BIM技术在桥梁墩柱施工中应用

BIM技术在桥梁墩柱施工中应用

本文首先对BIM技术简要介绍,然后以安徽皖南地区某桥梁工程为例对工程概况简要介绍,最后从墩柱钢模板的控制、BIM墩柱技术模拟墩柱浇筑、4D施工模拟分析进度、桥梁工程量提取、BIM技术应用成果等方面阐述BIM技术在桥梁墩柱施工中的应用,并从BIM土建和安装模型、BIM辅助管理、指导施工、施工资料管理等方面阐述BIM技术的应用成果。我国桥梁工程的施工技术不断随着时代的发展而进步,当前已经凭借掌握的施工技术完成多座世界级大桥的建造和施工。虽然从施工结果方面来看已经取得不错的成绩,但是从施工过程方面来看我国桥梁墩柱施工与世界领先水平相比仍然具有一定的差距。我国必须在现有的技术基础上不断提升自己,将BIM技术应用到桥梁墩柱施工中,促进施工流程管理的完整化、标准化和智能化。

一、BIM技术

BIM技术全称BuildingInformationModeling,翻译过来就是建筑信息模型。顾名思义BIM技术通过信息化技术手段对建筑施工工程进行建模,直接通过虚拟化技术将工程模型通过数字化的方式呈现出来。这样通过三维模型对建筑工程的成本、进度、质量、安全进行控制,即可提高建筑过程的管理质量和效率。

二、工程概况

本文以安徽皖南地区某桥梁工程为例,该桥梁工程属于该地区高速公路土建项目中的一部分,桥梁工程总共需要建筑12座桥梁、53座涵洞,公路全长21.64km。其中一座大桥桥长总共305.42m,桥梁工程墩柱的最高截面为36.15m。皖南地区地理环境比较复杂,桥梁墩柱材料运往施工现场比较复杂,因此施工工期难以控制、桥梁墩柱模板用量难以控制、各个施工阶段难以受到监管部门的控制。

三、BIM技术在桥梁墩柱施工中的应用要点

BIM技术在施工中的要点主要可以分为施工前期、施工过程以及施工应用三个方面。其中施工前期需要根据BIM技术对项目文件进行编制,该过程需要设计部门、施工部门相互配合参与;施工过程需要对复杂钢筋节点进行建模、模拟BIM施工方案、四维施工进度管理、现场管理,该过程需要将BIM技术落实到施工方面;施工应用需要建立协同管理平台和运维管理平台,提高施工管理的质量和效率。本文主要对桥梁墩柱施工中的钢模板、混凝土浇筑、四维施工进度管理、项目工程量文件编制以及BIM平台等方面的施工要点进行分析。

1.墩柱钢模板的控制。皖南地区的地理环境比较复杂,地区山脉众多,水文资源比较丰富,对桥梁工程的施工造成了一定困扰。由于地势不平的原因桥梁工程在桩基施工时就存在较大的施工难度,因为不同位置的桩基长度存在一定的差异,所以必须根据施工环境的实际情况对桩基长度进行控制。桥梁墩柱施工时需要使用墩柱钢模板进行辅助施工,墩柱钢模板的控制是否精准对桩基长度具有直接影响。因此桥梁墩柱钢模板的控制精度必须得到保障,而BIM技术可以通过虚拟数字化手段根据桥梁工程的施工环境进行模拟,然后再使用数字化系统对墩柱钢模板进行自动化和智能化控制,最后经过深化之后通过系统输出墩柱钢模板的加工图纸和工程量。这样才能对桥梁墩柱施工质量完成精准控制,从而达到降低桥梁墩柱施工成本的目的。BIM技术对墩柱钢模板进行深化控制之后,可以精准地确定施工材料的数量。本次施工中使用BIM技术控制墩柱钢模板之后输出的材料数量数据如下:D5、D6侧模的数量分别为20件、25件;D7背杠的数量为60件;墩柱模板一共4套,每套节数一样共12节,每节长度均为2.50m。BIM技术模拟钢模板控制如图1所示:

