■ 于安文

0 引言

高速鐵路作為我國交通運輸?shù)拇髣用}，對于國民經(jīng)濟發(fā)展和國計民生有著十分重要的意義。近年來，BIM技術(shù)、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、3D打印等新技術(shù)逐步興起，我國部分高速鐵路項目也開始嘗試不同深度的BIM應(yīng)用[1]。新建鄭萬鐵路河南段站前7標（ZWZQ-7標）工程為典型線性工程，其連續(xù)梁-拱上跨南水北調(diào)中線干渠控制性工程具有施工工藝復(fù)雜、工期控制難度大、綠色環(huán)保要求高等特點，給項目施工與管理帶來考驗。利用BIM技術(shù)輔助施工，可提高項目的技術(shù)、質(zhì)量、安全等綜合管控水平，按期完成施工[2-3]。

Z W Z Q-7標工程位于河南省南陽市境內(nèi)，標段起于方城站，途經(jīng)方城縣清河鄉(xiāng)、趙河鎮(zhèn)，社旗縣橋頭鎮(zhèn)，南陽市宛城區(qū)紅泥灣鎮(zhèn)3縣區(qū)4鄉(xiāng)鎮(zhèn)。標段起訖里程DK227+778．385—DK265+420．14，正線長度37．642 km，含路基、橋涵、無砟軌道等站前線下工程。項目特殊結(jié)構(gòu)眾多，主要包括：（48+80+48）m、（60+100+60）m三跨連續(xù)梁；1-（74+160+74）m連續(xù)梁-拱；1-80 m系桿拱。其中，1-（74+160+74）m連續(xù)梁-拱于DK244+327．1—440．7處跨越南水北調(diào)中線工程，被列為本項目控制性工程。

1 BIM實施策劃

項目根據(jù)施工工藝要求制定詳細的BIM實施策劃方案。BIM應(yīng)用范圍為426#—481#墩上下部結(jié)構(gòu)，包含1座（74+160+74）m連續(xù)梁-拱、1座（60+100+60）m連續(xù)梁，其他為簡支箱梁。項目從技術(shù)和管理2個維度展開BIM應(yīng)用：（1）技術(shù)層面。利用建模軟件解決2#拌合站及趙河鋼筋加工場三維場布、構(gòu)件工程量審核、復(fù)雜構(gòu)件鋼筋三維可視化、鋼筋深化設(shè)計出圖指導(dǎo)施工、金屬波紋管孔道及鋼筋碰撞檢測、預(yù)應(yīng)力筋斷面相對坐標提取交底等問題。其應(yīng)用旨在最大程度消除技術(shù)差錯造成的返工風(fēng)險。（2）管理層面。進度管理是整個BIM實施應(yīng)用的核心，以廣聯(lián)達BIM5D質(zhì)量安全模塊為輔助應(yīng)用，同時初步探索商務(wù)應(yīng)用，為企業(yè)成本預(yù)算打下堅實基礎(chǔ)。其應(yīng)用旨在最大程度降低因進度、質(zhì)量、安全可能帶給工程的風(fēng)險，并實現(xiàn)項目創(chuàng)效、保證企業(yè)收益。項目BIM實施策劃見圖1。

2 BIM實施應(yīng)用流程

組建人員配置與項目實施相適應(yīng)的BIM團隊；選擇Revit建立各類混凝土構(gòu)件，以Navaisworks和Fuzor兩款方案優(yōu)化軟件作為實施基礎(chǔ)，以廣聯(lián)達BIM5D作為實施核心平臺。具體BIM實施應(yīng)用流程見圖2。

