BIM技术在张吉怀铁路施工中的应用

BIM技术在张吉怀铁路施工中的应用目录项目概况1BIM团队组织2软、硬件设备3BIM应用背景4BIM应用5效益及经验6人才培养7下一步BIM实施计划8PART01项目概况项目概况项目概况新建张家界至吉首至怀化铁路位于湖南省西部，北起张家界市，正线长度约246公里，经湘西土家族苗族自治州，南接怀化市，衔接黔张常、沪昆客运专线、怀邵衡等铁路线，辐射湘西主要地市。

项目概况新建张家界至吉首至怀化铁路站前工程7标二分部五队管段起讫里程DK153+852~DK160+055,正线长度约6.2km，沿线多为低山高丘陵区，地势起伏较大，道路崎岖，施工便道长且修建困难。

项目概况

管段内共计7桥4隧6路基，桥隧比约89%，且本工程位于岩溶强发育区，施工难度大，质量安全风险高。

项目施工准备阶段就引入BIM技术辅助项目技术管理及施工生产等工作，并起到了显著的效果。PART03软、硬件设备软、硬件设备软件配置：（1）CAD：设计图纸格式，用于二维平面图处理；（2）REVIT：结构、建筑及机电专业的建模软件；（3）NavisWorks：虚拟施工动画、碰撞检查应用软件；（4）Project：施工进度计划编制软件；（5）3Dmax：后期效果图的渲染制作软件；（6）3DCivil：道路专业建模软件；（7）MidasCivil：结构力学计算软件。硬件配置：（1）中心服务器：处理器：CPUInterXeon（R）E5-2620显卡NVIDIAQuadro4000内存32G硬盘1T（2）项目工作站：处理器：intel（R）Corei7-4790k内存16g硬盘1T显卡NVIDIAGeForceGTX970M（3）移动终端：iPadPro64GWIFI软、硬件设备PART04BIM应用背景BIM应用背景BIM技术的优势逐步认可并应用政府大力推广，业主要求应用连续梁结构复杂，施工难度大项目管理、技术等方面的需求BIM应用背景01020304结构复杂连续梁0#块结构复杂，钢筋及预应力管道设计复杂，易发生冲突，施工过程中难以控制。需进行碰撞检测，提前发现并更正设计图。设计深度低施工图设计深度差，错误、冲突较多。导致方案难以确定，变更多，施工方案调整次数多，影响施工进度。施工协调困难跨河道、跨山谷，与隧道相接。施工安排调度难度大，材料堆放、加工及起重设备安设需要灵活设计。重大危险源多连续梁、长隧道、高边坡、深路堑、岩溶路基等施工安全质量风险大，安全把控难度大。PART05BIM应用BIM应用——协同管理平台BIM协同管理平台移动端口视频监控、智能芯片技术数据施工技术管理进度管理安全质量管理施工现场监控、人员定位进度信息采集安全质量信息采集地形地质信息采集监测信息采集实时施工信息采集软件处理现场反馈施工技术管理BIM应用——施工技术管理BIM应用——施工技术管理族库建立

BIM应用——施工技术管理族库建立

BIM应用——技术管理图纸审核

施工图BIM建模转化存在问题：施工图设计深度低，存在大量无数据信息、数据错误、图纸相互矛盾。应用解决：创建出三维模型，直观审核设计图纸。本项目实际审核图纸23份，提出主要问题78项，均得到设计单位答复。BIM应用——技术管理大临规划及弃渣（土）场变更

