前言:想要寫出一篇引人入勝的文章?我們特意為您整理了懸索橋隧道錨施工BIM技術(shù)的應(yīng)用范文,希望能給你帶來(lái)靈感和參考,敬請(qǐng)閱讀。
摘要:結(jié)合BIM技術(shù)在宜昌伍家崗長(zhǎng)江大橋隧道錨施工中的應(yīng)用實(shí)例,對(duì)BIM技術(shù)在隧道式錨碇施工中的應(yīng)用進(jìn)行了探索和實(shí)踐。實(shí)踐證明,BIM技術(shù)的應(yīng)用節(jié)約了施工成本,可為BIM技術(shù)在隧道錨施工中的具體應(yīng)用提供借鑒。
關(guān)鍵詞:隧道錨;BIM技術(shù);深化設(shè)計(jì);懸索橋
隨著交通基礎(chǔ)項(xiàng)目相繼開(kāi)工建設(shè),懸索橋擁有用料省、自重輕、應(yīng)對(duì)地形和地質(zhì)條件復(fù)雜能力強(qiáng)等特點(diǎn),在各種體系橋梁中優(yōu)勢(shì)逐漸凸顯,受到越來(lái)越多建設(shè)者青睞。錨碇主要有巖錨、隧道錨和重力錨等3種形式,巖錨對(duì)地層要求最高,隧道錨次之,重力錨要求最低。相對(duì)于重力錨,隧道錨能較好地利用錨址區(qū)的地質(zhì)條件,具有環(huán)境擾動(dòng)?。▋H為重力錨的20%~25%)、工程量少(僅為重力錨的20%~25%)、投資低(僅為重力錨的30%~35%)的特點(diǎn),在保護(hù)自然環(huán)境和提高工程建設(shè)效率等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。隧道錨將主纜中的拉力直接傳遞給周圍山體的基巖,因而要求橋位處必須有良好的地質(zhì)條件。因其傳力機(jī)理,受力條件、開(kāi)挖施工要求高等特點(diǎn),導(dǎo)致隧道錨施工成為懸索橋施工的難點(diǎn)和重點(diǎn)之一。
1工程概況
宜昌伍家崗長(zhǎng)江大橋項(xiàng)目是構(gòu)建宜昌“三縱五橫”快速骨架路網(wǎng)的重要控制性工程,對(duì)拓展城市空間、提升綜合交通樞紐城市地位具有重要意義。其中,主橋?yàn)閱慰?160m雙塔鋼箱梁懸索橋,分南、北岸兩側(cè),北側(cè)為隧道錨式錨碇(簡(jiǎn)稱隧道錨)。隧道錨主要由洞口、前錨室、錨塞體及后錨室等部分組成。隧道錨軸線長(zhǎng)度(理論散索點(diǎn)距離錨室底部長(zhǎng)度)90m,距離設(shè)計(jì)路面的最大埋深為80m,錨塞體設(shè)置于微風(fēng)化巖層。錨體軸線的傾斜角度為40°,前錨面尺寸為9.04m×11.44m,后錨面尺寸為16m×20m,上下游隧道錨中心距離37.50m,最小凈距為23.42m。懸索橋每根主纜由85股127絲和6股91絲索股組成,主纜索股在隧道錨散索鞍散開(kāi)后,通過(guò)拉桿、錨固連接器連接到預(yù)應(yīng)力鋼絞線上,通過(guò)預(yù)應(yīng)力將索股拉力傳遞到錨體混凝土。本項(xiàng)目隧道錨結(jié)構(gòu)凸出(圖1),工藝流程復(fù)雜,技術(shù)難度大,管理要求高,給施工帶來(lái)不小的困難。具體歸納如下:1)隧道隧洞口斷面尺寸較小,機(jī)械材料轉(zhuǎn)運(yùn)以及出渣困難。2)施工工況復(fù)雜,管理難度大。3)隧道錨錨體呈前小后大楔形結(jié)構(gòu),傾角大、洞口小,二次襯砌施工難度大。4)錨固系統(tǒng)作為主纜索股將拉力傳遞至錨體混凝土的關(guān)鍵結(jié)構(gòu),其預(yù)應(yīng)力管道定位、安裝精度高。本工程隧道錨為城區(qū)淺埋軟巖隧道錨,如何盡可能采用新技術(shù)、新工藝降低成本消耗水平,保障施工質(zhì)量,加強(qiáng)施工管理,精心組織施工生產(chǎn)是隧道錨施工中亟需解決的難題。bim技術(shù)主要應(yīng)用在房建相關(guān)領(lǐng)域,特別是在歐洲發(fā)展已近成熟,但對(duì)于我國(guó)來(lái)說(shuō),BIM技術(shù)在橋梁方面的應(yīng)用仍處于初級(jí)階段[1-9]。BIM理念的引入,給建設(shè)領(lǐng)域項(xiàng)目管理注入了新的活力,也受到施工單位的高度重視。
