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        BIM 技術(shù)在綜合管廊頂管施工精準(zhǔn)化管理中的應(yīng)用

        2020-05-08 09:17:34杜利鵬
        江西建材 2020年4期
        關(guān)鍵詞:管井管節(jié)頂管

        萬 磊,杜利鵬

        1.中鐵十七局集團(tuán)第一工程有限公司,山東 青島 266000;2.中鐵十七局集團(tuán)有限公司,山西 太原 030006

        BIM(Building Information Modeling)技術(shù)是以三維信息模型技術(shù)為基礎(chǔ),通過對規(guī)劃、設(shè)計、建造和運(yùn)維等全生命周期模擬和分析,實現(xiàn)對項目工期、成本、質(zhì)量和安全等全過程的可測可控精準(zhǔn)化管理,達(dá)到節(jié)約成本、縮短工期、確保質(zhì)量和保證安全等目的。

        1 工程概況

        南京市江北新區(qū)綜合管廊項目位于國家級江北新區(qū)核心地段,建設(shè)總里程53.41km,施工總工期五年,入廊管線包括有燃?xì)?、通信、電力、給水、雨水、空調(diào)熱力等十余種管線類型。

        圖1 頂管井平面位置BIM 模型

        本項目頂管施工段主要集中在A2+568-A3+585 范圍內(nèi),共計五段(如圖1 所示),直線長度約1 公里,需下穿豐子河、浦濱路、浦口大道、鎮(zhèn)南河路及上穿地鐵10 號線。管節(jié)材料為鋼筋混凝土,強(qiáng)度等級C50,抗?jié)B等級P8。頂管分單雙管兩種,單管管節(jié)內(nèi)徑3.6m,雙管管節(jié)內(nèi)徑2.4m,如表1 所示。

        表1 江北新區(qū)頂管工程概況

        2 施工前期BIM 技術(shù)應(yīng)用

        2.1 模型建立

        2.1.1 頂管井BIM 模型

        利用Revit 軟件中的構(gòu)件內(nèi)建模型建立頂管井模型。以J3頂管井為例(如圖2 所示),建立的主要模型構(gòu)件包括,鉆孔灌注樁、高壓旋噴樁、冠梁、圍檁及內(nèi)襯等。在建立樁孔灌注樁和高壓旋噴樁等構(gòu)件時,根據(jù)設(shè)計尺寸在族文件中單獨(dú)建立,然后倒入至項目文件中并放置在正確的位置。如需快速完成也可提前利用輔助線定位,通過陣列命令批量放置。

        圖2 J3 頂管井BIM 模型

        2.1.2 管節(jié)BIM 模型

        管節(jié)包括3.6m 和2.4m 兩種,BIM 模型在族文件完成后載入項目文件進(jìn)行連接拼裝。建模時利用軸線鎖定尺寸,參數(shù)化建模(如圖3、4 所示),實現(xiàn)兩種管徑BIM 模型的自動轉(zhuǎn)換。

        圖3 管節(jié)BIM 模型參數(shù)化驅(qū)動

        圖4 內(nèi)徑2.4m 管節(jié)BIM 模型

        2.1.3 接入段建模

        接入段屬于帶坡度變截面異形結(jié)構(gòu),常規(guī)的模型拉伸無法滿足建模要求,本項目則在輪廓族文件中分別建立不同廊體截面后載入常規(guī)模型族文件中進(jìn)行多截面融合,并通過調(diào)整不同截面相對高度,完成坡度設(shè)置,如圖5 所示。

        圖5 接入段BIM 模型

        2.2 可視化交底

        本項目創(chuàng)造性的采用“F 型承插口+兩道O 型聚異戊二烯密封橡膠圈”接口構(gòu)造措施,解決了傳統(tǒng)接口處止水效果差、無法做到事前檢測的問題,但該防水構(gòu)造圖紙表達(dá)十分復(fù)雜,二維圖紙難以完成高質(zhì)量的技術(shù)交底。本項目在已有管節(jié)模型的基礎(chǔ)上對接口防水構(gòu)造進(jìn)行深化二次建模,通過利用三維BIM模型,從多角度展示防水接口的構(gòu)造形式,將交底信息的表達(dá)維度由二維平面提升至三維空間,增加了信息表達(dá)的形象性、直觀性,協(xié)助作業(yè)人員快速把握施工重難點,實現(xiàn)交底內(nèi)容的無縫傳遞,并利用模型多次與防水膠圈生產(chǎn)廠商進(jìn)行技術(shù)交流,把控生產(chǎn)質(zhì)量。

        圖6 防水節(jié)口構(gòu)造BIM 模型

        2.3 工程量計算

        在基于BIM 技術(shù)的工程量統(tǒng)計方式下,通過Revit 中明細(xì)表統(tǒng)計功能,分區(qū)域、分節(jié)段將頂管模型中包含的混凝土、鋼筋、模板及各類管線等構(gòu)件工程用量方便快捷的統(tǒng)計出來。以J2 頂管井高壓旋噴樁為例(設(shè)計圖紙只給出樁間距和加固區(qū)域,而對如何布置并未直接說明),通過在revit 中對高壓旋噴樁進(jìn)行模擬排布,確定了樁位排布方式(如圖7 所示),并計算了對應(yīng)的工程用量,為現(xiàn)場施工精準(zhǔn)化管理提供依據(jù)。

