一、應(yīng)用背景
隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，各類跨路線橋梁施工變得極為常見，為保證跨越道路正常通行，門式支架被廣泛采用。在此類大型模架工程中，僅靠傳統(tǒng)施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行施工組織設(shè)計(jì)和管理常常會(huì)出錯(cuò)，甚至出現(xiàn)門式支架整體失穩(wěn)的情況。
如今，隨著BIM技術(shù)在路橋項(xiàng)目應(yīng)用中逐漸成熟，可以實(shí)現(xiàn)門洞設(shè)計(jì)的可視化，并通過精確算量來減少材料損耗和施工周期，還可以通過三維模型幫助解決門洞工程設(shè)計(jì)和施工過程中存在的問題，提高施工的安全性和經(jīng)濟(jì)性。
二、應(yīng)用目標(biāo)
1、質(zhì)量目標(biāo)：實(shí)現(xiàn)信息協(xié)同與復(fù)核設(shè)計(jì)成果，保障方案質(zhì)量；
2、進(jìn)度目標(biāo)：實(shí)現(xiàn)施工方案的可視化模擬，加快施工人員理解和溝通速度，提高施工效率；
3、成本目標(biāo)：實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)算量，避免材料堆積、減少二次搬運(yùn)及提高周轉(zhuǎn)利用率。
三、應(yīng)用流程
根據(jù)初步門洞搭設(shè)方案及道路平面圖，對(duì)過車門洞進(jìn)行三維模型搭建。同時(shí)結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，發(fā)現(xiàn)門洞方案問題，提出優(yōu)化建議并采納各方意見，制定最優(yōu)方案。最后復(fù)核是否符合施工要求，若符合交付于現(xiàn)場技術(shù)負(fù)責(zé)人，指導(dǎo)現(xiàn)場施工。
圖1 實(shí)施應(yīng)用流程圖
四、應(yīng)用案例
本文以國道311馬棚楊互通立交為例，為大家講述具體的應(yīng)用方法。
1、門洞施工方案優(yōu)化
通過門洞三維模型搭設(shè)，發(fā)現(xiàn)初步方案存在以下問題。
問題1：由于本項(xiàng)目門洞與A匝道橋梁方向不一致，而原方案門洞最上層H型鋼沿國道107布置（圖2左），腳手架沿A匝道橫橋向布置，使得該門洞搭設(shè)方式不便于上層腳手架的搭建。
處理方法：經(jīng)過BIM小組對(duì)門洞搭設(shè)方式進(jìn)行優(yōu)化，將最上層H型鋼方向調(diào)整為沿A匝道橫橋向鋪設(shè)（圖2右），使得門洞與腳手架能夠完美結(jié)合。
圖2 優(yōu)化前方案（左） 優(yōu)化后方案（右）
問題2：若不考慮現(xiàn)場橫坡問題，道路外側(cè)混凝土基礎(chǔ)高度將大于模板高度（模板高度為1.22m）。
處理方法：通過對(duì)門洞進(jìn)行精細(xì)化建模，計(jì)算出混凝土基礎(chǔ)高度。原方案：立柱高度3.5m，道路外側(cè)混凝土基礎(chǔ)高度1.314＞1.22，不滿足施工要求（圖3）；優(yōu)化后方案：立柱高度4m，道路外側(cè)混凝土基礎(chǔ)高度0.814＜1.22，滿足施工要求。
圖3 門洞橫斷面圖
2、施工工序模擬
通過施工方案模擬，施工方能夠直觀地觀察整個(gè)施工工藝流程，及早發(fā)現(xiàn)施工中可能存在的風(fēng)險(xiǎn)和缺陷，從而優(yōu)化工藝流程，達(dá)到減少風(fēng)險(xiǎn)、縮短工期和提高安全防范意識(shí)的目的（圖4）。
圖4 門洞施工流程
