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[分享]黔张常铁路BIM应用

发表于2019-06-05    441人浏览    1人跟帖    筑龙币+100  复制链接  只看楼主

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黔张常铁路BIM应用_1

早年去张家界,既惊叹于山川之奇伟、瑰怪,也感到交通之不便。事实上,渝、鄂、湘三省交界地带,群山万壑,是革命老区又是少数民族集聚地区,交通基础设施相对比较落后,经济发展相对滞后。为此,我国建设了计划于2020年运营的黔张常铁路


新铁路可为沿线地区的经济社会发展提供强有力的运力保障。铁路沿线旅游资源富集、矿产资源丰富,将极大地促进沿线旅游产业的发展和国土矿产资源开发利用。


黔张常铁路站前某标段,位于湖南省常德市境内,正线全长38.909km。正线路基29段13.87km,联络线路基6段1.27km,车站2座(桃源站、陬市站),隧道1座。正线桥梁21座25.13km,联络线桥梁2座5.03km。项目施工特点有:

  • 路基、桥涵施工过渡段多,工程量精算难

  • 车站路基高填方长512m、宽113m、深19m,土方量大,土方调配和控制难度大

  • 连续梁11处,跨河流、高速公路、铁路施工风险高

  • 临近既有线施工与石长线接轨安全及接口施工多、困难大

  • 沿线人口密集穿越回维区,对临建选址及协调要求高


针对黔张常铁路综合项目施工特点,项目引入BIM技术。通过应用研究,总结出BIM技术在铁路综合项目施工中的应用点及价值点,主要从制定BIM管理流程、进度管理、模型创建、平台搭建、施工中应用、节能减排等几个方面展开介绍。

黔张常铁路BIM应用_2

部分模型


应用研究

管理流程与组织设计

通过对基于BIM的工程项目管理流程设计、基于BIM的项目组织与团队设计、BIM实施模式的研究形成了如下成果:

  • 将BIM技术与铁路工程相结合,提出铁路工程基于BIM技术的组织管理模式和工作制度流程

  • 针对BIM技术与工程项目管理特点,提出BIM对现行的工程项目管理模式基本原则是“压缩流程”,并形成基于BIM工作流程

  • 设计基于BIM的工程项目管理流程图。研究管理学中组织结构的各种分类与特点,提出基于BIM团队组织结构设计原则是“开放信息流”

  • 为BIM团队选取了合适的组织结构,设计基于BIM的组织结构图,研究讨论组织结构中各成员应当具备的基本素质


施工进度管理中BIM应用

分析现有进度管理的理论和方法的基础上,引入BIM技术来解决进度管理现存问题,并拓宽进度管理的新思路,并在BIM软件和project软件工具应用基础上,努力探究引入BIM技术后的进度管理过程;总结BIM技术引入前后进度管理的差异,及进度管理中现存问题的解决情况。

  • Project创建进度数据。收集项目的基本信息,然后确定项目的任务细节,在项目文件建立后,输入任务工期,方便后期导入Navisworks等软件进行模型关联

  • 基于Navisworks进度管理。将Project编写的进度表导入到Navisworks软件进行进度与模型关联,通过Navisworks软件进行进度管理,每一道工序时间清晰展现。此进度管理状态下,主要基于4D施工模拟展现,通过三维模型+时间轴的展现,提前发现可能制约工期的施工节点。同时通过4D施工模拟也可提高施工人员理解水平,提高施工效率

  • 基于管理平台的进度管理。平台中已完工的工程以实体本色表现,正在施工中的工程以实体附蓝色表现。同时还可进行整体施工模拟,动态展示各个施工节点的施工状态及工程量统计。通过实时录入实际施工进度,通过模拟对比施工现场计划与实际进度,管理者对现场施工滞后区域一目了然,方便管理者在下阶段对施工计划及时进行调整


铁路3D信息模型建立研究

铁路建模标准

  • 单位和坐标:项目长度单位为毫米;使用相对标高±0.000即为坐标原点Z轴标点,为使BIM数据定义通用坐标系。铁路统一采用一个轴网文件,保证模型整合时能够对齐、对正

  • 模型色彩规定:图纸已经明确的构件外观色彩按照图纸要求进行建模;系统中已有材质按照Revit软件系统默认色彩;图纸未明确构件外观色彩告知BIM小组负责人,由小组负责人确定

