BIM技术在悬臂浇筑连续梁施工中的应用 中铁一局集团天津建设工程有限公司天津300250摘要：运用BIM技术辅助工程的建设管理，目前已经成为了建筑行业的潮流与趋势，在房建、地铁等各个建筑专业得到了广泛的应用，并且取得了良好的效果，但是在铁路、公路桥梁施工中的应用，无论是应用效果还是深度，相比之下还不够成熟，还需进一步研究、探索和发展。本文结合在建京滨铁路宝坻特大桥跨林大路连续梁施工中BIM技术的应用情况，展示了BIM技术在悬臂浇筑连续梁施工管理中的作用，值得其他项目借鉴和推广。关键词：BIM技术高速铁路悬臂连续梁施工1.工程概况新建北京至天津滨海新区铁路地处环渤海京津冀地区，是京津冀地区城际铁路客运网的重要组成部分，新建线路长度为51km，为双线高速铁路，设计时速250km/h，采用无砟轨道，设置天津宝坻周良站。线路跨越天津市宝坻区林大路及菜芽庄排干渠处采用（40+64+40）m连续梁，采用悬臂浇筑方式施工。连续梁采用钻孔灌注桩基础及矩形承台，墩台为双线圆端型实体桥墩，主墩246#、247#墩身高分别为11.5m、10m。本联连续梁位于直线段，梁体全长为145.5m，计算跨度为（40+64+40）m。梁体为单箱单室、变高度、变截面箱梁，底板、腹板、顶板局部向内侧加厚，均按直线线性变化。全联在端支点、中支点处设置横隔板，中支点处设置厚1.9m的横隔梁，端支点处设置厚1.05m厚端隔梁，横隔板设有孔洞，供检查人员通过。箱梁顶面宽12.6m，防护墙内侧净宽9.0m，桥梁建筑总宽12.9m，箱梁底宽6.7m。梁体混凝土强度等级为C50，封锚采用强度等级为C50的干硬性补偿收缩混凝土，设置纵向、横向预应力体系。2.BIM技术应用情况根据中国铁路总公司工管桥隧函2017142号文关于推广应用悬臂浇筑连续梁相关施工工艺的指导意见的要求，结合本连续梁的实际设计情况，项目经理部与天津泰达BIM工作中心进行合作，力求通过BIM技术解决以往连续梁施工中存在的预应力管道定位不精确、钢筋、预应力管道碰撞、图纸混凝土工程量复核困难等通病。2.1墩身曲面渐变钢筋下料根据墩身通用钢筋图纸所示，在墩台顶帽处存在N1-2、N7两种钢筋由于墩帽存在双向曲面，造成钢筋由内弧向外弧的异形渐变过程（图1），在作业工人进行下料时，由于无法准确掌握钢筋的渐变情况，按照以往的施工经验放大样下料，完成墩帽钢筋安装后，发现保护层或大或小，无法满足设计及规范要求。针对这种情况，项目部利用BIM技术建立墩身钢筋模型，使用Dynamo工具（可视化编程）计算出了墩帽渐变钢筋的变化情况（图2、图3），将钢筋进行逐根的“精细化”下料交底（图4），解决了墩帽纵向拉筋等复杂钢筋的定位困难、钢筋尺寸下料尺寸不准确等问题。图1曲面N1-2、N7弧线变化图2墩身渐变钢筋立体建模图3Dynamo工具计算建模图4钢筋逐根下料交底书2.2连续梁钢筋及预应力筋碰撞检查利用BIM技术对设计图纸中的钢筋、预应力管道、预埋预留部件进行三维表达，发现梁体设计预留孔洞与预应力管道以及普通钢筋与预应力管道的碰撞（图5、图6），将发现的问题汇总导出，与设计单位协调，进行图纸微调，提前解决问题，达到了一次施工到位、杜绝返工的效果。图5梁侧腹板通风孔与预应力管道存在冲突图6预应力管道与普通钢筋存在冲突2.3预应力管道精确加密定位通过三维建模技术形成连续梁预应力管道模型（图7），按照曲线段30cm、直线段50cm的间距截取并导出剖面图（图8），作为实际现场施工时连续梁预应力管道的定位交底图，极大得提高了预应力管道的安装定位精度。图7预应力管道模型图8预应力管道定位剖面图2.4振捣通道设置由于连续梁0#块节段腹板位置较高，必须设置浇筑通道以便于放置串筒等辅助设施，防止混凝土浇筑时自由倾落高度过大，造成混凝土离析；同时0#块钢筋、预应力管道、预留孔洞等设置密集，交叉错综，直接通过分析二维图纸难以寻找自上而下的浇筑通道；通过将0#块的所有钢筋及预应力管道等进行三维表达，形成立体模型，将普通钢筋进行适当调整避让，在0#块腹板设置了又梁面直达底板的振捣通道（图9），同时模拟混凝土振捣情况，在腹板侧面设置振捣“窗口”（图10），最终顺利地完成了0#块节段混凝土浇筑工作。