淺析BIM在城市橋梁施工過程中的應(yīng)用

楊偉　齊寧寧　蔣起　許保生

摘 要：隨著人行對城市橋梁造型要求的不斷提高，快速化施工得以迅速發(fā)展。BIM具有可視化的特點(diǎn)，它的出現(xiàn)給可視化模擬施工提供了助力。為了更好的實(shí)現(xiàn)可視化的快速施工的要求，文章以某城市橋梁懸臂施工為例，將BIM技術(shù)引用到橋梁可視化施工中。首先介紹基于BIM技術(shù)的結(jié)構(gòu)可視化的施工方法，隨后開發(fā)了針對項(xiàng)目BIM族的創(chuàng)建，讓后將BIM模型以數(shù)據(jù)形式導(dǎo)入模型中，最后根據(jù)可視原則對BIM模型進(jìn)行碰撞檢查，完成快速施工。

關(guān)鍵詞：橋梁工程；方案比選；模擬檢查；質(zhì)量控制

基于BIM技術(shù)的施工，具有參數(shù)化、可視化、協(xié)調(diào)化的特點(diǎn)，通過碰撞檢查可以對結(jié)構(gòu)和施工過程中的問題一一處理，可以有效的縮短的變更周期，改善溝通效果，快速地解決橋梁工程結(jié)構(gòu)和施工過程的問題。

1 工程概況與特點(diǎn)

扶溝縣東關(guān)大橋改建工程位于扶溝縣城內(nèi)，全長650m，路基寬26-35m，項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容包括橋梁、路基、涵洞、擋土墻、管道，其中新建東關(guān)大橋是主要控制性工程，該橋橫跨賈魯河兩岸，與賈魯河成95度交角，布置形式為（45+61+61+45）m懸臂箱梁，總橋長213.12m，寬26.5m。上部結(jié)構(gòu)采用單箱五室，中支點(diǎn)處梁高3m，邊支點(diǎn)及跨中梁高1.5m，梁高按H=171-（1.69.52-x2）0.5變化，底板寬22.5m，頂面板設(shè)1.5%雙向橫坡，采用新型無主桁掛籃施工。下部結(jié)構(gòu)主墩采用箱型墩，柱式橋臺(tái)，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。樁長73米，埋深6米。橋梁縱坡為3.4%，橋梁位于R-700和R-260圓曲線上。

2 BIM技術(shù)在城市景觀橋梁施工中的應(yīng)用

2.1 參數(shù)化BIM模型的建立

建立BIM模型通過創(chuàng)建項(xiàng)目級(jí)的BIM族庫，以在CAD中創(chuàng)建的模型中心軸線以體量的形式導(dǎo)入Revit軟件中，再將創(chuàng)建好的節(jié)點(diǎn)族及自適應(yīng)構(gòu)件族插入到模型相應(yīng)的位置，完成BIM模型的建立。

族是構(gòu)成BIM模型的基本元素，圖形中的圖元由各種族及其類型構(gòu)成，東關(guān)大橋的族模型包含各構(gòu)件族及節(jié)點(diǎn)族。

2.2 BIM在環(huán)切樁頭質(zhì)量控制的應(yīng)用

全橋共3個(gè)橋墩，兩個(gè)橋臺(tái)，其中一墩位于水中，另外兩墩位于河灘，基礎(chǔ)采用直徑1.5m鉆孔灌注樁，墩柱基礎(chǔ)采用群樁，長73m，每個(gè)墩柱12根，共計(jì)36根。橋臺(tái)基礎(chǔ)采用單排樁，長40m，共計(jì)40根。樁孔直徑1.5m，樁頭埋深7米。

2.2.1 施工工藝

第一步，基坑開挖到設(shè)計(jì)高程后用水準(zhǔn)儀測定樁頂標(biāo)高，并做好標(biāo)記，每根樁的四周至少設(shè)四個(gè)標(biāo)志點(diǎn)，清理標(biāo)高處樁周圍的土，然后根據(jù)標(biāo)高用墨線在樁周圍彈出一道環(huán)切標(biāo)線。

第二步，用手持式切割機(jī)沿環(huán)切線進(jìn)行切割，切割深度以鋼筋保護(hù)層厚度而定，略小于保護(hù)層厚度，絕不能切割到樁基鋼筋，設(shè)定切割線的目的是為了在下一步施工即人工鑿除關(guān)鍵施工區(qū)域（切割線以上10-15cm區(qū)域）砼時(shí)施工中防止破壞有效樁體（切割線以下樁體）。

第三步，切割完后，采用風(fēng)鎬鑿除切割線以上10—15cm范圍內(nèi)鋼筋保護(hù)層砼，形成缺口，露出鋼筋，鑿除深度為鋼筋的保護(hù)層厚度，鑿除時(shí)不得損傷鋼筋，鑿除缺口的原因，防止剝離樁基鋼筋時(shí)砼劈裂至下部，影響樁頭質(zhì)量，此步非常重要。