  • BIM建模管控要点:各构件尺寸、高度等定位须准确;各构件截面尺寸与尺寸定位须与图纸一致;各系统的命名须与图纸保持一致;一些需要坡度的构件须按图纸要求建出坡度


铁路命名标准

构件命名规则:为保证模型构件的易认知性,并符合铁路设计原则,铁路BIM模型构件命名应包含构件类别、构件类型等信息。不同构件级别、不同地质条件下,铁路设计不同。现以铁路矿山法隧道BIM模型构件命名与代码规则为例说明。不同围岩级别、不同地质条件下,隧道设计为不同的衬砌类型。隧道围岩级别划分为Ⅰ~Ⅵ等6个等级。在每一围岩级别下,按岩石构造、地下水等地质条件划分衬砌类型,以英文字母排序表达。构件类别与构件类型之间用连字符“-”连接。


黔张常铁路BIM应用_3

构件编码规则


构件代码规则:为表达构件对象在 BIM 模型中的唯一性,构件代码应包含单位工程名称、构件类别、构件类型(围岩级别、衬砌类型)、里程等信息。单位工程名称首字母与构件类别首字母之间用连字符“-”连接,构件类型与里程之间用连字符“-”连接。


本项目所有模型均在项目施工前期创建完成,已达BIM技术应用超前施工介入,发挥出BIM技术的最大价值。BIM模型包括:21座桥梁、路基11段、1座隧道。同时通过本项目的BIM模型创建,进一步完善了企业级族库的构建。确定了铁路建模的软件解决方案,桥梁模型采用Revit创建、隧道模型采用Catia创建、地质模型采用Civil 3D创建、GIS模型采用Super Map创建。


黔张常铁路BIM应用_4

创建铁路BIM 模型软件方案


BIM综合管理平台搭建

BIM管理平台建设目标

满足大数据的集成和处理需要;保证多源BIM模型的有效提交;保证工程建设与管理信息全生命周期的无损传递;保证工程建设相关方的全生命周期的协同工作;实现模型与信息的高效管理和无缝集成;实现管理制度及建设标准对工程项目建设与管理的自动审核;保证信息资源库的高效管理和使用;保证BIM应用价值的实现;满足信息安全的基本要求。

建设原则

BIM管理平台建设遵守的原则是“总体规划、分项分步实施、落实标准、建设全过程”,同时还要充分考虑信息系统的“经济性、实用性、适应性和先进性”。

BIM管理平台的总体架构设计

BIM管理平台解决方案以规范项目核心业务为基础,以进度、质量、变更、文档的管理和监控为主要内容,建立基于BIM平台的管理和协同,建立以工程三维模型为载体,打造基于BIM技术的建设全过程管控系统,解决设计、建造、运营管理一体化同步过程。


黔张常铁路BIM应用_5

平台总体架构设计


平台开发

研发出了适合铁路BIM技术应用的云平台。平台管理者、技术人员登录相应账号,即可查看模型信息与进行相关BIM技术应用,不但可以降低BIM应用的硬件配置,还可以达到模型共享利用。BIM技术应用硬件支持是必不可少的,硬件主要分为建模端和应用端。建模端的配置要明显高于应用端的配置,以保障BIM模型创建的效率,应用端配置满足平台BIM技术应用配置相对较低,可以有效降低硬件成本投入。


铁路施工BIM应用

基于BIM技术的铁路施工项目施工内容主要包括:图纸会审、BIM+GIS、构件查看、材料统计、地理分析、地质模拟、进度管控、工艺模拟、场地布置、日志管理、档案管理、数据管理、安全管理、模型轻量化、BIM+无人机、二维码。

  • 大型铁路项目(总长41km)施工BIM技术平台在线应用,实现“三模一平台”应用,即BIM、GIS、DTM模型整合在一个平台上,模型共享、轻量化应用

  • GIS与BIM深度结合,加以遥感影像与地理位置,实现真实情况模拟,达到BIM技术与GIS技术融合应用、铁路线性BIM模型完美呈现的效果

  • 高填方站场路基土石方计算、合理调配技术,DTM数字模型与BIM模型相结合辅助桥梁桩基、承台施工方案论证,实现铁路沿线范围平台在线化地质模拟

  • 开发铁路数字化信息管理平台,BIM技术应用实现在线操作,档案管理中实现无纸化办公、图纸、模型、文件档案分类汇总,办公管理中实现项目各人员协同工作、工作日志平台管理及存储

