)構(gòu)合理。模板制作加工準(zhǔn)確，且符合規(guī)范要求模板平整度，減少制作誤差。 4.2.2 T梁提升站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

山嶺地區(qū)的T梁運(yùn)輸是本工程的施工難點(diǎn)之一，由于地形復(fù)雜常規(guī)運(yùn)輸車輛無法運(yùn)梁，故本工程采用AECOsim Building Designer軟件進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，在梁場(chǎng)與橋梁墩柱之間采用一種垂直運(yùn)梁的提升站方式進(jìn)行施工。成功解決了預(yù)制梁場(chǎng)場(chǎng)地狹小、周邊地形情況復(fù)雜情況下的T梁運(yùn)輸問題。提升站的架體采用鋼結(jié)構(gòu)拼裝而成，通過AECOsim軟件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模塊，可以方便快捷的調(diào)取鋼結(jié)構(gòu)材料構(gòu)件，如工字鋼、槽鋼、角鋼等型材，另外可以自定義添加特殊的節(jié)點(diǎn)構(gòu)件。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，通過BIM方案模擬，在方案設(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)提升架的寬度寬于梁板吊裝孔的寬度，為解決此施工問題，BIM人員利用AECOsim軟件設(shè)計(jì)添加在T梁兩端用于垂直起吊的提梁扁擔(dān)。通過精細(xì)化建模，并動(dòng)畫模擬鋼絲繩穿過吊裝孔、牢牢套住T梁的兩端并將鋼絲繩兩端與鋼扁擔(dān)連接、插銷子固定的施工過程，確保T梁平穩(wěn)提升，解決了提升站提升架梁的技術(shù)難題。

4.2.3 安全防護(hù)設(shè)計(jì)

本工程跨鐵路線施工段采用懸澆施工法，懸澆段0#塊施工時(shí)，由于施工高度距離地面30多米，安全施工是確保工程順利進(jìn)行的前提條件，本項(xiàng)目利用BIM技術(shù)對(duì)0#塊采用三維建模手段，合理設(shè)計(jì)了施工平臺(tái)及防護(hù)欄桿、臨時(shí)施工樓梯的空間布置，并驗(yàn)算符合安全要求。

跨越鐵路線橋梁施工段為避免對(duì)列車行駛造成干擾，同時(shí)避免鐵路接觸網(wǎng)高壓電壓(2.75萬伏)對(duì)掛籃施工的影響，確保通車及施工安全。本項(xiàng)目通過BIM技術(shù)設(shè)計(jì)在跨線區(qū)域設(shè)置沿鐵路線的安全防護(hù)棚，對(duì)鐵路線路實(shí)現(xiàn)封閉式防護(hù)。防護(hù)棚采用混凝土基礎(chǔ)、鋼管支撐柱，頂棚設(shè)置絕緣材料，充分保障了施工及通行安全。

4.3 施工工序模擬

施工模擬主要表現(xiàn)工序及工藝兩方面，為保證工程質(zhì)量，本工程以BIM技術(shù)為依托，采用工序、工藝模擬施工進(jìn)行三維技術(shù)交底，利用MicroStation軟件的三維可視化功能進(jìn)行三維動(dòng)畫模擬。由于T梁制作工藝復(fù)雜，而且T梁的質(zhì)量好壞直接影響橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、安全性和美觀性，故T梁制作質(zhì)量控制需做到精細(xì)化;架橋機(jī)架梁施工是本工程質(zhì)量控制的重點(diǎn)，提高T梁架設(shè)精度、架橋機(jī)行走移動(dòng)的安全控制等，通過BIM技術(shù)將工程施工中可預(yù)見的和不可預(yù)見的進(jìn)行三維施工模擬，為項(xiàng)目提供了極大的技術(shù)支持。

動(dòng)畫模擬是通過模型元素得以實(shí)現(xiàn)的，模型建立采用AECOsim軟件，首先通過三維精確定位來確定模型相對(duì)位置關(guān)系，再建立預(yù)制梁場(chǎng)、龍門吊、天車、T梁、模板、橋臺(tái)、墩柱、架橋機(jī)等三維模型。T梁鋼筋模型采用ProStructures軟件完成鋼筋的布置。當(dāng)各素材文件建立完成后進(jìn)行動(dòng)畫編輯。MicroStation提供了一套完整的動(dòng)畫編輯器，通過簡(jiǎn)單的操作可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫制作效果。本工程根據(jù)施工工藝及工序定義素材角色，利用關(guān)鍵幀編輯角色動(dòng)畫時(shí)長(zhǎng)。動(dòng)畫編輯完成后，可通過軟件的輸出功能，直接輸出視頻，也可渲染輸出圖片序列，通過第三方軟件生成視頻效果。

通過三維施工模擬，顛覆了施工現(xiàn)場(chǎng)傳統(tǒng)的紙面交底，交底內(nèi)容更豐富且形象直觀，并且不同作業(yè)層都可以明確質(zhì)量控制要點(diǎn)及工序安排。從項(xiàng)目管理角度來講，施工工序模擬能提前預(yù)演施工方案的可行性，并以三維模型指導(dǎo)施工作業(yè)，檢查分析現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量偏差，合理控制施工進(jìn)度，提出改進(jìn)措施。

4.4 工程量統(tǒng)計(jì)