第四步，缺口打開后，再用風(fēng)鎬剝離以上其余無效樁體鋼筋保護(hù)層，操作時(shí)應(yīng)循序漸進(jìn)，直到鋼筋全部露出，然后將露出的鋼筋均向外側(cè)微彎，使鋼筋與樁體脫離，以便后續(xù)工作。

第五步，剝離樁基鋼筋后，用風(fēng)槍在樁頭上部環(huán)向水平或稍向上傾斜進(jìn)行鉆孔，深度10—15cm左右，間隔120度，孔內(nèi)放入楔子，用大錘均勻敲擊，直至上部樁體斷開，對于較高的樁頭應(yīng)根據(jù)現(xiàn)有吊車情況進(jìn)行分段鑿短，以便吊裝。

第六步，吊裝，采用鋼絲繩進(jìn)行捆綁，捆綁好后直接用吊車垂直吊出樁頭，不允許采用別的機(jī)械把樁頭先弄倒在進(jìn)行吊出，原因現(xiàn)在鋼筋都采用HRB400的鋼筋，該鋼筋含碳量較高，一旦彎曲不利于調(diào)直，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)斷裂。

第七步，樁頭高程進(jìn)行復(fù)測，人工鑿除樁頂不合格的砼，保證樁基頂部的平整和樁頂深入承臺(tái)的深度，修整樁頭外鋼筋，清楚樁頭浮渣和側(cè)面泥土。

2.3 BIM在懸臂橋梁施工的方案應(yīng)用

箱梁橫斷面為單箱五室箱型截面，中支點(diǎn)處截面梁高梁高3m，邊支點(diǎn)及中跨跨中截面梁高1.5m，梁高按H=171-（1.69.52-x2）0.5變化，箱梁頂寬26.5m，底板寬22.5m，頂面板設(shè)1.5%雙向橫坡，箱梁兩側(cè)懸臂板寬2m，頂板厚30cm，底板厚30-40cm，腹板厚50-65cm，0號(hào)塊長度為8m，1-5號(hào)塊長度3m，6-8號(hào)塊長3.5m，合攏段長度為2m，邊跨現(xiàn)澆段長13.5m。

2.3.1 方案的比選

目前施工常規(guī)掛籃主要有菱形掛籃、三角掛籃及貝雷片掛籃，這三種掛籃的組成形式基本一樣，由主桁架、行走軌道、前上橫梁、吊帶、前下橫梁、后下橫梁、縱梁、模板及安全防護(hù)等組成。但都由于通用性差，掛籃自重比較大，拼裝不方便，行走不安全等缺陷。

2.3.2 無主桁掛籃

無主桁掛籃是一種新型掛籃，在設(shè)計(jì)掛籃時(shí)結(jié)合常規(guī)掛籃的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在通用性、重量，掛籃拼裝、行走安全及操作空間等方面都進(jìn)行了創(chuàng)新，無主桁掛籃由主桁架、縱梁、橫梁、行走軌道、錨固構(gòu)件、模板、修補(bǔ)平臺(tái)、安全防護(hù)等組成。

（1）安裝流程。掛籃構(gòu)件檢查驗(yàn)收——安裝主桁架并錨固——安裝縱梁及底板行走軌道——安裝橫梁——縱梁、橫梁、行走軌道之間的連接——安裝修補(bǔ)平臺(tái)——檢查各構(gòu)件連接情況及滑輪移動(dòng)是否順利——鋪裝底板模

（2）掛籃行走。無主桁掛籃底板和翼板行走是分開的獨(dú)立個(gè)體，行走時(shí)相互無影響，行走流程相同。

砼內(nèi)模拆除后——移動(dòng)行走軌道對應(yīng)主桁架并錨固——用吊鏈拉出行走軌道并錨固牢固——預(yù)應(yīng)力張拉——移動(dòng)剩余主桁架及底板——錨固縱梁——修補(bǔ)上節(jié)段。

2.4 BIM在橋梁施工控制的其它應(yīng)用

（1）為了提高樁基和承臺(tái)的連接力，提前利用BIM技術(shù)進(jìn)行模擬檢查，提前進(jìn)行鋼筋下料，避免割鋼筋。

（2）為了提高懸臂箱梁預(yù)應(yīng)力效果，提前利用BIM技術(shù)進(jìn)行波紋管模擬檢查，提前進(jìn)行波紋管定位，提前找出有沖突的地方。

（3）為了提高懸臂箱梁施工進(jìn)度，提前利用BIM技術(shù)進(jìn)行施工過程模擬，找出最優(yōu)的施工方案。

3 結(jié)語

BIM技術(shù)帶來了建筑業(yè)的革命，優(yōu)質(zhì)了橋梁項(xiàng)目，質(zhì)量要求愈來愈高，只有做到提前考慮，提前解決問題，方案優(yōu)化，更要做到嚴(yán)密細(xì)致，合理有序。建筑信息模型利用軟件模擬現(xiàn)場及主體施工情況，通過仿真模擬施工，為施工方案的選擇提供了最為直觀、可靠的選擇依據(jù)，對橋梁質(zhì)量控制提供了重要的參考數(shù)據(jù)，確保了橋梁工程保質(zhì)保量的完成了施工生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

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