BIM技術在紅巖河水庫放水塔施工管理中的應用

陳文夫 （安徽水利開發有限公司，安徽 蚌埠 233000）

1 前言

紅巖河水庫放水塔為水庫工程豎井式異型重要泄水構筑物，采用單面取水的矩形塔式結構。底板高程850.0m，塔頂高程908.0m，塔體高度58m，塔頂上部啟閉機平臺高程920.40m，啟閉機閘房總高23.1m，放水塔基礎置于弱風化巖石上。下部閘室部分結構復雜，進水口部分為頂、兩側為橢圓曲面，變截面異形結構。塔身部分均為等截面結構，基礎位于溝谷，高邊坡坡面開挖后與交通橋、泄洪洞同時施工并銜接。當下游水庫壩體填筑高度不斷變化，施工便道會跟隨之進行改變。傳統的工藝施工常導致，各構筑物之間或與地形間施工搭接發生偏位、下料困難、臨時便道施工挖填方量控制不均勻等問題。

因此，以BIM技術為手段，對放水塔、臨時道路進行輔助深化設計，并結合工廠化鋼筋和模板生產，開展放水塔施工管控，以期達到工期可控、質量最優、風險主動預防就顯得尤為重要。

2 施工工藝流程及操作要點

2.1 施工工藝流程

見圖1。

圖1 工藝流程

2.2 施工操作要點

2.2.1 土石方工程施工準備

收集圖紙和設計文件，編制施工組織設計。利用RTK配合無人機對紅巖河水庫地形圖進行掃描測量，確定坐標點，導入Civil 3D和Revit軟件中形成三維地形模型，再根據《紅巖河水庫地質勘查報告》，錄入工程地質信息，完成紅巖河水庫三維地形地質模型制作。利用Revit軟件依照各構筑物施工圖紙將放水塔，交通橋，泄洪洞等構筑物，進行模型初步制作，并結合紅巖河水庫三維地形地質模型，對尺寸標注不清楚的構筑物，高程設置不準確的構筑物、發生沖突的構筑物，通過軟件自帶程序進行碰撞檢查和人工檢查修改。

2.2.2 放水塔BIM技術輔助深化設計

通過對放水塔及同時施工并銜接的交通橋、泄洪洞等構筑物進行三維立體分析和Revit深度建模，將二維構筑物平面設計圖轉化為三維圖形，明確構筑物外形結構。

精確計量鋼筋需用尺寸、規格、數量，確定鋼筋安裝連接部位，并導出BIM工程量清單，使鋼筋、鋼構件可以準確進行預制加工。

利用Revit軟件制作參數化墻、柱、門窗、管線、閘門模型，在結構碰撞檢查后，輸出碰撞檢查報告。提前找出施工圖中存在的問題，并在材料加工和施工前進行修改，避免造成后期一系列的損失。

在施工前，根據結構物特點，完成外腳手架和外模板設計。使外腳手架和外模板安裝同時滿足美觀和適用性原則。

2.2.3 工廠化鋼結構，工廠化模板和鋼筋配構件生產精加工

①加工準備

項目部將放水塔鋼筋下料單提供給加工制作工廠，加工廠合理安排機具和設備組合。認真校對構件的下料尺寸及規格、數量，并進行調整。

②鋼構件加工

依據構件工程量清單，核對原材的幾何尺寸偏差。在平整工作臺上進行放樣，核對平、立面下料圖。制作完成后，應按照工程量清單、施工圖、驗收規范進行驗收。制作中根據鋸、割等不同切割要求和對刨、銑加工的零件，參照三維立體圖，預放不同的切割及加工余量和焊接收縮量。按照標注標識，對下料件應號出加工基準線和其他有關標記，并號上沖印等標記。完成后進行焊接和最終檢驗。

③鋼筋加工

依據構件工程量清單，核對鋼筋配構件的幾何尺寸偏差。利用施工自動調直切斷機、自動鋼筋彎箍機和彎曲機，在加工廠直接進行鋼筋配構件生產，完成后直接裝運至放水塔生產區，利于現場人員組織，有效提高現場管理能力。

