薄 健

(中鐵十四局集團第四工程有限公司，山東 濟南 250002)

我國的BIM技術(shù)最初只是運用在一些大型工程項目建設(shè)過程中，房屋建筑領(lǐng)域居多。隨著BIM技術(shù)的發(fā)展，其信息化、數(shù)字化、高效性等特點愈加凸顯，BIM技術(shù)的應(yīng)用方向也逐漸從房屋建筑領(lǐng)域轉(zhuǎn)向更多的建筑實體工程，包括鐵路、航空、水運、公路、軌道交通等設(shè)施。近年來，在BIM技術(shù)理念的影響下，越來越多的基礎(chǔ)設(shè)施項目也開始大膽嘗試BIM技術(shù)運用，并且從中獲得了大量的成功經(jīng)驗。然而在BIM技術(shù)廣泛應(yīng)用的同時，由于部分工程參與者觀念較為保守，BIM技術(shù)優(yōu)勢一般體現(xiàn)在三維直觀模型表現(xiàn)、建筑模型深化設(shè)計、碰撞沖突檢查、施工現(xiàn)場合理布置、施工動態(tài)模擬等方面[1-3]，尚未認識到BIM技術(shù)在某些領(lǐng)域應(yīng)用價值，因此該技術(shù)在一些領(lǐng)域還尚未涉及。尤其在鐵路路基邊坡防護及支擋結(jié)構(gòu)的施工過程中，因為現(xiàn)階段邊坡防護及支擋結(jié)構(gòu)往往作為路基附屬結(jié)構(gòu)，BIM技術(shù)雖有通用之處但沒有深入研究，再加上在三維建?；A(chǔ)上，專門針對邊坡防護及支擋結(jié)構(gòu)并不是基于BIM技術(shù)，因此現(xiàn)階段專門針對BIM技術(shù)在鐵路路基邊坡防護及支擋結(jié)構(gòu)的應(yīng)用研究較少[4]。而目前多運用的傳統(tǒng)施工方法會導(dǎo)致現(xiàn)在很多工程在邊坡防護方面返工，造成大量浪費，為避免這一現(xiàn)象，本文通過使用BIM技術(shù)研究其在高速鐵路路基邊坡防護及支擋結(jié)構(gòu)施工深化設(shè)計中的應(yīng)用。本論述以新建牡丹江至佳木斯鐵路站前工程第六標段為例，應(yīng)用BIM技術(shù)進行路基邊坡、擋土墻參數(shù)化建模，進行基于模型的工程量統(tǒng)計及圖紙復(fù)核處理；并采取仿真模擬施工，對施工方案進行優(yōu)化，以期對施工過程進行有益指導(dǎo)，達到實時可視化，動態(tài)了解工況變化，節(jié)約工程成本的目的，研究內(nèi)容可為同類工程提供有益借鑒[5]。

1 項目概況

新建牡丹江至佳木斯鐵路站前工程MJZQSG-6標段起訖里程為DK207+706～DK267+132，線路長度45.311 km。其中路基工程長23.261 km，路基土石方497.88萬斷面方，特大橋9座，大橋5座，中橋1座，框架式橋7座，涵洞45座，新建車站1座。

為保證BIM技術(shù)工作的順利開展，項目部成立BIM工作室，由項目總工程師分管領(lǐng)導(dǎo)，協(xié)助BIM工作室進行施工現(xiàn)場與二維圖紙的經(jīng)驗和技術(shù)指導(dǎo)。根據(jù)多方咨詢及參考其他BIM技術(shù)實施的案例，在探索研究BIM技術(shù)在鐵路路基邊坡防護及支擋結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用階段，BIM工作室置了移動工作站5臺，固定工作站1臺，文件服務(wù)器1臺，無人機1架，并基于達索CATIA軟件進行模型的創(chuàng)建。

2 項目模型創(chuàng)建

2.1 邊坡模型創(chuàng)建

考慮到施工現(xiàn)場路塹地形復(fù)雜多變，地勢起伏大且不規(guī)則，為此創(chuàng)建了帶參數(shù)的拱形骨架模型。通過調(diào)節(jié)此模型中“拱形骨架高度”“拱形骨架寬度”“坡比”等參數(shù)可以適用于不同高度、不同寬度、不同坡比、不同頂邊斜率情況的路塹邊坡。同時為方便模型的布置創(chuàng)建工程模板，根據(jù)不同高度、不同坡比的現(xiàn)場地形調(diào)整參數(shù)完成路基拱形骨架模型布置。拱形骨架模型見圖1。根據(jù)路基圖紙創(chuàng)建邊長0.2 m，壁厚0.05 m，高0.12 m的正六邊形空心塊；骨架為不規(guī)則形狀，因此利用BIM模型模擬六棱塊排布。

2.2 支擋結(jié)構(gòu)模型創(chuàng)建

根據(jù)施工圖紙創(chuàng)建樁板式擋土墻、重力式擋土墻、扶壁式擋土墻模型；為方便后期工程量復(fù)核及技術(shù)交底，將上述結(jié)構(gòu)添加內(nèi)部鋼筋模型及細部構(gòu)造模型，包括頂板、腹板、肋板鋼筋、泄水孔等；創(chuàng)建完成后，將整合后的模型根據(jù)路基現(xiàn)場地形狀況進行排布。扶壁式擋土墻及內(nèi)部鋼筋模型如圖2所示。