无人机倾斜摄影无人机拍摄原地貌存在问题：施工区域山路崎岖、林木丛生，面临施工便道规划难、大临设施选址难等问题；应用解决：利用GIS及无人机倾斜摄影技术对沿线环境、地形地貌进行采集，着重对施工便道、大临设施及弃渣（土）场进行考察。BIM应用——技术管理点云数据处理生成三维地形大临规划及弃渣（土）场变更应用解决：对采集地形数据进行分析，建立三维地形图。BIM应用——技术管理方案一方案二方案四方案三大临规划及弃渣（土）场变更应用解决：通过三维地形模拟规划多条临时施工便道方案，结合实地踏勘情况进行方案比选BIM应用——技术管理大临规划及弃渣（土）场变更原地貌规划建设后的钢筋厂和拌合站应用解决：依据无人机采集的原始地貌，结合总体施工部署，选定大临设施位置。并且发现设计给的牛角龙弃土场及铁虎哨弃渣场位置不便施工组织，结合无人机对周边地形的采集情况，重新选定弃土场、弃渣场位置并向设计提出进行设计变更。BIM应用——技术管理碰撞检测Navisworks进行碰撞检测存在问题：连续梁0#块钢筋密集，钢筋与钢筋之间、钢筋与预应力管道之间易产生碰撞冲突。应用解决：利用Navisworks碰撞检查功能，总共发现钢筋碰撞点89个，按设计建议对钢筋排布进行优化，使其满足设计要求且不存在碰撞，对工程质量的提高效果明显而且节约了施工工期。BIM应用——技术管理碰撞检测连续梁钢筋与纵、横、竖向预应力碰撞检查应用解决：通过碰撞检测，发现钢筋与预应力管道碰撞点58个。施工前设计要求重新合理调整钢筋位置，确保预应力管道精准定位。BIM应用——技术管理碰撞检测Navisworks进行碰撞检测碰撞检查施工过程中调整钢筋指导施工BIM应用——技术管理碰撞检测应用解决：通过BIM技术的应用，精准定位了连续梁0#块钢筋及预应力管道位置。BIM应用——技术管理施工方案模拟背景：桐油坪跨杭瑞高速公路特大桥以1-（79+135+79）m连续梁跨越杭瑞高速公路，杭瑞高速公路全封闭、交通繁忙，设计行车速度为120公里/小时，车辆通行限制高度为5.5m。BIM应用——技术管理施工方案模拟存在问题：连续梁跨越杭瑞高速公路技术难度大、安全风险高、质量控制难，现场施工作业要求严，专项施工方案可行性及安全性待确定。应用解决：通过BIM模型可以直观的对连续梁施工过程模拟分析，将复杂部位简单化、透明化，检查方案的实际应用情况及存在问题。BIM应用——技术管理施工方案模拟应用解决：通过BIM技术建立连续梁的几何模型和施工过程模型。BIM应用——技术管理施工方案模拟应用解决：通过对悬臂浇筑连续梁施工全过程三维模拟操作中，能提前发现在实际施工过程中可能碰到的问题，优化施工方案，合理配置施工资源。

通过方案的优化，达到节省施工成本，加快施工进度，控制施工质量，提高施工效率。BIM应用——技术管理施工方案模拟应用解决：为了检验采用挂篮兜底防护是否满足杭瑞高速公路限高要求。通过图纸及理论计算+BIM技术三维空间进一步验证，采用挂篮兜底防护完全满足杭瑞高速公路限高要求。BIM应用——技术管理结构受力计算CAD结构模型Midas结构模型存在问题：连续梁0#块结构尺寸大，施工风险高，支架设计既要满足结构受力及稳定性要求，又要节约措施成本。应用解决：采用Midas软件对0#块临时支撑进行结构设计及验算，并将设计方案及数据模型与BIM平台关联。BIM应用——技术管理结构受力计算应用解决：通过Midas模型的验算，在保证安全可靠的前提下，优化了支架结构布置，节省了材料，简化了工序，对现场施工起到指导性作用。BIM应用——技术管理二维码技术交底存在问题：传统书面技术交底易损坏、丢失，工人无法做到每日携带查看，交底的持续指导性较差。应用解决：转换技术交底为二维码，张帖在施工现场便于作业人员随时扫码查看，实现了共享信息、规范流程、提高施工效率的目的。现场二维码技术交底牌施工人员查看二维码技术交底BIM应用——技术管理可视化技术交底存在问题：部分节点复杂交错、构件排布密集、预留口繁多，施工人员不易理解设计意图，易造成返工。应用解决：技术员对复杂节点运用模型及动画展示，对施工人员的进行技术交底，避免了文字交底的误读，有效的减少了由于技术交底问题产生的施工问题。BIM应用——技术管理可视化技术交底应用解决：通过厂家提供的挂篮图纸，运用BIM技术建立挂篮模型，将模型精确定位于连续梁模型中0#块、标准节段处，进行挂篮虚拟定位，得出精轧螺纹钢虚拟预埋孔位置，进一步验证二维图纸预埋孔位置的准确性，确保设计预埋孔位的准确性。BIM应用——技术管理可视化技术交底应用解决：