圖1 項目BIM實施策劃

圖2 BIM實施應(yīng)用流程

2.1 建模技術(shù)應(yīng)用

首先進行圖紙初審，制定統(tǒng)一的建模標準和命名規(guī)則，消除后期BIM模型不匹配現(xiàn)象，以避免修正BIM模型耗時長、BIM模型建模精度不高影響B(tài)IM5D應(yīng)用。建模過程中，做好圖紙問題統(tǒng)計，并就發(fā)現(xiàn)的各類問題進行匯總?？赡艽嬖诘膯栴}包括：臨建工程場布不合理、各類型構(gòu)件混凝土數(shù)量存在偏差、鋼筋排布不合理、鋼筋根數(shù)不足、鋼筋規(guī)格型號錯誤、鋼筋保護層存在計算偏差、預(yù)應(yīng)力鋼束與構(gòu)件鋼筋交叉占位現(xiàn)象嚴重、豎向預(yù)應(yīng)力張拉槽口與頂板鋼筋碰撞等。對統(tǒng)計的問題逐一進行回復(fù)，不能回復(fù)的提請項目工程部，由工程部負責向設(shè)計院提出設(shè)計反饋并予以答疑。在（60+100+60）m連續(xù)梁建模過程中發(fā)現(xiàn)，0#塊建模475．04 m3，而通用設(shè)計圖0#塊建模354．37 m3，兩者相差120．67 m3，而在已完成的0#塊混凝土報量上也印證了這一點。

（74+160+74）m連續(xù)梁-拱節(jié)塊鋼筋和金屬波紋管最為密集，存在較多交叉。僅K3和K3'腹板鋼束F7與各型號鋼筋累計交叉碰撞就達245次。采用BIM技術(shù)開展構(gòu)件碰撞檢測，在施工前就可直觀反映碰撞結(jié)果（見圖3），在確保腹板鋼束F7孔道坐標位置不變的情況下，既適當挪動鋼筋，又保證保護層避免碰撞。

圖3 BIM技術(shù)開展構(gòu)件碰撞檢測

（74+160+74）m連續(xù)梁如果采用通用圖，僅能提供縱向鋼束4個控制斷面的相對坐標，不能出具各節(jié)塊分界線處的相對坐標。在預(yù)應(yīng)力金屬波紋管孔道定位時，需根據(jù)各節(jié)塊分界線處的孔道相對坐標實現(xiàn)定位。以往常規(guī)作法是利用AutoCAD繪制連續(xù)梁的全部縱向坐標，再分別繪制連續(xù)梁各節(jié)塊的控制斷面，計算推斷控制斷面相對坐標，根據(jù)推斷結(jié)果繪制連續(xù)梁節(jié)塊坐標斷面圖。此方法繪制速度慢、復(fù)核時間長且易出錯，而鋼束孔道坐標的定位精度，在很大程度上影響施加的有效預(yù)應(yīng)力，因此需采用BIM技術(shù)解決該問題。根據(jù)設(shè)計圖提供的連續(xù)梁鋼束坐標，利用Revit自適應(yīng)公制常規(guī)模型模塊，分別建立各縱向鋼束的族模型并按圖紙標識編號。所有族模型建立并復(fù)核無誤后，載入連續(xù)梁項目選項卡進行模型整合。利用Revit強大的任意剖面功能，隨時隨地準確提取任意斷面、任意位置的孔道相對坐標（見圖4）。

復(fù)雜構(gòu)件鋼筋識圖下料和正確安裝排布一直是困擾一線技術(shù)人員的難題。二維圖紙給出的剖面圖、斷面圖等很難直觀判別，而連續(xù)梁節(jié)塊鋼筋又極密集，尤其在底板倒角、拱肋吊桿橫梁與連續(xù)梁交叉處。通過BIM技術(shù)鋼筋建模翻樣出圖指導(dǎo)施工，利用Revit按構(gòu)件鋼筋圖分別通過放樣功能建立鋼筋族庫并編號，檢查無誤后載入連續(xù)梁模型，對鋼筋模型進行檢驗（見圖5）。鋼筋模型檢驗無誤后，組織全體技術(shù)人員與班組長鋼筋工在BIM技術(shù)室內(nèi)進行三維可視化鋼筋交底，并現(xiàn)場解答鋼筋各類疑問；隨后鋼筋模型導(dǎo)出，出圖指導(dǎo)施工。