2項(xiàng)目BIM應(yīng)用
項(xiàng)目中BIM技術(shù)在隧道錨的應(yīng)用內(nèi)容主要包括4個(gè)方面:施工方案模擬、施工場(chǎng)地布置、方案深化設(shè)計(jì)、預(yù)應(yīng)力管道坐標(biāo)定位復(fù)核。下面分別對(duì)這4個(gè)方面的BIM應(yīng)用的方法進(jìn)行探討。
2.1施工方案模擬
隧道錨施工因其結(jié)構(gòu)特性,施工技術(shù)難度大,工藝流程復(fù)雜。傳統(tǒng)技術(shù)交底以二維圖紙和規(guī)范為主。這種方式難以體現(xiàn)施工過(guò)程中的技術(shù)難點(diǎn)與工藝,從而影響施工進(jìn)度、施工安全和施工質(zhì)量。通過(guò)BIM模型結(jié)合施工工序?qū)λ淼厘^土方開(kāi)挖及出渣、二次襯砌施工、隧道錨大體積混凝土施工等重點(diǎn)工況進(jìn)行三維模擬施工(圖2)。通過(guò)模擬施工,對(duì)施工工序間的合理性進(jìn)行驗(yàn)證,將復(fù)雜工序簡(jiǎn)單化、可視化,幫助現(xiàn)場(chǎng)施工人員理解施工方案,避免對(duì)圖紙及技術(shù)方案的錯(cuò)誤理解從而造成的錯(cuò)誤施工,節(jié)省看圖時(shí)間,提高溝通效率,確保工序準(zhǔn)確有序地開(kāi)展。
2.2施工場(chǎng)地布置
本項(xiàng)目隧道錨地處丘陵地帶,南側(cè)緊臨城市快速路不足40m,因此,合理布置施工場(chǎng)地是施工準(zhǔn)備階段的重要內(nèi)容。因此,在隧道錨山體三維彈塑性有限元數(shù)值模型的基礎(chǔ)上,建立BIM三維場(chǎng)布模型,直觀形象地展示施工場(chǎng)地的布置,架設(shè)出渣卸車平臺(tái),科學(xué)規(guī)劃渣土車及施工車輛出入路徑,合理布置現(xiàn)場(chǎng)材料堆場(chǎng)及加工區(qū)域,降低材料運(yùn)輸和起吊費(fèi)用。使用場(chǎng)布三維BIM模型能形象直觀模擬土方出渣運(yùn)渣、材料等進(jìn)出場(chǎng)、起吊過(guò)程及運(yùn)輸?shù)目臻g需求等,真實(shí)反映項(xiàng)目周邊情況,合理布置場(chǎng)地(圖3)。
2.3方案深化設(shè)計(jì)
本項(xiàng)目隧道錨軸線與水平線夾角為40°,整個(gè)隧洞呈傾斜結(jié)構(gòu),由于截面連續(xù)變化,且安排在主纜索股架設(shè)完成后實(shí)施隧道錨二次襯砌,主纜在隧道錨中呈發(fā)散狀布置,二次襯砌施工無(wú)法采用傳統(tǒng)的隧道臺(tái)車,支架采用扣件式腳手架方案,支架搭設(shè)易和發(fā)散的主纜索股相沖突。相較常規(guī)的AutoCAD軟件無(wú)法準(zhǔn)確定位支架在變截面桿件位置且整體可視性差,工作效率低,安全隱患大。項(xiàng)目通過(guò)BIM技術(shù)搭建支架模型,借助Revit輸出準(zhǔn)確施工圖紙,綜合分析調(diào)整支架間距,橫向間距、步距并根據(jù)主纜形狀呈發(fā)散狀布置,支架搭設(shè)橫向間距最大160cm,步距最大為140cm。支架從前錨面逐漸向洞口方向搭設(shè),軸向橫桿支撐在掌子面。在縱向合理搭設(shè)剪刀撐,每道剪刀撐寬度不小于4跨,斜桿與地面傾角在45°~60°之間,利用BIM技術(shù)提出AutodeskRevit輸出準(zhǔn)確施工圖紙[4],相較于傳統(tǒng)CAD出圖節(jié)省繪圖時(shí)間50%(圖4、圖5)。后期通過(guò)可視化技術(shù)交底,有助于現(xiàn)場(chǎng)施工人員對(duì)支架搭設(shè)全過(guò)程充分了解,確保支架整體安全性。