3 BIM技術(shù)應(yīng)用

3.1 基于模型的工程算量及圖紙復(fù)核

圖紙審核及優(yōu)化是工程項目建設(shè)工作中的重要環(huán)節(jié)，是施工技術(shù)管理工作的重要內(nèi)容，提取模型工程量與設(shè)計圖紙進行對比，一方面是為了驗證模型與圖紙之間是否存在差異，另一方面，可以指導(dǎo)施工，作為施工過程中的參考，保證施工過程中精確下料，減少不必要的材料浪費。

通過參數(shù)化建模，可快速測量出不同高度、不同寬度、不同坡比、不同頂邊斜率情況下的混凝土方量，實現(xiàn)對每次拱形骨架混凝土澆筑的方量進行控制和驗算。根據(jù)參數(shù)化拱形骨架模型進行準確布置后可成段計算整個路基工點的拱形骨架混凝土方量及數(shù)量。通過創(chuàng)建路基支擋結(jié)構(gòu)模型，可以快速測量混凝土方量及鋼筋量，和圖紙進行對比，復(fù)核工程量，為現(xiàn)場施工提供參考。

3.2 可視化施工交底

結(jié)合施工現(xiàn)場將參數(shù)化拱形骨架及六棱塊進行布置，可以直觀的給現(xiàn)場技術(shù)人員進行交底，包括模板尺寸、數(shù)量，混凝土方量等。并且利用BIM技術(shù)將二維圖紙轉(zhuǎn)換為三維模型，對現(xiàn)場施工班組進行交底，明確施工中各結(jié)構(gòu)部位尺寸，特別是鋼筋綁扎過程中的碰撞以及排水孔位置等。

3.3 施工模擬及優(yōu)化方案

模擬出拱形骨架的布置，并可通過模擬布置計算出每一段路基需要調(diào)用的不同類型的模板數(shù)量。為拱形骨架模板周轉(zhuǎn)提供了可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。對于六棱塊的放置進行模擬，可以找出最節(jié)省材料的六棱塊布置方案；鋪設(shè)六棱塊時四周邊角位置無法鋪設(shè)完整的六棱塊，不規(guī)則形狀的六棱塊無法統(tǒng)一預(yù)制，現(xiàn)場切割較麻煩，需要在現(xiàn)場量完尺寸后切割完整的然后鋪設(shè)，這樣在切割過程中會影響空心塊的質(zhì)量，同時也會造成空心塊的浪費。利用BIM模型對骨架內(nèi)六棱塊進行排布，可確定不規(guī)則形狀六棱塊尺寸及個數(shù)，便于提前預(yù)制加工。根據(jù)模擬結(jié)果統(tǒng)計出2 m拱形骨架需要大約43個六棱塊，3 m拱形骨架需要大約74個六棱塊，4.5 m拱形骨架需要大約119個六棱塊。六棱塊放置模擬結(jié)果見圖3。

4 結(jié)語

本文通過使用BIM技術(shù)研究其在高速鐵路路基邊坡防護及支擋結(jié)構(gòu)施工深化設(shè)計中的應(yīng)用。通過創(chuàng)建與現(xiàn)場實際基本相符的路基邊坡防護及支擋結(jié)構(gòu)模型，在指導(dǎo)現(xiàn)場施工的同時可以確保每次澆筑混凝土的方量都比較準確，能夠有效避免浪費，節(jié)約項目成本。盡管本研究案例中的模型深化過程只是對施工過程的一個模擬，但是模擬的結(jié)果可以讓施工人員提前發(fā)現(xiàn)圖紙或者施工過程中可能存在的問題，提前發(fā)現(xiàn)，及時調(diào)整，優(yōu)化解決，并通過對模型的深化，使得原本平面的圖紙立體化，給工人交底時更加直觀。本文的具體結(jié)論和要求有以下幾點：1)進行施工深化設(shè)計時一定要結(jié)合現(xiàn)場實際進行設(shè)計，嚴格按照施工圖紙和規(guī)范，不能讓模型只是一個空殼，要有實際的指導(dǎo)意義。2)在創(chuàng)建模型時要盡可能的創(chuàng)建參數(shù)化模型，使模型的應(yīng)用面更加廣泛，并多使用CATIA的知識工程功能進行設(shè)計，提高模型創(chuàng)建速度，并為以后使用提供便捷。3)創(chuàng)建模型的工程師一定要具有豐富的現(xiàn)場經(jīng)驗及專業(yè)技能知識，并且能熟練操作建模軟件，這樣創(chuàng)建的模型比較準確，才能與現(xiàn)場緊密結(jié)合，使得BIM技術(shù)真正用于指導(dǎo)施工。下一步將加大人才培養(yǎng)力度，提高工作人員綜合素質(zhì)，對BIM技術(shù)進行更加深入的研究與應(yīng)用。