2.2.4 土石方工程施工

根據三維地形地質模型結構，測量放線，并進行基坑邊坡爆破，基坑石方開挖采用淺孔臺階控制爆破，水平建基面采用爆破開挖，預留1.0m厚保護層采用機械開挖的方式；支護采用錨桿支護，錨桿孔鉆一般采用移動平臺配氣腿鉆鉆孔，一般情況下錨桿采取先注漿后插桿。施工全過程通過廣聯達5D平臺實時進行監測，可有效提高施工安全，降低事故發生概率。

2.2.5 BIM技術輔助臨時道路設計

在Civil3D中設置好路線線型并導入Infraworks，通過設計斷面與工程量的聯動，快速調節縱斷面及橫斷面，及時給施工單位提供最優土方平衡方案，使臨時道路縱坡滿足使用要求，同時使填挖工程量趨于平衡。在此基礎上快速形成土方量成果表，可直接進行土方造價核算，提高工程造價效率和精確度。

2.2.6 放水塔基礎施工

經檢驗合格的成品鋼筋應盡快運往工地安裝，成品鋼筋運輸應避免變形，不得過分集中，裝卸應安排專人指揮，堆放平穩。直螺紋連接的端部螺紋保護帽在存放及運輸過程中不得取下。

利用預埋錨筋，布設好鋼筋骨架。鋼筋網骨架設置核對無誤后，鋪設分布鋼筋。鋼筋采用人工綁扎，綁扎時使用扎絲梅花形間隔扎結，鋼筋結構和保護層調整好后墊設預制混凝土塊，并用電焊加固骨架確保牢固。

根據本工程大體積混凝土特點，最長為13m，采用整體分層連續澆筑施工方法。分層厚度按照300mm控制，最厚不超過500mm，沿混凝土結構體長邊方向從一端向另一端進行。

2.2.7 BIM技術輔助構件安裝

按“施工測量放線→結構連接件清理檢查→構件吊裝→鋼結構安裝→半成品保護→安裝質量檢驗→合格移交”流程進行。

鋼結構安裝精度對工程質量影響較大，因此在鋼結構焊接前，應在三維立體模型預拼裝，對門槽中心線進行空間定位，在現場施工時用全站儀做好定位點，并與BIM建模數據比對，確保三維定位精度符合要求。

2.2.8 混凝土澆筑

①混凝土澆筑時嚴格計算澆筑方量和澆筑時間，且分層長度不宜太長，以免形成施工冷縫。

②混凝土澆筑過程中，設專人檢查支架、模板和鋼筋。鋼筋和預埋件如有移位和變形及時采取措施調整保證其準確性。

3 質量控制

施工過程控制要點：充分利用廣聯達5D平臺和智慧工地平臺，對整個工程進度、質量、安全控制，按人、機、料、法、環五大環節進行全方位全過程的控制，從而保證工程質量和進度。

對檢驗、檢測設備的控制要點：嚴格執行檢測設備的檢驗制度，以BIM建模技術應用為標準，保證施工過程“三檢制”，從而避免因工程質量不佳而造成工程損失等問題。

運用BIM相關結構計算軟件，還可以在施工過程中提供相關結構、支架的計算書，為危大方案的編制和進行危大工程施工管理提供有力技術支持。當然在工程施工過程中，依然需要對施工過程資料進行嚴格控制管理，如果資料與BIM模型內容發生沖突，應及時進行處理，便于進行設計變更。

4 結論

通過結合Revit、Civil 3D與Infraworks軟件構架BIM方案，利用可視化、精細化生產等手段，順利完成了放水塔施工，減少和避免可能出現的質量問題和質量通病，施工全過程精確控制、節約工期、操作方便，從而使工程達到質量優良，為項目帶來可觀的經濟和社會效益。本技術適用于放水塔及系統工程施工，對于其他水利工程也有參考和指導作用。