2.4坐標(biāo)定位復(fù)核
隧道錨錨塞體段軸線長(zhǎng)度45m,錨固系統(tǒng)由索股錨固連接構(gòu)造和預(yù)應(yīng)力鋼束錨固構(gòu)造組成。預(yù)應(yīng)力鋼束錨固構(gòu)造由管道、預(yù)應(yīng)力鋼絞線及錨具、后錨面處錨頭防護(hù)罩等組成。因隧道錨空間較狹窄,預(yù)應(yīng)力定位鋼架每一排角鋼長(zhǎng)度都不一樣長(zhǎng)[9],故定位鋼架拼裝及坐標(biāo)定位計(jì)算難度大、坐標(biāo)復(fù)核任務(wù)重。通過(guò)BIM模型提取每段定位鋼架、預(yù)應(yīng)力錨墊板的坐標(biāo),與測(cè)量人員計(jì)算出的測(cè)量數(shù)據(jù)復(fù)核,使得測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確(圖6)。為了將在錨固系統(tǒng)預(yù)應(yīng)力管道的累積誤差控制在允許范圍內(nèi),在定位鋼架施工過(guò)程中,預(yù)應(yīng)力管道按照“分節(jié)支撐、分段接管、實(shí)時(shí)監(jiān)控”的要求,預(yù)應(yīng)力管道及定位支架在洞外根據(jù)尺寸精確下料,全站儀現(xiàn)場(chǎng)精確定位,提高了錨固系統(tǒng)線性控制能力和施工精確度,確保項(xiàng)目施工安全有序進(jìn)行(圖7)。
3BIM技術(shù)帶給錨碇專項(xiàng)施工的革新
目前我國(guó)BIM技術(shù)在市政橋梁工程領(lǐng)域得到越來(lái)越多的應(yīng)用,但是在錨碇專項(xiàng)施工的應(yīng)用較少,具體表現(xiàn)為:缺少標(biāo)準(zhǔn)的項(xiàng)目級(jí)實(shí)施方法和體系,以及BIM在錨碇專項(xiàng)施工中應(yīng)用的系統(tǒng)解決方案。總結(jié)本項(xiàng)目BIM技術(shù)在隧道錨專項(xiàng)施工中的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),具體可包含以下幾點(diǎn)。
3.1方案評(píng)審的直觀性
基于BIM技術(shù)在錨碇施工中的應(yīng)用,可讓業(yè)主在方案評(píng)審階段更加直觀地感受工程相關(guān)數(shù)據(jù)分析及完工后的效果,加快了評(píng)審速度。
3.2更加準(zhǔn)確的工程造價(jià)
基于BIM模型的工料計(jì)算相比基于2D圖紙的預(yù)算更加準(zhǔn)確,由計(jì)算機(jī)出圖完成,且節(jié)省了大量時(shí)間。用BIM軟件來(lái)統(tǒng)計(jì)工程量可以減少人工統(tǒng)計(jì)的失誤,合理安排材料的采購(gòu),縮短工期、降低了工程成本[2]。
3.3有助于錨碇施工技術(shù)的創(chuàng)新性與先進(jìn)性
作為當(dāng)今建筑業(yè)最具前瞻性的技術(shù)之一,BIM技術(shù)用可視的數(shù)字模型串聯(lián)起設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)營(yíng)全過(guò)程。BIM技術(shù)所提供的信息共享交互平臺(tái)能使早期參與方案設(shè)計(jì)的各個(gè)協(xié)作方進(jìn)行互相經(jīng)驗(yàn)探討、信息協(xié)調(diào),實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目創(chuàng)新性與先進(jìn)性。
