文章来源：BIM实验室

    云贵高原，中国地势三大阶梯之一，受地壳运动、构造、岩性、气候、水流等诸多因素的综合控制，在经过了多期地质构造运动后，形成了复杂多样的构造侵蚀-溶蚀低中山地貌，对市政道路建设而言十分棘手。

    下面，就让我们走进正习第九合同段项目，看看他们怎么利用BIM技术攻坚克难。

    一、项目概况

    贵州省德江至习水高速公路正安至习水段高速公路是《贵州省高速公路网规划》中“一横”的西段，是贵州省高速公路主骨架的重要组成部分。其中第九合同段线路全长7.44KM（含有互通）。主线采用双向四车道一级公路标准建设，设计速度80公里/小时，路基宽度24.5米。桥涵设计汽车荷载采用公路-Ⅰ级，合同工期36个月。本项目主要工程规模有大桥9座，刚构桥1座（木瓜大桥），互通式立交1处（木瓜互通）。

    二、项目重难点分析

    1、本标段控制性工程木瓜大桥，墩柱形式为81m空心薄壁墩，采用滑模施工工艺，主梁为120m连续混凝土预应力刚构形式，采用菱形挂篮施工工艺，引桥为30预应力预制T梁，全桥结构形式复杂，现场地形条件有限，施工难度大。

    2、本标段内全线57跨现浇箱梁高度超过30m，下部支撑体系涉及万能杆件、贝雷架、碗扣式脚手架等诸多形式；同时还包含预制T梁492片，预应力管线碰撞较多，技术人员图纸复核、现场工人理解及操作难度大。

    3、本标段设计路线切割山体，地形起伏较大，地面横坡约55度~75度，地表植被发育，为大型临建设施布置带来极大困难。

    4、本标段桩基473根，现场卡斯特地貌发育，贯穿溶洞27处，桩基处理及质量控制难度较大。

    三、BIM实施策划

    BIM应用实施目标：

    （1）利用BIM技术辅助各专业进行技术复核，形成全专业的深化设计BIM模型，并进行全专业综合协调检查，减少由设计问题对施工的影响。

    （2）利用BIM模型的可模拟性，对各专业施工复杂节点的施工工序进行模拟，并进行可视化交底，确保复杂部位安装一次成活，提高施工的技术、安全、质量管理水平。

    （3）将BIM模型与施工现场管理紧密结合，实现基于BIM的进度、成本、质量、文档、竣工交付等现场管理工作,提高对各专业分包的管理水平和现场协调管理能力。

    BIM应用点清单:

    实施流程策划:

    软硬件配置：

    四、应用介绍

    1、施工阶段一：开工准备阶段

    应用点1：施工模型建立

    根据图纸利用Bentley、revit、Civil3D建立粗略三维实景模型，同时各专业合模。

    应用点2：地质分析

    联动地勘单位，根据地勘资料建立地质层模型，同时通过数字高程建立三维场地模型，通过开挖方计算，辅助决策便道等临建设施选线定位，同时进行土石方平衡调配复核。

    地质建模流程

    利用BIM软件实现不同地层参数化自动建模，快速获得沿线三维地质模型，便于进行地质分层分析，为道路、桥梁施工方案编制奠定基础，同时精确复核全线土石方调配情况。

    地质层模型

    土石方复核统计表

    应用点3：临建选址与调配

    本项目所在地区贵州喀斯特地貌发育，同时设计路线切割山体，地形起伏较大，地面横坡约55度~75度，地表植被发育，为大型临建设施布置带来极大困难。BIM小组利用航拍结合设计院数据，形成地形文件，优化便道选型，尽量保持填挖平衡，确保便道设计经济、合理。

    航拍选址

    地质报告模型化用于临建选址

    ①便道：

    利用Civil3D选线、拉坡、装配道路、材质计算等，快速形成土石方数据，优化平纵面成果。利用Civil3D中的代码，可以达到快速精确地计算便道路面、边沟等工程量，挖填均衡，优化选线。

    便道选线

    便道剖面

    ②项目部驻地：

    由于场站临时征地难度大，因此项目临建场地全部选址在道路红线范围内，场地布置受红线宽度限制。BIM小组根据临建场地布置图建立BIM模型，模拟场地的整体布置情况，协助优化场地方案，展示临建的空间结构，提前发现和规避问题。

    项目部驻地建模规划布置

    ③小型构件预制场：

    由于场站临时征地难度大，因此项目临建场地全部选址在道路红线范围内，场地布置受红线宽度限制。BIM小组根据临建场地布置图建立BIM模型，模拟场地的整体布置情况，协助优化场地方案，展示临建的空间结构，提前发现和规避问题。

    构件预制场布置及实景

    ④梁场：

    本工程T型梁预制和架设共514片，线长量大。对于梁场位置的设置，制作了两个方案进行模拟，最后确定最终布置及位置，对梁场及架桥线路均作出一定优化，最大限度保证梁场满足工期需求

    梁场布置图

    2、施工阶段二：主体施工阶段

    应用点1：桥梁施工深化

    ①CAD图纸读图、将各个桥梁平面布置图导入，断面图图纸导入建模，建立专项族库。

    项目专项模型族库

    ②将互通区桥梁全部按照设计图纸1:1比例建模，将箱梁每一个构建建立族库，尺寸及相对位置关系一一符合，检查梁板件相对关系，统计计算工程量，同时形成可视化施工技术交底，用于指导现场施工。

    互通区桥梁拆解

    ③针对标高多变、没有固定坡度的异形匝道，一般的建模手段难以精准地绘制出对应模型，标高尺寸图纸复核工程量大，难度大，相对标高关系难以统筹考虑；因此项目在建模过程中，先将匝道的几个差异点坐标输入Excel，再使用Dynamo读取数据生产BSplineCurve，再导入Revit中以该曲线为放样路径，最终生成精确的模型。