本項(xiàng)目橋梁采用BridgeMaster軟件建立模型，通過信息模型，巴更大橋施工實(shí)現(xiàn)了材料量精確控制、材料預(yù)提、過程控制、結(jié)算等方面全部在BIM信息模型基礎(chǔ)上進(jìn)行。模型搭建完成后，即可實(shí)現(xiàn)工程量輸出。

在施工管理過程中可以通過模型信息處理，對(duì)鋼筋進(jìn)行編號(hào)，鋼筋報(bào)表控制材料進(jìn)場(chǎng)量，減少浪費(fèi)及材料過載堆放，鋼筋下料、制作可以根據(jù)數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)精確施工。混凝土材料量統(tǒng)計(jì)精準(zhǔn)高效，施工前輸出即將澆筑部位混凝土量，合理計(jì)劃每次澆筑方量，避免不必要的材料損耗。

在經(jīng)營(yíng)算量方面實(shí)現(xiàn)了快速提取、快速輸出工程量清單，包含工程量、供貨方、施工方、進(jìn)場(chǎng)日期、施工日期、型號(hào)等，清單內(nèi)容詳細(xì)且與工程聯(lián)系緊密，形成了系統(tǒng)化的數(shù)據(jù)庫，有助于項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)管理、外包采購(gòu)管理、溝通協(xié)調(diào)管理等多方面。

4.5基于BIM模型的施工過程質(zhì)量驗(yàn)收管理

在巴更大橋施工中，我公司發(fā)揮BIM技術(shù)優(yōu)勢(shì)全過程采用信息化管理模式。以BIM模型為數(shù)據(jù)信息載體，三維模型整合集成施工管理必要信息，最終發(fā)布在ProjectWise服務(wù)器，項(xiàng)目參建方依據(jù)各自權(quán)限，實(shí)時(shí)調(diào)用信息模型，提取信息。通過PW平臺(tái)，保證“一個(gè)模型，各方通用”，從而確保施工信息傳遞的一致性，實(shí)現(xiàn)高效協(xié)同作業(yè)。

在每一部位施工之前，先由BIM小組利用BIM建模軟件根據(jù)施工圖紙建立BIM模型，建模過程中施工圖數(shù)據(jù)信息就集成于三維模型中，并且還可以根據(jù)施工需要，很方便的為橋梁施工部位定制添加各類施工信息。施工員可以利用模型生成構(gòu)件信息表，甚至可以很方便的利用手機(jī)、IPAD等便攜設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)調(diào)用模型，便可查閱施工信息，不用翻閱繁瑣的施工圖紙，從而提高工作效率，避免誤查、漏查等情況的發(fā)生。

構(gòu)件施工完成后，利用模型超鏈接功能，對(duì)施工過程中如鋼筋、混凝土批次、施工時(shí)間、工序驗(yàn)收信息追溯性信息進(jìn)行二次錄入，對(duì)每一個(gè)施工部位進(jìn)行標(biāo)簽化管理，建立構(gòu)件施工過程管理檔案，實(shí)現(xiàn)了施工過程動(dòng)態(tài)管理，每個(gè)施工環(huán)節(jié)都可以追溯，當(dāng)施工出現(xiàn)質(zhì)量問題時(shí)，極大的方便了分析查找問題原因，切實(shí)提高施工質(zhì)量。

5 BIM應(yīng)用效果和經(jīng)濟(jì)效益分析

本項(xiàng)目通過BIM技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，項(xiàng)目實(shí)施全過程通過模型屬性信息進(jìn)行管理，改變了傳統(tǒng)的管理模式，從而提高了項(xiàng)目施工效率，節(jié)約了大量施工成本。并對(duì)構(gòu)件采用cell單元庫管理模式，形成了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫文件,方便模型調(diào)取。

BIM技術(shù)可以為項(xiàng)目提出最佳的優(yōu)化設(shè)計(jì)解決方案，通過模擬施工、精確算量，為項(xiàng)目決策層提供可靠地技術(shù)依據(jù)，本項(xiàng)目?jī)H在巴更大橋T梁垂直提升架設(shè)一項(xiàng)上，節(jié)省經(jīng)濟(jì)效益15萬元，工期縮短56天。

本項(xiàng)目以BIM技術(shù)為依托，其中蓋梁施工、一種山區(qū)橋梁梁體模板、養(yǎng)護(hù)噴淋系統(tǒng)、掛籃移位裝置、跨鐵路防電棚等獲得了六項(xiàng)專利授權(quán);“山嶺地區(qū)復(fù)雜地質(zhì)高速公路工程綜合技術(shù)研究與應(yīng)用”榮獲2013年度中國(guó)施工企業(yè)管理協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)科技創(chuàng)新成果二等獎(jiǎng);“大型橋梁蓋梁抱箍法施工”獲得了冶金行業(yè)部級(jí)工法。以上內(nèi)容就是“BIM技術(shù)應(yīng)用實(shí)例分享：廣西百靖高速公路巴更大橋工程BIM技術(shù)應(yīng)用”，更多BIM熱點(diǎn)資訊/教程分享敬請(qǐng)關(guān)注環(huán)球網(wǎng)校!也可點(diǎn)擊下方免費(fèi)下載領(lǐng)取精品學(xué)習(xí)資料。