解锁BIM新用法!这技术还能在山地步道多结构桥梁中这样发力

2021年11月19日
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近年来,一场城市的巨变正悄然发生,城市更新、产业升级正成为这场巨变的关键字。特别是沿海城市,依托城市空间资源,结合自然禀赋,打通城市绿廊、绿道、蓝道、串珠公园,让好山好水好景融入城市之中。珠海凤凰山项目就是城市更新的典型案例,项目巧妙利用地形规划了一条揽山瞰海的慢行生态健康通廊,但山地步道工程地形特殊、结构复杂,施工难度较大。施工伊始,中建五局钢结构公司结合实际情况,运用BIM技术为项目建设排忧解难,积累了沿海山地步道多结构桥梁的施工经验。

项目简介

凤凰山山地步道项目选址珠海市凤凰山森林公园东南部,连接香山湖公园及海天公园,全长约 8.6 公里,包含人行空中步道、人行天桥等,山海相拥,陆岛相望,城天相映。项目分四大区域,山地步道、和熙楼、梅华东路人行天桥、城市阳台人行天桥,总用钢量约9000吨,山地步道为柱墩+钢板梁结构,和熙楼为旋转楼梯+下弦张拉悬索桥,梅华东路人行天桥为箱弦张拉复合结构,城市阳台人行天桥为变高度连续钢箱梁曲线桥。
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凤凰山山地步道效果图
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和熙楼效果图
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梅华东路人行天桥效果图
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城市阳台人行天桥效果图

工程重难点

线形踏勘确认难:山体原始地貌数据与现场情况差距大,要避开大树、乱石、悬崖等,因而降低线形调整量是重点。
物料运输难:山地道路崎岖,地质复杂,合理选择施工便道及运输方式是本工程的重点。
施工测量要求高:本项目桥形线路复杂,坡度多样,测量精度要求高。
钢结构深化设计难度大:项目结构类型多,工期紧,为了保证桥梁线形的美观,安装节点的合理优化,正确的分段分节是重点。
吊装难度大:山地步道全国鲜有特例,无法采用常规吊装机械设备进行施工;人行天桥结构复杂,造型独特,吊装难度大。
质量安全管理要求高:项目沿海、沿山、跨路,防火、防腐要求高,危险源多,应急救援困难。
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凤凰山原始地貌
对此,项目在“GIS倾斜摄影”“深化设计”、“虚拟样板”、“3D可视化”、“施工模拟”、“施工验算”、“协调管理”、“进度管理”、“成本管控”“质安管理”等方面集成应用,确保工程品质。

BIM技术施工应用

GIS倾斜摄影:利用GIS倾斜摄影三维重建技术建立原始地貌模型,在模型中进行标记、测量、查看高程及坐标等。并实时与现场进行对比分析,为线形选取、过程监管等提供支持。
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三维扫描点云模型(a)
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三维扫描点云模型(b)
深化设计:组织各专业人员进行多轮图纸会审,找出图纸问题56个,优化悬挑梁、贴地支座等节点21个。
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悬挑梁节点
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柱脚节点
利用Grasshopper电池组编程,在Rhino中将步道曲线有理化,生成一系列空间定位平面,再在TEKLA中一键生成桥梁模型,极大减少因线形变化引起的图纸修改量。
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Grasshopper编程
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犀牛模型
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Tekla模型
虚拟样板:通过BIM软件建立节点做法、安装措施、安全防护等虚拟样板并生成二维码,在移动端直观、方便地对各环节人员进行各阶段安全技术交底,有效预防质量通病。
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虚拟样板(a)
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虚拟样板(b)
3D可视化:基于BIM技术可视化的特点对轨道吊吊装、复杂箱体焊接等部位施工前向各专业人员进行三维可视化交底,避免因作业人员错误理解导致的施工不当。
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3D可视化交底
施工模拟:利用BIM技术模拟轨道吊吊装、设备行走、临时支撑等,提前找出施工中可能遇到的各种问题,根据施工动画反复进行讨论,对各项施工方案进行比选,确定最经济且安全的施工方案。
施工验算:利用Midasgen及civil,对栈道桥面吊行走及吊装工况进行加固设计及验算;对梅华东路及香炉湾异形天桥进行施工全过程(含安装及卸载过程)仿真分析;对支撑措施、跨道路操作平台及支架底部基础、典型构件的吊装及吊耳进行验算,确保施工全过程安全可靠。
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凤凰山山地步道施工验算
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香炉湾人行天桥施工验算
协调管理:采用中建五局自主研发的BIM协同管理云平台,充分发挥中建五局全产业链优势,在平台上进行材料精细化管理、分包管理等各专业协调管理,确保项目高效有序运行。
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中建五局BIM协同云平台(a)
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中建五局BIM协同云平台(b)
进度管理:采用BIM技术导出待安装构件清单,编制构件进场计划和安装计划,明确每根构件的进场时间,确保进度可控。
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编制施工进度计划
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导出进度计划清单
利用大疆无人机累计航拍500余次,产生数万张高清照片,动态调整现场平面布置,动态掌握实时进度,及时纠偏。
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无人机航拍(a)
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无人机航拍(b)
成本管控:合理的分段分节可降低运输及现场吊装成本;提高支撑胎架的周转使用,可节约成本;利用BIM模型快速提取各施工阶段工程量,为成本计划、分包结算、业主结算等提供准确数据支持。
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Tekla导出工程量
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tekla分段分节
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胎架周转使用
质量安全管理:项目管理人员用BIM平台辅助进行现场质量验收,形成验收信息及可追溯记录。
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BIM平台辅助验收
在模型中找到施工过程中存在的所有危险源,对安全兜网、生命线、操作平台等进行模块化布置,保证施工安全。
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安全设施模块化布置(a)
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安全设施模块化布置(b)
绿色施工:利用GIS倾斜摄影三维重建技术建立原始地貌模型,并实时与现场进行对比分析,为便道开挖,土方回填等过程绿色施工提供保障,确保绿水青山就是金山银山。
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三维扫描模型
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便道开挖
自然灾害预防:利用GIS倾斜摄影三维重建技术建立原始地貌模型,对现场及拟建的建筑物空间数据进行建模分析,利用计算机可分析出不同坡度的分布及场地坡向,区分可适宜建设与不适宜建设区域,降低建设地域发生自然灾害的可能性。
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三维扫描模型(a)
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三维扫描模型(b)
经实例证明,在山地步道多结构桥梁中运用BIM技术能有效解决传统施工中存在的各种通病问题,为今后类似项目提供了一个很好的解决方案。
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