        圖7 J2 井高壓旋噴樁工程量計算

        2.4 三維空間檢查

        三維空間檢查是分析建筑物內(nèi)部空間合理性的效方式,以第三人視角制作漫游視頻,按實際情況設(shè)置虛人物的身高和身寬[2],利用該人物的身形尺寸判斷當(dāng)前該站位的空間尺寸時候合理。如圖8 為正在對1#人員出入口的鋼梯空間尺寸進(jìn)行合理性判斷,判斷其是否影響管線運(yùn)營使用和人員檢修。

        圖8 三維空間檢查

        3 施工過程BIM 技術(shù)應(yīng)用

        3.1 三維場地布置的應(yīng)用

        利用Revit 軟件將地形數(shù)據(jù)導(dǎo)入項目文件中,建立地形模型,按照1:1 的尺寸比例在地形模型上建立施工現(xiàn)場布置模型,模擬布置頂管施工不同階段所需工程機(jī)械設(shè)備、材料堆場、辦公場所等設(shè)施設(shè)備的位置和數(shù)量。將頂管施工現(xiàn)場場地信息化,提前判斷材料堆場所需要的尺寸、面積、位置和各類機(jī)械、車輛的進(jìn)場和行駛路線等是否合理,充分進(jìn)行施工現(xiàn)場空間分析,合理規(guī)劃場地布置,實現(xiàn)場地布置的精準(zhǔn)化動態(tài)控制。

        圖9 三維場地布置

        3.2 施工方案模擬的應(yīng)用

        對重難點施工方案進(jìn)行模擬分析,提前發(fā)現(xiàn)實際施工過程中可能出現(xiàn)的問題或質(zhì)量安全隱患,提升各類技術(shù)方案的合理性和適用性,增強(qiáng)現(xiàn)場技術(shù)管控能力。本項目對頂管施工的十余項施工方案進(jìn)行可視化模擬,以接入段模板臺車選型為例,建立各種工況和工裝設(shè)備的BIM 模型,輔以關(guān)鍵環(huán)節(jié)的工序模擬動畫,最大限度還原真實施工現(xiàn)場情況,并將Revit 模型導(dǎo)入Abaqus 有限元分析軟件中進(jìn)行受力分析計算,避免多次重復(fù)建模,實現(xiàn)“一模多用”。最終經(jīng)過多次比選確定了技術(shù)經(jīng)濟(jì)最合理、可實施性最高的雙艙模板臺車方案。

        圖10 模板臺車方案比選BIM 模型

        3.3 D 進(jìn)度管理的應(yīng)用

        在Fuzor 軟件中將頂管施工Revit 模型的構(gòu)件與project 軟件中的計劃進(jìn)度數(shù)據(jù)進(jìn)行一一關(guān)聯(lián)(細(xì)化至構(gòu)件級別),以直觀可視化特性表達(dá)出施工全過程中工作空間、設(shè)施、資源之間可能存在的沖突和不足,持續(xù)優(yōu)化改進(jìn),提高計劃進(jìn)度的現(xiàn)場可實施性。此外,將現(xiàn)場實際施工進(jìn)度輸入BIM 模型中,實時對比現(xiàn)場進(jìn)度與計劃進(jìn)度的快慢,動態(tài)調(diào)整,為實現(xiàn)合同工期提供保障。

        3.4 5D 成本管理的應(yīng)用

        BIM5D 技術(shù)是在4D 進(jìn)度管理模型基礎(chǔ)上,添加各構(gòu)件成本信息的BIM 模型技術(shù)。本項目通過建立頂管施工的BIM 5D模型,實現(xiàn)了頂管任意位置、任意時間成本信息的快速獲取,通過合同、計劃與實際施工的消耗量、分項單價、合價等數(shù)據(jù)的多算對比,判斷消耗量有無超標(biāo),采購單價有無失控等問題,實現(xiàn)頂管施工成本風(fēng)險的高效管控。

        4 結(jié)語

        頂管施工是地下綜合管廊暗挖施工的主要形式之一[3],具有機(jī)械化程度高,工期短,造價低,無噪聲、綠色環(huán)保等優(yōu)勢,能較好的解決傳統(tǒng)的管廊明挖施工所產(chǎn)生的諸多弊端。本項目通過BIM 技術(shù)在綜合管廊頂管施工精準(zhǔn)化管理中的應(yīng)用,構(gòu)建出了規(guī)范化的BIM 技術(shù)實施管控模式,形成了一套適用頂管施工的BIM 整體解決方案,取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益,為實現(xiàn)頂管施工建設(shè)目標(biāo)提供有力保障。

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