将0#块及每一个标准节块精轧螺纹钢预埋孔位进行三维技术交底，至施工员及作业人员手中，保证施工过程中预埋孔位的准确性。通过运用BIM技术验证设计图纸及三维技术交底两方面进行把控，确保精轧螺纹钢预埋孔位的精确定位。BIM应用——技术管理工程量计算应用解决：建立结构三维模型，通过其开发的插件导出工程量，直接形成过程数量明细表等。在建模的过程中，对各个专业的相应构件输入需要的工程属性，这些属性在需要的时候能够被自动抽取，分门别类地进行相应统计和报表归类。工程量提取存在问题：传统工程量计算方式存在数据整合差、计算复杂、校核重复、提取困难等问题。工程量计算BIM应用——技术管理3D激光扫描仪存在问题：传统的围岩量测利用全站仪等进行监控，人力、物力耗费大，监控点易被破坏，不能真正的控制围岩的变形，更给施工带来安全隐患。应用解决：3D激光扫描技术将围岩以点云的形式转换到电脑当中，用以进行编辑、测量、对比、实物建模等后续的数据处理工作并建立隧道断面三维模型，操作简单便捷，数据精密可靠。3D激光扫描点云形成的隧道三维模型BIM应用——技术管理3D扫描仪应用解决：将前后断面扫描图形进行对比，得出整个断面的变化图形，直至变形量达到要求，或保持稳定为止，最终形数据模型及报告，传输至BIM信息平台，实现围岩量测远程监控及可视化。数据分析断面对比图BIM应用——技术管理地质雷达存在问题：工程项目处于岩溶强发育地带，路基岩溶核查对工程质量及安全存在重大影响。应用解决：采用地质雷达进行路基岩溶检测工作，监测数据经过分析处理后建立3D地质模型及成报上传至BIM工作平台，并可转发设计勘察单位，做到远程数据查看、分析及评估，并反馈结果。三维地质模型BIM应用——进度管理3DBIM模型WBS施工任务分解施工进度计划任务包数据接口集成4DBIM模型存在问题：传统进度管理方式存在任务分配不合理、信息时效性差、形象化低；应用解决：本项目采用NavisworksManagement和MicrosoftProject软件工具组合成4DBIM模型，并关联BIM协同管理平台。4D模型构建流程BIM应用——进度管理现场施工协同管理平台BIM应用——质量安全管理存在问题：安全质量管理存在发现不及时、整改落实拖沓、责任人不明确、追溯性差、资料记录不全。应用解决：现场人员采用手机、平板电脑等移动设备实时记录安全、质量问题原始数据及照片，并实时上传至BIM施工协同管理平台，由系统自动生成各类记录表或通知单。BIM应用——质量安全管理文档：现场：BIM应用——质量安全管理

采用基于BIM技术的二维码标识，可以通过扫描该二维码显示出相应构件的关键信息。实现现场实体信息与BIM模型信息相连接，追溯结构质量信息。结构信息二维码BIM应用——质量安全管理VR体验室

建立VR体验室，通过常见安全事故模型和VR结合，让工人带上VR眼镜做安全教育，身临其境，深刻感受作业危险性，提高安全意识。BIM应用——视频监控存在问题：管线较长，施工生产监管难度大。应用解决：对拌和站、料仓等关键部位安装监控摄像头，采用网络传输连接到平台，通过平台PC端和手机端进行生产情况监控。BIM应用——人员定位系统存在问题：管段内共计四条隧道，多浅埋段、围岩断层，施工环境恶劣，施工人员人数多，安全风险高。应用解决：采用隧道人员定位系统，在隧道内部署定位基站、安全帽内设置芯片的方式，能够实时获取人员的精确位置。并将人员定位信息传送至BIM施工协同管理平台，实现远程监控，信息共享。BIM应用——人员定位系统提供人员出勤异常数据，区分队伍和工种，可监测人员出勤情况，辅助项目进行人员调配；提供人员进入隧道长时间没有出来的异常滞留提醒，辅助项目对人员安全监测。有危险情况发生时，控制中心可实时对隧道内人员下发撤离命令；同时，施工人员可通过定位标签实时向控制中心发送SOS报警信息，实现双向通信，确保安全作业。PART06效益及