BIM技術在轉體橋跨越營業線中的創新應用

張 東 青

(中鐵三局集團有限公司，山西 太原 030001)

1 項目背景

1.1 項目概況

新建太原至焦作鐵路工程TJZQ-1標段晉中特大橋起訖里程為DK8+099.03～DK38+539.57，正線長度約30.44 km。線路級別為客運專線，雙線，設計速度目標值250 km/h，線間距4.6 m。鋪設無縫線路，鋼軌60 kg/m。晉中特大橋在DK21+554處與既有鐵路交叉，采用60 m+100 m+60 m連續梁方式跨越，橋位處既有鐵路共有3股道，分別為太中銀上、下行線均為既有鐵路，西南環線下行線、上行線。連續梁上跨鐵路處與既有鐵路交叉里程為K975+150，交角40.18°。梁部施工方法采用懸臂法澆筑施工，橋梁轉體長度為98 m，采用平轉法施工，轉角約35°，轉體重量約為8 800 t，轉體墩號為405號、406號墩，基礎均采用鉆孔樁基礎，承臺均采用雙層承臺，墩身采用圓端形實體橋墩，墩身坡度為50∶1，405號墩墩高為21 m，406號墩墩高21.5 m。合龍段利用埋入梁體的鋼殼封閉施工。

1.2 項目難點

1)跨太中銀及西南環線既有鐵路施工，技術要求及安全風險高，是本橋施工重難點工程。

2)晉中特大橋405號墩、406號墩為深基坑轉體橋梁，施工作業面受限制，施工難度大。

3)合理組織策劃轉體方案，確保在封鎖期間內將梁體轉體到位，保護轉體鋼盒與營業線接觸網距離處于安全狀態，保證施工期間不對接觸網造成損傷。

4)焊接中間段鋼盒過程中做好各項保護措施，防止對接觸網及鐵路防護柵欄造成損壞。

2 BIM技術在轉體橋跨越營業線中的創新應用

2.1 轉體連續梁橋BIM模型快速輕量化建模創新應用

根據連續梁轉體橋變截面、跨度大、結構異形等施工特點，根據Revit軟件自身具有強大的曲線、曲面和空間結構設計能力，對復雜形體和大規模建模能力、表性能力和信息化管理能力都比傳統的軟件更有優勢，能夠直觀反映橋梁空間幾何構造和內部細致構造，能夠快速得到精準的輕量化的BIM模型。使用Autodesk Revit快速建立橋梁工程精準的參數化BIM模型，并能將其導入到Naviskorks中進行橋梁構件空間碰撞檢測、4D進度模擬以及復雜節點施工預演等分析處理，同時也能在Naviskorks中進行輕量化的BIM模型空間可視化漫游。

2.2 BIM技術在鄰近營業線路高水位深基坑圍護結構中的創新應用

新建太焦高鐵晉中特大橋405號～406號墩，鄰近營業線太中銀鐵路及西南環線，橋墩為轉體連續梁主墩，承臺距離營業線墩身分別為5.66 m和5.47 m，基坑開挖深度7.7 m，因橋梁施工中承臺距離營業線位置較近，而基坑位于富水淤泥質不良地質，為確保承臺安全快速施工，采用BIM技術建立結構模型，為有效避免施工人員對基坑圍護結構理解不透徹造成的施工錯誤，有效加快工程施工速度。采用BIM三維可視化模型對基坑圍護結構施工進行技術交底，有效加快工程施工速度。

2.3 BIM技術在承臺水平轉體球鉸精確安裝和精測中的創新應用

為快速精準安裝球鉸，針對以往施工技術人員對現場工人技術交底不清的情況，通過采用BIM技術對球鉸安裝過程進行三維施工動態模擬交底，這樣將復雜的施工工藝工序更加生動形象的展現給現場操作工人，有效解決了技術員與操作工人的溝通障礙，確保了關鍵工藝工序的質量。

轉體橋球鉸加工及精確安裝施工的關鍵技術是基于BIM技術的下球鉸定位架和滑道定位架的精準加工和精確安裝，然后借助BIM模型中的坐標和高程經過與設計圖紙和現場大地坐標系進行對接關聯，對下轉盤球鉸的中心、標高、平整度進行精測以及滑道頂面高程進行精測，確保了轉體橋球鉸安裝的精準度。

轉體橋施工中轉動體系的精準定位是決定轉體施工的重要因素，將BIM技術應用在測量技術，測量人員可根據構筑物特點選擇主次控制點和監控點，提取相應數據進行測量定位。既快捷又準確,提高了測量工效。

2.4 BIM技術在連續梁掛籃VR安全體驗中的創新應用

轉體橋掛籃安裝風險性系數較高，為提高掛籃安裝速度，確保現場施工安全，預先對掛籃三維立體拼裝，通過應用BIM三維可視化功能，細部剖分掛籃構件，觀察構件內部形式，并分析掛籃各部位型鋼參數、梁柱節點加固方式，確保施工人員明確掛籃施工工藝流程，大大提高施工技術交底效率，加快施工速度；采用基于BIM技術的連續梁掛籃VR安全體驗技術(見圖1)，提升了現場作業人員的安全意識，確保了掛籃平穩安全走行，提高了掛籃作業的安全度。

2.5 BIM技術在大噸位橋梁轉體施工中的創新應用

新建太焦鐵路轉體橋主橋采用平轉法施工，轉體連續梁轉體重量約8 800 t，轉體位置位于承臺，下承臺與上承臺分離，其間埋設鋼球鉸，上下球鉸間設四氟滑片，上層承臺作為上轉盤逆時針轉動35°，上轉盤內埋設12根15.2 mm鋼絞線，通過埋設在下層承臺對角的牽引反力座通過穿心式連續千斤頂牽引拉動。當梁體施工至13號段，將遮板、擋砟墻、豎墻、排水管施工完成后，對梁體進行稱重、配重、試轉、正式轉體、精確定位，轉體完成后焊接合龍段N4鋼殼開口段，轉盤封固，最后進行邊跨及中跨合龍段施工。由于轉體施工危險性系數較高，為保證轉體橋施工工期安全可控，將轉體橋施工進度計劃與模型結合，采用Navisworks對全橋轉體施工過程進行模擬，并制定相應措施，有效卡控施工工期，確保了轉體橋安全施工。

2.6 BIM技術在中跨鋼殼合龍施工中的創新應用

新建太焦鐵路轉體連續梁合龍段采用鋼殼施工，為確保合龍段鋼殼快速加工，采用BIM技術對加工廠家和現場組裝人員進行技術交底，通過分析鋼殼每個關鍵構件，導出構件的平、立、剖視圖，有效加快鋼殼構件加工速度；同時，為確保鋼殼在合龍段快速安裝施工，利用鋼殼三維可視化模型(見圖2)，對現場安裝工人進行可視化技術交底，通過工程實際應用，大大加快了合龍段施工速度，保證了既有線安全運營。

3 結語

本技術貫穿于轉體橋施工各個重要施工階段，消除了安全隱患，加快了合龍段施工速度，提高了轉體的精準度，并保證了多條既有線的運營安全，為以后高鐵轉體橋精確精準安全施工提供參考。