2.2 施工過程管理應(yīng)用

2.2.1 進度管理

從線路分布情況看，高速鐵路線性工程屬于典型的“細長條帶”狀，點多面廣。由于線性工程作業(yè)工點分散，不如段性工程易集中組織施工，只能采取流水施工作業(yè)，充分利用作業(yè)面。樁基、承臺、橋墩、連續(xù)梁構(gòu)件體量大，各工點一次性投入作業(yè)人員和施工機具的耗費巨大，在現(xiàn)有施工要素配置下，一旦出現(xiàn)工期不可控，會給項目帶來很大風(fēng)險。合理的工期安排應(yīng)符合“S”形曲線，遵循“前期資金投入少、中期資金投入最大、后期資金投入較少”原則。不少項目未遵循此原則，導(dǎo)致前期資金投入少或投入過大、中期投入偏少、后期投入劇增，甚至施工資源成倍增加，對項目和企業(yè)成本控制極為不利。在工期編制方面，傳統(tǒng)采用的Excel雖能直觀表達構(gòu)件開始與結(jié)束時間，但僅表達相鄰工序或構(gòu)件間邏輯關(guān)系，無法表達不同工序間邏輯關(guān)系，局限性較大。

針對以上問題，項目按業(yè)主給予節(jié)點倒排工期，細化分解至各具體構(gòu)件，利用Project編排工期計劃，編排時注意檢查構(gòu)件工序間邏輯關(guān)系是否正確。導(dǎo)入BIM5D平臺后，根據(jù)每天進度及時錄入數(shù)據(jù)，系統(tǒng)據(jù)此計算出當前時間標尺下整個工點最后一道工序預(yù)計開始和完成時間，直觀判斷實際進度和計劃進度的相對關(guān)系。同時，系統(tǒng)內(nèi)置進度方案模擬功能[4-5]，通過不同顏色標識，以動畫播放方式顯示構(gòu)件進度狀態(tài)，直接從紙面化轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢暬?，方便管理層把握當前進度。

圖4 中跨9塊預(yù)應(yīng)力孔道相對坐標

圖5 BIM技術(shù)鋼筋建模翻樣

通過BIM5D資源曲線功能按計劃推進，以月為基本單位，將完成混凝土數(shù)量的任務(wù)拆分至各月。根據(jù)實際進度信息的錄入，系統(tǒng)自動生成實際每月混凝土用量的資源分配。物資部門可根據(jù)資源趨勢曲線圖，靈活掌握混凝土用量信息，根據(jù)此類信息由項目工地試驗室按不同標號混凝土分別推算水泥、砂石、外加劑的用量。物資部門根據(jù)試驗室提供的配比準確備料，有針對性地規(guī)避價格浮動因素的影響。BIM5D資源曲線見圖6。

2.2.2 質(zhì)量安全管理

通過引入BIM5D移動端，現(xiàn)場質(zhì)量安全管理人員只需按照流程（見圖7），利用手機APP發(fā)起整改通知，明確責任人、參與人，確定整改時間；整改人按推送問題要求，及時整改并報請驗收；發(fā)起人趕赴現(xiàn)場實地拍照驗收，整改完成，至此結(jié)束整個流程。質(zhì)量安全管理模塊加強了內(nèi)部管控手段，按照權(quán)限實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；其應(yīng)用增強了現(xiàn)場質(zhì)量、安全管控的意識，實現(xiàn)了降低風(fēng)險的隱形效益。

圖6 BIM5D資源曲線

圖7 質(zhì)量安全管理流程

3 結(jié)束語

BIM應(yīng)用是一個長期的過程，需要鐵路行業(yè)慎重研究思考，BIM應(yīng)用頂層規(guī)劃設(shè)計尤為重要。隨著國家基礎(chǔ)設(shè)施投資力度不斷加大，BIM技術(shù)在高速鐵路領(lǐng)域的應(yīng)用大有可為，“BIM+”對企業(yè)的作用也將愈發(fā)明顯[6]。

通過BIM技術(shù)在ZWZQ-7標特大橋施工中的應(yīng)用，提高了企業(yè)綜合管理水平，實現(xiàn)了管理手段多元化；探索了鐵路專業(yè)與項目及企業(yè)自身特點相適應(yīng)的BIM應(yīng)用模式；加大BIM人才庫建設(shè)力度，為BIM持續(xù)應(yīng)用打下堅實的基礎(chǔ)。其中，BIM技術(shù)的三維應(yīng)用有效解決了長期困擾一線技術(shù)人員的各類難題；進度管理模塊的應(yīng)用使管理層的糾偏措施比以往更具抓手和針對性；質(zhì)量安全管理模塊的應(yīng)用消除了大量風(fēng)險隱患。經(jīng)測算，該應(yīng)用取得了明顯的經(jīng)濟效益和社會效益，提高了項目的風(fēng)險規(guī)避能力。