    Dynamo互通区建模图示

    ④采用revit软件建立刚构桥桥梁三维BIM模型，构建完整的钢筋、混凝土数据信息系统，运用BIM施工管理平台进行信息化集成，3D状态下推演施工方案，4D状态下进行施工进度、计划管理，获取各施工节段的材料工程数量、几何尺寸信息、相对参考坐标，成为施工管理人员准确把握施工现场的得力助手，主要体现在以下几个方面：

    通过点对点，线对线，面对面进行建模，确保刚构桥相对标高位置，尤其是合拢标高准确无误。

    桥梁合拢模型

    钢构桥挂篮施工中，联动midas有限元软件，为施工步骤提供空间有限元计算几何模型，确保施工安全。

    有限元计算与现场实施

    施工步骤空间有限元计算

    应用点2：可视化交底

    按照各项BIM建模标准完成各专业模型的创建以后，就可以通过BIM软件进行模型的三维浏览展示。BIM模型提供了便捷的三维模型浏览功能，可按按专业多角度进行组合检查，可以在模型中任意点击构件查看其类型、材质、体积等属性信息。不同于传统的二维图纸和文档方式，通过三维模型可以更加直观的完成技术交底和方案交底，提高项目人员沟通效率和交底效果。

    对于互通区复杂现浇高支架形式，通过BIM建模形式，进行技术交底，直管的解决工人读图难，理解难的问题，指导现场施工。

    支撑架体系建模

    应用点3：重点工序模拟

    目充分发挥BIM技术，利用虚拟施工，将空间信息与时间信息整合在一个可视的3D模型中，更直观、精确地反映各个建筑部位的施工工序流程，有效地协调各专业的交叉施工，保证工程进展顺利。

    通过利用BIM模型，对现场工序进行动画方式的指导，对施工程中的疑问在施工前予以解决。

    梁板预制施工工序:预制台座和模板制作→普通钢筋成型、放置波纹管→安装侧模板→浇捣混凝土→混凝土养生、拆模→清理孔道→放置预应力钢筋→张拉预应力钢筋→灌注注浆料→浇筑封头混凝土、养生→架设。

    T梁预制施工模拟

    存梁运输施工模拟动画

    刚构桥施工过程中，从0号块到合拢，进行全过程施工模拟，进行三向预应力筋碰撞分析，并向工人交底，解决工人读图困难，主筋与预应力筋冲突等诸多问题。

    连续梁施工模拟

    应用点4：复杂节点深化

    本项目通过BIM技术，对全线路基模型进行建立，在以下两点取得突出成绩：

    ①建模边坡锚杆锚索模型，复核图纸工程量及碰撞冲突检查，优化设计；

    ②VR模拟土石方开挖，沉浸式体验，加强了具象性及交互功能，VR在BIM的三维模型基础上，加强了可视性和具象性。通过构建虚拟展示，提供交互性设计和可视化印象。

    全线路路基模型深化

    ③建模边坡锚杆锚索模型，复核图纸工程量及碰撞冲突检查，优化设计，具有以下优点；

    1）可视化设计施工技术交底；

    2）碰撞检查；

    3）施工图复核及优化设计；

    4）工程量清单。

    ④联动地勘单位，将地勘单位数据导入Civil3D中形成地形曲面。精确定位溶洞、软土等不良地质，提前做好应对措施。

    ⑤模拟分析钢筋及波纹管碰撞，能够对钢筋空间排布和绑扎进行三维技术交底。提前解决了现场的图纸问题，出具碰撞报告优化钢筋设计。

    钢筋分析

    碰撞分析

    细部节点大样建模

    应用点5：安全管理

    ①利用Fuzor对已架设完成的桥梁进行临边安全分析，在三维视图中高亮显示需要设置防护措施的部位，避免在现场施工中出现遗漏。根据安全分析报告设置临边防护，防止高空坠落。

    安全防护分析

    ②采用BIM手段，对项目梁场进行火灾逃生模拟，确定消防车进场路线和人员疏散路线，确保险情发生时消防车进场路线畅通，人员逃生路线最优，且两者之间路线线不发生冲突。

    消防通道模拟

    应用点6：成本管理

    ①互通区桥梁钢筋分布错综复杂，本项目通过建立桥梁信息库，精确构建互通区施工模型，进行图纸复核，工程量复核统计，技术交底。针对钢筋安装、下料。优化布筋顺序，采用通过BIM模型进行模拟，更直观指导工人规范施工作业，为工程质量提供有力保障，通过BIM建模下料节约材料约11%。

    钢筋优化、下料及算量

    ②通过在Civil3D中对原始地形曲面进行整平处理。

    场地整平模拟

    ③通过在Civil3D中对原始地形曲面进行整平处理，得到填挖方量，与图纸交叉对比，来审核现场工程量。

    模型、图纸交叉审核

    五、总结与计划

    1、BIM放样机器人应用

    将BIM技术与放样机器人相结合，把经过审核的模型放样点导入放样机器人中，实现自动放样，提高放样的质量及工作效率。

    2、实现真正意义上的全寿命BIM运用

    通过BIM技术手段，实现从生产进度、质量安全、文明环保全过程，全寿命实时监控管理项目，提高项目管理水平和效益

    3、从单机应用向网络的多方协同应用转变

    打造基于网络的多方协同应用，实现BIM模型的现场数据信息，可以及时的获取和传递，可以对模型进行及时的存储以及分析，为BIM技术在工程现场的使用提供了必要的手段，降低缩短各方沟通的成本和时间。（作者：袁况）

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