盘洲长江公路大桥北锚碇施工技术

盘洲长江公路大桥北锚碇施工技术

1主桥桥北锚碇长江-黄岩大桥位于湖北省黄疸和黄河市。从起点到大冶和阳阳市，途经垦源市和魏源市。经过湖北省樊居城、沙头屯山、赤西湖，终点为红旗岗村。整条路线全长21.951km，其中棋盘洲长江公路大桥全长3.728km。主桥桥型为主跨1038m的单吊单跨悬索桥，跨径布置为340m+1038m+305m。该桥黄冈侧北锚碇为重力式嵌岩锚，分别由锚块、散索鞍支墩扩大基础、散索鞍支墩等组成，北锚碇结构如图1所示。锚碇平面尺寸为61.5m×60.0m，总高42.0m，基底水平，高程为+1.5m，顶面高程为+43.5m。锚碇混凝土采用C30，为大体积混凝土结构。2施工方案缺乏科学性(1）锚碇内部异形构件多，若依靠人工进行碰撞检查，工作量很大，效率较低，而且极易漏掉部分碰撞问题。(2）锚碇施工规模庞大，需要用到的施工机具繁多，施工流程复杂，管理人员很难根据自身经验去合理制订施工计划，且无法预料在施工过程中可能出现的各种问题，会导致工期延误，增加建设成本。(3）工程体量大，构件繁多，若人工进行工程量统计，需要耗费大量人力，且容易出现错误，效率低；若是使用相对专业的工程量统计软件进行计算，方案有调整时，工程量统计模型也要不断更新，极易造成工程量统计数据滞后。为有效解决上述问题，提高建设管理效率，棋盘洲长江公路大桥北锚碇施工中运用了BIM技术。3物流模型的构建3.1数据模型引领基建行业发展建设新技术BIM是以三维数字技术为基础，集成了完整工程信息的数据模型，其可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性等优点可极大优化项目质量，缩短项目周期与成本，因此成为引领我国基建行业发展建设的新技术3.2锚碇设计及拆分参数化建模是BIM技术的重要基础，参数化是指组构模型的所有组件之间的关系，组件是Revit组构建筑信息模型的基本元素。锚碇参数化建模前需要进行组件拆分：(1)在同一层级上的不同系统需要进行区别分类，例如一般构造系统、施工定位架系统等；(2)按照构件对主体结构进行拆分，例如一般构造系统中的前锚室、散索鞍支墩等；(3)按照施工流程对工程构件进行拆分，例如前锚室分层浇筑单元。另外，对于需要明确信息的构件，需要进行单独拆分，拆分原则包括：(1)一般构造按照混凝土区域功能进行一次拆分，再通过施工的浇筑顺序进行二次拆分；(2)预应力钢束以及锚固装置按照安装数量进行拆分；(3)冷却水管按照实际施工阶段性使用进行拆分，按照浇筑方式进行分层处理；(4)施工定位架按照施工过程中的拼装单元进行拆分，以满足施工模拟需求。该桥北锚碇组件拆分如表1所示，组件包括一般构造、预应力钢束、锚固装置、冷却水管、施工定位架、散索鞍座、悬臂模板、附属设施等。锚碇一般构造包括锚块、散索鞍支墩及支墩基础、前锚室和后浇段等。由于施工过程中锚碇各部分分块浇筑，所以在建模过程中将锚碇按照分层浇筑的要求进行拆分。锚碇一般构造模型如图2所示。预应力钢束数量多且分布管线复杂，单独建模耗时长，模型定位精度低。通过预应力钢束的自适应模型和预应力钢束首尾点的坐标可以快速找到模型的放置点，从而快速且精确地布置预应力钢束。预应力钢束模型如图3所示。冷却水管建模复杂，尺寸与原图纸匹配度较高，模型拆分满足施工分层浇筑要求。通过Revit软件可生成相应冷却水管参数及工程数量表，工程量计算准确。施工定位架系统包括定位架、支撑架、层间联结系及精调设备。定位架分3层，每层由6个独立门式桁架组成。由于独立门式桁架一共有3个转角，每个转角的桁架都需要独立建组，定位架共23个模块，总计46个模组，定位架模型如图4所示。支撑架倾斜角度为48°，按照拼装要求由下至上分4个桁架单元，并进行定位拼装。层间联结系及精调板各定位点的相对位置准确，可用于定位架与预应力钢束之间的碰撞检查。散索部分由索股、预应力钢束、锚固装置组成。索股断面呈六边形，在主索鞍、散索鞍鞍槽范围内的索股，要求预整为矩形。各索股模型包含构件材质及尺寸信息；空间定位准确，可准确表示索股经散索鞍后散开的空间几何位置；能够提取索股不同位置处具体坐标，并在施工中校检。散索模型如图5所示。4建立可视化工程模型基于BIM技术，依托Revit软件建立了棋盘洲长江公路大桥北锚碇三维可视化模型，进行碰撞检查、虚拟漫游、施工模拟、工程量统计，以提高工程建设效率。4.1设计误差分析锚碇正式施工前，需要进行构件碰撞检查，以保证施工顺利进行由表2可知：在设计图纸初稿中，预应力管道、钢筋、定位架、冷却水管、止水板之间共出现197处设计误差（相互碰撞）。通过BIM技术进行碰撞检查后，对构件位置进行调整，从而解决了上述碰撞问题，提高了设计图纸的准确性和适用性。4.2维仿真漫游通过虚拟漫游，可以更全面、更直观地了解结构构造，节省识图时间，提高设计方和施工方的交流效率。此外，BIM模型可以结合VR技术进行三维仿真漫游，VR漫游在手机端以及PC端都能实现，具有高度自由的人机互动性，可在施工完成前感受整个项目竣工后的情况。锚碇正式施工前，运用BIM技术对锚碇内部构造进行虚拟漫游（见图7），发现了一些潜在的设计问题，如楼梯平台预埋件的高程设计存在误差。通过及时变更设计，调整了预埋件的设计高程，进而提高了设计质量。4.3施工模拟运用BIM技术，基于结构3D模型可以进行施工模拟4.4项目建设过程该项目基于BIM模型统计了锚碇混凝土、钢筋、冷却水管、定位架、止水钢板用量。北锚碇1/2锚块构造如图9所示，分锚块由上而下依次为A7、A8、A9、A6、A5，其钢筋工程量统计如表3所示。由表3可知：以分锚块A6为例，钢筋单长的传统统计量1354cm,BIM模型统计量1423cm；总长的传统统计量1964cm,BIM模型统计量2064cm，单长和总长的传统统计误差均高达4.86%。该项目施工过程中若仍采用传统的工程量统计方法，势必因下料不足而造成施工停滞，增加工期和建设成本。采用BIM技术进行工程量统计后，节约了大量人力成本，提高了统计精度，保证了施工的顺利进行5施工管理工作量棋盘洲