BIM技术在箱梁顶推及异型声屏障制作安装方面的应用

BIM技术在箱梁顶推及异型声屏障制作安装方面的应用

李建 王铁 万小凤 肖海峰 廖晨

中建一局三公司沙湖大道 项目部 湖北武汉 430000

摘要：BIM技术通过模型建立、数据分析等手段更加直观的反映整体工程建造实施内容，目前BIM技术在房建类项目已被广泛应用，但在市政项目的应用仍缺乏方向性，使用BIM技术指导市政工程实施为日后研究的关键方向，因此本文通过工程实例进行分析，旨在能够给予同类市政项目提供出相应的参考，使BIM技术成为市政施工的一项重要工具，拓展BIM技术的适用范围，推动BIM技术的发展。

关键词：BIM技术；市政工程；桥梁异型钢构架施工；桥梁顶推施工；

前言：随着城市跨快速化建设，桥梁项目日益增多，并且桥梁在满足使用功能的同时结构越来越多样化，桥梁附属声屏障也在全封闭声屏障的基础上增加诸多造型，丰富建设内容，与周围环境、建设规划理念相匹配，但随之而来的是更加复杂的施工及管理，BIM技术能有效帮助解决施工全周期出现的问题，通过施工模拟，建模分析，实现全方位可视化施工，使整体施工内容处于可控状态。

一.工程概况

沙湖大道跨徐东大街立交工程项目包括桥梁顶推施工、异型声屏障施工两大重点，顶推总重量约1400t，顶进总距离约为54米，工程体量相对不大，但项目顶推横跨城市主干道，施工全过程不可中断交通，因此对实施整体安全性及技术考验极大；同时异型钢构架与传统声屏障结合施工，整体造型为三维双曲，加工下料、现场吊装要求精度较高，施工难度较大，鉴于以上项目采用BIM技术对整体施工进行过程管控，对整体施工进行科学指导，对结构进行建模受力分析，直观明确受力薄弱点，保证安全平稳的实施。

二.BIM技术在箱梁顶推方面的应用

1.环境分析施工模拟

根据现状交通情况及施工现场实际场地布置，建立顶推施工模型，确定胎架基础位置，保证安全可靠的情况下，优化胎架布置位置，尽最大限度减小对现状交通的影响，调查各时间段交通流量，分析顶对施工对交通影响，由于顶推施工专业性强，施工工艺复杂，项目通过对顶推施工过程进行全周期建模，并进行施工模拟。

通过施工模拟减少返工，提高施工质量，提前掌握施工顺序，避免施工过程杂乱无章导致返工，提高了施工质量。可视化强，及时调整，提前建模能够提前发现施工过程可能出现的问题，进行工序优化提前做出调整。便于沟通，方便协作，各部门能够提前沟通协作，避免施工过程协作混乱。过程展示，真实直观，能够形象直观展示整个施工过程，提前预演，保证施工工期。

2.工况分析结构计算

本项目钢箱梁结构为变截面不等高钢箱梁，最大截面高差约为2米，传统的顶推施工工艺不能完成适应本项目，通过模型建立最传统的顶推工艺进行深化看，将鱼腹式箱梁底面进行预先人工调平，通过滑移支架与滑移纵梁实现箱梁顶推施工，由于本项目顶推附加措施较多，“凭经验”已经无法确定结构受力情况，

根据顶推施工过程各个工况特点，将各工况分别建模分析，清晰表示每个工况下梁体、支架、地基反力等数据，便于整体把控，为施工过程中结构应力和位移监测提供方向，计算软件采用midas civil，建立钢箱梁、滑块支架、整体模型,BIM技术实现箱梁顶推过程中数字化动态管理，避免不必要的错误产生，从而实现节约工期，快速建造的理念。

3.结合模型智能检测

根据整体深化模型以及各工况下受力分析，可清晰的了解梁体及架体整体应力变化，施工过程监测结合受力情况，对受力较大部位加大监测频率，整体监测更具有指导性，实时数据反馈给顶推总指挥台，通过应力变化、支架位移、轴线偏移等数据进行软件分析合理调整千斤顶顶力，从而实现顶推过程动态纠偏处理，实现数字化施工管理。

三.BIM技术在异型声屏障制作安装方面的应用

1.三维建模曲线下料

项目声屏障为异型双曲面结构，传统加工方式无法满足结构形式，因此项目通过建立的三维模型导出二维CAD图纸，再导入至生产机床计算机软件中进行原材料生产加工。根据设计图纸进行深化设计，建立三维立体模型，清晰掌握各部位细部构造及连接方式，让实操作业人员操作更有方向性，从而进一步保证施工质量及安全，同时通过建模分解，优化下料尺寸，减小材料浪费，具有一定经济效益。

2.模型指导实体预拼

为提前发现加工下料误差减小后期现场拼接误差，根据模型进行一比一布设胎架在场内进行造型段整体预拼装，整体过程相当于现场拼接预演，一定程度上加快现场施工进度，另外根据模型细化整体工程量，避免异形板材现场实体钢结构完成后再进行放样，缩短异型板体加工周期，操作更为精准。

3.模型分解优化吊装

建立模型后，分析整体结构受力形式，结合场内加工制造、交通运输、现场吊装焊接等情况进行结构整体分解，将造型段划分成若干构件，并对单个构件进行吊装模拟，分析单个构件吊装过程中变形，优化吊点设置位置，使整体构件在无应力的状态下实现连接，保证连接完成体系转换后结构整体受力符合设计要求。

四、BIM技术应用效益分析

1.质量控制

本工程运用BIM技术，使构件下料加工更为精准，减小结构加工误差，尤其避免宽焊缝质量通病的出现，对整体质量控制有显著提升，另外，运用BIM技术实现三维可视化交底，对类似于本工程的复杂结构更有指导意义。

2.安全管理

运用BIM技术进行施工模拟，由于本项目两个单位工程非常规结构，技术难度大，通过模拟施工，帮助项目提前发现安全管理薄弱点，有助于消除安全隐患，从而降低安全管理难度，事前预防有效控制。

3.成本节约

通过BIM技术建模计算，优化整体架体受力体系，对钢管立柱、临时基础有可靠依据的加大或减小，临时措施受力体系更为经济合理，并且不降低其安全储备系数，同时优化结构下料，减小边角废料的出现，达到成本节约的目的。

五、结语

综上所述，BIM技术在本项目已有较为具体的应用实例，通过模型建立、数据分析、科学准确的分析实施过程中的潜在风险，优化实施工工序，减小施工风险，对异形结构进行三维平面展开下料，提高构架加工的精准度，同时节约材料，具有一定的经济效益，对整体实体质量有更为规范的控制，BIM技术的应用可促进精品工程的产出，因此建议相似类型的市政项目加强BIM技术的应用。

[1]赵建峰，浅谈BIM技术在市政道路施工中的应用研究，四川建材，2021

[2]陈伟仁，BIM技术在市政路桥施工中的应用，建筑机械，2021

[3]颜超，BIM技术在复杂市政综合项目设计中的应用，中国高新科技，2021

[4]俞琦，基于BIM平台的市政桥梁工程设计与应用，智能城市，2021