2.BIM墩柱技术模拟墩柱浇筑。桥梁工程中墩柱施工应用BIM技术之后需要对使用的钢模板的数量和钢模板立模的方式进行模拟,然后才能根据钢模板的使用情况对桥梁墩柱浇筑施工是否准确进行校准,最后校准结果无误后才能对墩柱浇筑施工进行模拟。BIM墩柱技术模拟墩柱浇筑的整个过程中必须通过模拟对桥梁墩柱钢模板的各方面参数进行收集,务必保证钢模板的受力情况符合力学分析。而且BIM技术还需要根据受力分析结果对钢模板的稳定性和连接性进行计算,同样必须保证桥梁墩柱施工的工艺满足要求。BIM技术模拟墩柱浇筑完成准确无误后应该使用BIM技术构建的三维可视化桥梁施工模型对施工人员进行技术交底,保证施工技术人员可以掌握桥梁墩柱施工的技巧和注意事项,这样才能提高墩柱施工的整体质量和效率,从而保证施工有序进行,最终将施工进度控制在规定范围之内。BIM技术应用到模拟墩柱浇筑之后可以让整个施工流程和施工要点更加明确,施工人员通过对墩柱施工可视化模型的学习可以吃透整个施工中的技术要点,相比传统的技术交底方式更加有效。BIM技术模拟墩柱浇筑如图2所示:

3.4D施工模拟分析进度。BIM技术在施工进度控制中的应用比较有效,一般来说高速公路标段施工的工期时间为2年。但是为了保证竣工之后有充足的时间进行养护,管理人员必须将工期控制在1年之内。总体来说,施工环境受到的天气影响比较大,因此必须尽量提前做好施工进度计划,否则施工进度容易受到各种天气的影响,最后导致施工工期不受控制。而4D施工虚拟模型可以在BIM技术建立的施工模型基础上引入气候因素形成4D施工进度模型,根据该模型对不同天气气候类型进行导入,然后按照4D施工进度计划查看实际施工计划是否偏离,最后实时对施工计划进行调整,即可保证桥梁墩柱施工在工期内完成施工,不会影响高速公路正常通车。

4.桥梁工程量提取。BIM技术可以实现对工程量的精准控制。整个桥梁施工过程都可以应用BIM技术对各个桥梁墩柱施工所需要的材料进行模拟和计算,然后再结合现有的人力资源情况对人员进行分配,最后即可提高人力资源的使用效率和材料控制的精确性。BIM技术通过三维数字虚拟模型可以得到较为准确的工程量,相比人工计算工程量更加准确。为了保证物资部人员的采购工作顺利,管理人员可以通过BIM技术对工程量的浮动情况范围进行确定,防止施工材料的数量出现较大差异。桥梁工程量提取使用BIM技术需要运用各大常见针对工程项目开发出来的BIM技术应用软件,例如广联达和Revit等。

5.BIM技术应用成果。(1)BIM土建和安装模型。BIM技术在土建和安装模型中的应用能够提前发现设计阶段的一些潜在问题和风险,然后在施工之前即可与设计部门共同对设计图纸进行调整,最后即可避免施工过程中遇到设计问题。BIM技术需要将设计图纸导入到系统中,通过BIM技术软件完成工程建模,工程建模之后设计图纸中的不足则比较明显,所以BIM技术可以减少设计图纸问题,进而提前发现并解决设计问题可以减少后续的施工调整,对施工整体的进度和成本控制也具有重要意义。(2)BIM辅助管理。BIM技术在桥梁墩柱施工中的应用具有辅助管理的作用,BIM技术建立的三维虚拟施工模型具有可视化的特点,根据该模型施工人员和管理人员都能直接找到施工重点,从而避免施工问题和事故的发生。(3)指导施工。BIM技术在桥梁墩柱施工中的应用具有指导施工的作用,技术交底一直以来都是施工准备工作中的重点。传统的技术交底方式作用虽然比较明显,但是仍然有一定的问题和不足,而通过BIM技术构建的模型进行技术交底更容易让施工人员了解施工重点和工艺,有利于提高施工质量和进度。(4)施工资料管理。BIM技术在桥梁墩柱施工中的应用具有施工资料管理的作用,通过BIM技术构建的施工模型可以明确各个施工项目的负责人。而且各个阶段的施工工艺和技术都可以保存到BIM管理平台中,工作人员可以随时了解施工工艺,施工出现问题之后也可以立即根据BIM管理平台确定负责人。

四、结语

综上所述,BIM技术在桥梁墩柱施工中的应用可能对工程的施工质量、进度、安全、成本进行全方位管控,相比传统施工方法来说具有非常明显的优势。但是总体来说BIM技术是一种对数字虚拟技术的应用,技术手段是否完善对施工效果的影响比较严重,因此在实际施工中必须将BIM技术应用理论与施工现场的实际情况结合起来一同分析,这样才能发挥出BIM技术的作用和效果。

作者:王秋华 单位:安徽省公路桥梁工程有限公司