3.4有助于施工質(zhì)量的管控
橋梁工程項(xiàng)目的施工建設(shè)中,最為核心的無(wú)疑還是施工質(zhì)量,而在這種施工質(zhì)量的管理和控制中,同樣能夠運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行有效的優(yōu)化。從目前國(guó)內(nèi)BIM技術(shù)在工程項(xiàng)目建設(shè)中的應(yīng)用情況看,BIM技術(shù)發(fā)揮較大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值點(diǎn)是施工階段[3]。BIM技術(shù)在施工質(zhì)量管理中的應(yīng)用主要就是為了能夠較好地提升其管理的全面性和可靠性,基于信息模型的呈現(xiàn)優(yōu)化對(duì)于整個(gè)施工操作流程的控制和審查,從而也就能夠最大程度上提升其施工質(zhì)量的控制力度效果,為工程施工帶來(lái)了可觀的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益[8]。
4結(jié)語(yǔ)
隨著BIM技術(shù)的發(fā)展,BIM技術(shù)在施工中的應(yīng)用彰顯巨大的優(yōu)勢(shì)[6]。基于BIM技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用為新時(shí)期的項(xiàng)目管理提供了新的思路,已經(jīng)在全國(guó)許多大型橋梁建設(shè)項(xiàng)目中進(jìn)行BIM技術(shù)應(yīng)用的工程實(shí)踐[7],促進(jìn)了施工過(guò)程中信息的共享與傳遞。宜昌伍家崗長(zhǎng)江大橋在隧道錨施工階段應(yīng)用BIM技術(shù),通過(guò)施工方案模擬和BIM協(xié)同平臺(tái)的應(yīng)用,解決了現(xiàn)場(chǎng)施工中碰到的問(wèn)題,有效指導(dǎo)了項(xiàng)目的施工,取得了良好的效果。
參考文獻(xiàn)
[1]楊永清,張琳.BIM技術(shù)在某懸索橋錨錠施工中的應(yīng)用[J].四川建筑,2019,39(3):209-211.
[2]金紹武,李紅,楊愷.BIM技術(shù)在楊泗港長(zhǎng)江大橋錨碇工程中的應(yīng)用[J].湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2016,31(5):84-87.
[3]蔣鋒.世博B片區(qū)地下空間連通道施工中的BIM應(yīng)用[J].建筑施工,2016,38(5):644-645.
[4]宋冰,卞佳,張巖.BIM技術(shù)在海外懸索橋施工中的應(yīng)用[J].公路交通科技,2018,35(增刊1):22-28.
[5]劉輝.宜昌市伍家崗長(zhǎng)江大橋橋塔施工全面展開(kāi)[J].世界橋梁,2017,45(2):95-96.
[6]王萬(wàn)里.BIM技術(shù)在隧道與地下工程中的應(yīng)用研究[J].工程技術(shù)與應(yīng)用,2019,4(15):51-52.
[7]胡杰.BIM技術(shù)在橋梁施工設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探索[J].鐵路技術(shù)創(chuàng)新,2014(2):63-67.
[8]陸小飛.懸索橋隧道錨開(kāi)挖施工技術(shù)的思考[J].交通世界,2018(24):98-99.
[9]黎訓(xùn)國(guó),汪麗君,盧磊,等.山區(qū)懸索橋超大隧道錨施工工藝[J].公路,2017,62(5):111-115.
作者:龔磊 羅實(shí) 熊飛中 單位:建三局第三建設(shè)工程有限責(zé)任公司