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BIM技术在港珠澳大桥的应用与管理

2018-11-25 13:50| 查看: 704| 评论: 0|来自: 行见BIM

  港珠澳大桥连接香港、澳门、珠海,是目前世界上最长的跨海大桥,港珠澳大桥开通仪式于2018年10月23日上午在广东珠海举行。正式通车后,港珠澳将形成“一小时生活圈”,广阔的伶仃洋,将由天堑变为通途。
  BIM技术在设计阶段主要有路线设计、BIM多专业协同设计、BIM模型出图、设计方案论证等多个方向的应用。   1. 路线线形设计   项目组将Autodesk Revit 软件与中交二公院自主研发的路线专家系统结合,利用路线专家系统的平面坐标、纵断面高程以及坡度计算等功能,生成用于Autodesk Revit 建模的路线数据,采取二次开发的手段,实现隧道路线三维实体的自动创建。
  2. BIM多专业协同设计
  拱北隧道BIM建模项目由结构专业、交通工程专业、防排水工程专业及路基路面专业等四大专业协同设计完成。由于组成全专业拱北隧道BIM模型的构件较多,项目组建立企业级BIM构件管理系统,并将全部构件导入管理系统,形成中交二公院自主知识产权,为项目组协同管理、快速建立BIM模型起到积极作用。
  3. BIM隧道设计流程
  拱北隧道设计可以分为两类:工作井和特殊段建模,其BIM建模的主要流程有项目模板、标准构件、路线线形、横断面、管幕及附属构造,最后形成BIM设计成果。
  4. BIM模型与出图
  基于以上步骤,项目组完成了冻结曲线管幕、暗挖开挖断面345平方米拱北隧道BIM模型,以及东、西两侧工作井和周边主要建筑物拱北口岸BIM模型。通过BIM三维可视化直观的展示方式,有效解决项目挑战多部门协调难度大的问题。根据拱北隧道BIM模型出图,工作井施工图、衬砌施工图、管幕施工布置图等。
  5. 工作井选址方案
  采用三维BIM模型与实景照片相结合的方法,对避免口岸建筑拆迁、工作井进入澳门界内等问题,提供了论证方案。
  6. BIM三维设计平台与有限元分析系统集成
  通过软件二次开发,实现在BIM建模软件中导出工作井计算模型,与大型有限元分析软件结合,对围护结构进行三维仿真受力分析。从基坑开挖阶段到暗挖破墙阶段的坑内水平形变、竖向弯矩分析,计算结果变形最大值为14.2mm ,出现在开挖面中下部,最大弯矩699KN·m ,最大负弯矩-984KN·m,均满足设计要求。
  BIM技术在施工阶段主要应用有建立暗挖段BIM施工模型、施工进度管理、漫游与工序模拟。
  1. 暗挖段BIM施工模型
  隧道暗挖段为保证施工安全,开挖断面共划分5个台阶15个分区,台阶高度约3.8m左右,长度约5m左右,主体结构以及支护构造物较为复杂。暗挖段BIM施工模型包含 初期支护、二次衬砌、三次衬砌,分为先仰拱、侧墙及中板、最后拱部、临时支撑、袖阀管劈裂注浆管,完成暗挖段全部模型后,可用于施工各个管理段。
  2. 施工进度管理
  拱北隧道项目工期要求严格,在总体进度控制框架下,由施工单位在征求各单位的意见后,编制总体进度计划;然后利用AutodeskNavisworks 软件强大的数据整合功能,将总体进度计划与BIM施工模型各构件相互关联,采用软件二次开发方式,实现拱北隧道施工进度管理系统。
  施工进度管理系统,整合工程项目各单位计划进度信息,在施工过程中重点监控进度执行情况,协助总体单位完成进度的动态控制,当系统采集的进度执行情况与计划情况不一致的时候,系统会主动提示并持续跟踪和反馈;4D施工模拟更是以可视化的方式,向众多参与方,集成展示整个项目的总体进度情况,严格控制工期起到重要作用。
  3. 漫游与工序模拟
  拱北隧道工程复杂,主要对复杂工点进行工序模拟,利用游戏引擎强大的展示功能,制作三维施工工序模拟,可以直观浏览、检查和方案的修改,有效应对拱北隧道工程项目工序复杂的挑战。
  五、项目创新
  经过充分的调研和专家咨询,项目组针对拱北冻结法施工,结合BIM技术特点,制定了管幕冻结设计方案,开发了管幕温度监控系统。为配合暗挖施工,冻结管幕横断面上分为A ,B1,B2 ,B3 ,C五个区。为控制土体的冻胀效应,采用控制性冻结施工,并在冻结A区及局部敏感区域采用注浆改良冻结法。同时,分别在各区安装温度传感器,以便掌控温度的变化情况。
  拱北隧道冻结法管幕温度监控系统,首先需要建立冻结管、监测点BIM模型。然后,对监测点进行编号,将温度采集数据与BIM模型构件关联。管幕温度监控系统,实现温度数据关联、温度变化趋势查询、温度预警以及风险定位等功能。相对于传统模式,基于BIM技术的管幕温度监控系统可以结合三维模型对于历史数据、监测点位置等多个方面进行综合分析,可以更加准确、及时定位于风险的位置,使项目的安全与质量得到提升。
  从上述两例中,BIM的深入应用,须建立在高质量的模型基础上。这个“高质量”不仅仅指模型的深度,也包括了设计人员在模型创建时体现出的专业知识和施工经验。BIM从业人员需要不断累积经验,才能为项目提供更有力的技术支持。
  BIM在大型工程中的作用非常显著,节省工期、节约资源,而近年各地也多次发文,绿色建筑、智慧城市等词频频提出,BIM作为满足当下国情需要的建造技术,必将在越来越多的项目中彰显其价值。而BIM从业者在定位未来时,BIM全局观是关键。
  要想引领未来,BIM从业者不妨多分析多思考,是否匹配BIM链条上的业务需求,有何优势与不足,针对性地学习积累,也不妨多关注一些BIM应用的项目,为将来实践累积知识。

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