图9腹板顶振捣通道图10腹板侧振捣开窗2.5工程量复核利用BIM技术还可进行钢筋、混凝土等工程数量复核，与图纸中的工程数量表进行对比分析，查出图纸错漏之处，尤其是对于像连续梁这种线型变化较复杂、不易于采用传统手段计算的梁体体积等计算项目，采用BIM技术可以直观而且准确得得出结果。设计图纸中0#混凝土数量为170.4m3，而通过BIM三维建模计算得出的0#块体积为224.17m3（图11），在实际混凝土浇筑过程中，实际使用混凝土量为226m3；施工过程充分印证了设计图纸的错误，同时由于事前进行了复核，提前做好了混凝土备料等准备工作，而且避免了准备工作不充分导致正常施工受影响。图11BIM技术导出的工程数量复核表2.6三维可视化技术交底连续梁图纸比较复杂，传统二维图纸的阅读和使用，几乎完全靠技术管理人员的空间想象能力，特别是对于新近入职的技术人员，如果没有类似工程的经验，读图识图比较困难，不可避免有错误发生，容易造成返工和质量偏差。运用BIM技术后，建立钢筋骨架及预应力管道的立体3D模型，在三维立体模型搭建完成后，通过三维模型能够充分掌握内部各种构件的情况。技术人员可以利用3D模型钢筋信息进行验证及梳理，通过可视化技术将其展示出来，以此完成技术交底和图纸审查的工作。同时还可以进一步进行施工工艺流程的仿真模拟，制作动画施工技术交底，加深技术人员及施工作业人员对施工过程的理解，确保关键工序操作明晰，质量可控。3、体会及感悟3.1本项目BIM技术应用的初步成效通过BIM技术在宝坻特大桥跨林大路连续梁中的应用，有效地实现了对悬臂连续梁施工中多种内部构件碰撞、复杂曲线钢筋下料不准确、工程量计算困难等质量通病或技术难题的解决，同时对BIM技术的进一步应用以及多元化的探索也给了很大的启示。3.2需要进一步提高和拓展的地方通过查阅相关资料，并向房建、地铁等BIM技术应用比较成熟的专业项目学习取经，BIM技术还有如下应用方向：（1）指导施工现场临建规划，进行标准项目部驻地、临时道路、机械设备布置等建模，形成；（2）在三维建筑信息模型的基础上，增加时间维度，形成4D模拟，通过BIM进度管理软件将进度计划与工程施工作业模型链接，对比实际进度与计划进度，调整资源配置，进而更加直观形象的进行施工进度管理；（3）通过对关键工序、高危工点、重大临时结构等施工作业进行仿真模拟，可以预演施工中的危险情况，进行风险预警，及时消除安全隐患。3.3关于如何加强BIM技术推动力度的设想按照目前我国建设项目的现状，BIM技术应用的成本绝大多数是由施工方在承担，这也成为BIM技术能否在项目实施中更加深入和广泛发展应用的的桎梏，施工单位在充分利用BIM技术进行施工指导的同时，也需要在项目初期与建设单位进行相关的工作协调，将BIM技术应用的相关条款纳入施工建设合同中，由建设方统一协调安排，承担一部分费用，减少施工单位的成本压力，同时也便于建设项目整体的统一管理。结语施工单位在悬臂连续梁的施工中，利用BIM技术，对设计图纸进行优化、对施工现场进行技术指导，既是行业主管部门行政手段强力推广下的选择，同时也是基于BIM技术其卓越的性能下的必然和自觉的技术管理趋势，今后，BIM技术在桥梁工程施工管理中的作用将会越来越重要，同时也将会促成我国桥梁工程更好的发展。参考文献：1张建平，李丁，林佳瑞，等.BIM在工程施工中的应用J.施工技术，2012（8）：10-17.2龙腾，唐红，吴念，等.BIM技术在武汉某高架桥工程施工中的应用研究J.施工技术，2014（3）：80-83.3谢显红.BIM在桥梁施工中的运用J.中小企业管理与科技（下旬刊），2015（04）：195-196. -全文完-