3、創(chuàng)建精細(xì)化模型，工程量統(tǒng)計(jì)
（1）創(chuàng)建門洞及腳手架精細(xì)化模型
通過創(chuàng)建精細(xì)化模型，增強(qiáng)了工程量統(tǒng)計(jì)的可靠性（圖5）。
圖5 馬棚楊互通立交A匝道7-8跨門洞及腳手架模型
（2）工程量統(tǒng)計(jì)
①門洞構(gòu)件工程量統(tǒng)計(jì)
在施工方案中，考慮到107國道保通問題，門洞為左右幅分開施工，所以需要分開統(tǒng)計(jì)左右幅工程量，以達(dá)到精準(zhǔn)報(bào)量與減少二次搬運(yùn)的目的。
圖6 門洞工程量
②門洞混凝土基礎(chǔ)方量統(tǒng)計(jì)
由于107國道存在橫坡，且需保證最上層工字鋼保持水平的，致使5個(gè)混凝土基礎(chǔ)的高度均不相同，故需分別對(duì)其進(jìn)行計(jì)算和規(guī)劃，達(dá)到精準(zhǔn)報(bào)送混凝土的目的。
圖7 混凝土基礎(chǔ)方量
③門洞區(qū)域腳手架桿件工程量
由于門洞與A匝道斜交，導(dǎo)致該區(qū)域腳手架工程量人工統(tǒng)計(jì)困難。BIM小組通過創(chuàng)建腳手架基元族，并設(shè)置該基元族各桿件數(shù)。然后將基元族載入到項(xiàng)目中，并完成族的定位放置（圖8）。
圖8 創(chuàng)建腳手架基元族并載入項(xiàng)目
完成門洞區(qū)域腳手架模型后，通過程序編寫實(shí)現(xiàn)工程量自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，減少了人工統(tǒng)計(jì)的失誤，提高了工作效率（圖9）。
圖9 dynamo提取工程量
五、經(jīng)濟(jì)效益分析
1、施工方案優(yōu)化
通過對(duì)施工方案優(yōu)化，有3根8mH型鋼需要截?cái)啵滟M(fèi)用由租賃費(fèi)變?yōu)橘徶觅M(fèi)，根據(jù)市場價(jià)每根H型鋼1190元計(jì)算，合計(jì)3570元。
但方案優(yōu)化后，不必用無縫鋼筋對(duì)盤扣式腳手架進(jìn)行整體連接，共節(jié)約無縫鋼管約2噸，根據(jù)市場價(jià)每噸無縫鋼管3200元計(jì)算，合計(jì)6400元。
2、工程量統(tǒng)計(jì)
準(zhǔn)確的算出門洞分階段施工中各階段的工程量，方便現(xiàn)場對(duì)材料進(jìn)行規(guī)劃，減少材料的二次搬運(yùn)。通過計(jì)劃進(jìn)度與實(shí)際進(jìn)度進(jìn)行對(duì)比，合計(jì)共節(jié)約工期8天。按照每天5名工人，單價(jià)300元/人/工日；每天機(jī)械數(shù)量1臺(tái)，單價(jià)600元/臺(tái)/工日計(jì)算，合計(jì)16800元。
圖10 實(shí)際成本節(jié)約統(tǒng)計(jì)表
六、應(yīng)用總結(jié)
1、通過BIM技術(shù)的可視化，提前對(duì)門洞模型進(jìn)行搭建，發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行反饋，做到提前優(yōu)化、提前規(guī)避，使得門洞施工能夠順利有序的進(jìn)行。
2、通過精細(xì)BIM模型的工程量自動(dòng)化統(tǒng)計(jì)，改變了根據(jù)二維圖紙按照部件類型進(jìn)行計(jì)算表手算的傳統(tǒng)模式，達(dá)到了數(shù)據(jù)可靠、工作高效的目的。
3、通過對(duì)門洞分階段施工工程量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)各階段工程量的精確把控。