  • 施工现场地形实时分析,实现坡度、坡向、等高线等地理分析,辅助决策


黔张常铁路BIM应用_6

地质模拟


BIM技术在路基填筑的应用

利用BIM技术与DTM模型,决策填料调配方案。根据地勘资料建立地质层模型,同时通过数字高程建立三维场地模型,用以计算基槽土石方开挖量并可辅助深基础论证。通过开挖方计算辅助决策者进行土石方平衡调配,得出土石方调配最佳及最优路线。


利用BIM&GIS技术确定填料来源。关闭地形图层,可以看到线路的地质模拟,每层地质情况明确,用于辅助填料场选择的论证。填筑前对填料场填料进行取样检验;填筑时对运至现场的填料进行抽样检验。对填料的强度、颗粒、级配等相关项目按《铁路工程土试验规程》(TB 10102)规定的试验方法进行检验,确保基床底层填层的填料达到B、C组填料标准要求。


智能化路基填筑原理。路基连续压实控制系统是在路基填筑碾压过程中,根据土体与振动压路机相互动态作用原理,通过连续量测振动压路机振动轮竖向振动响应信号,建立检测评定与反馈控制体系,实现对整个碾压面压实质量的实时动态检测与控制。路基连续压实控制系统主要由GPS智能接收机和电台、控制箱、坡度传感器组成。


路基填筑数据及时回传BIM平台。施工现场路基连续碾压的数据,如每层的压实度、标高等数据信息及时传输回BIM管理平台,通过资料挂接功能将路基填筑的数据与具体BIM模型位置相挂接,形成了过程档案,不但便于管理而且易于查找和追溯。


BIM技术在连续梁施工中的应用研究

DTM与BIM模型,确定施工方案和地质核查。关闭地形图层,可以看到大桥所在位置的地质模拟, 每层地质情况明确,用于辅助基础施工方案的论证,为施工方案进行提前模拟施工,比如:点击任意桩基模型,即可查看该桩基打入地质情况;点击任意承台即可查看承台所处的地质环境,便于基坑支护的选择决策。


连续梁施工工艺模拟,提高施工管理细节。通过创建好的BIM模型(如连续梁模型、挂篮模型、机械设备模型等)导入到3D Max中,进行连续梁施工工艺模拟。通过工艺模拟可以提前使现场的施工技术人员清晰地了解到施工工艺,既提高了施工的效率,也避免了由于工艺不清楚而造成的问题甚至返工。


智能张拉压浆,数据及时回传挂接。施工现场连续梁智能张拉的数据及压浆数据及时回传到BIM平台中,将此数据与BIM模型相挂接,便于追溯和管理。


BIM技术在节能减排新技术中的应用研究

通过BIM模型超前于施工介入,在施工前期部署三维场地模型。通过三维场地模型直观展示,进行相关的布置方案调整,合理优化场地部署。开工前根据现场地形和BIM平台合理规划,将构件预制厂和施工生产大型搅拌站建在一起,不用单独建立一个用来预制构件的小型搅拌站,由此减少了人员投入和用地面积,降低了临时用地的使用面积。


黔张常铁路BIM应用_7

技术指标对比


大土方调配路基连续碾压节能降耗技术是一项综合性技术,通过BIM技术优化土方调配方案、安装智能压实过程控制系统、提高机械使用效率、全程监测油消耗比例和开展机械司机节油奖惩活动等,实现挖填借弃土石方与当地生态平衡、水土保持和农田水利相协调,达到路基施工机械节油的目的。通过利用BIM技术提前模拟各路基施工段的填挖方情况,辅助决策者进行对区间土调配得出一条最优化的路线,减少了装卸土的运距,降低了机械燃油,达到节能减排的目的。


通过引入BIM技术结合GIS技术进行铁路路基土方调配的虚拟施工、三维可视化、动态漫游、实现施工过程中4D资源的动态管理等,对施工组织进行优化,提高交底效率,精确成本控制,保证施工质量,经济效益显著。通过基于BIM技术的铁路综合项目施工数字化、信息化技术及其应用研究课题的开展,总结了大型铁路线性施工特点的BIM技术应用成果。成果适用于各等级的铁路工程、公路工程施工应用,特别适用于大型综合铁路施工应用,具有广阔的推广和应用前景。


主要内容来源:

中国铁路设计集团有限公司(铁路BIM联盟成员单位)



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 发表于2019-06-05  | 只看该作者      

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