BIM技術(shù)在復(fù)雜鋼管密排斜管樁的應(yīng)用

BIM技術(shù)在建設(shè)工程行業(yè)發(fā)展迅速，取得了很好的效果。本項(xiàng)目為碼頭及防波堤工程，新建3?000?t級(jí)車渡泊位兩個(gè)，1?000?t級(jí)客運(yùn)泊位兩個(gè)，后方陸域面積約7.446萬(wàn)m2，主要布置候船樓、車輛待渡區(qū)、停車場(chǎng)等設(shè)施。所處位置水深、浪高，密排樁所受的波浪力巨大，成為影響碼頭結(jié)構(gòu)安全的關(guān)鍵因素。本項(xiàng)目將密排樁按斜樁布置，充分發(fā)揮其軸向承載能力，通過(guò)與BIM技術(shù)相結(jié)合，在項(xiàng)目開(kāi)工前、施工過(guò)程、竣工交付等階段，控制施工質(zhì)量，確保項(xiàng)目如期交付。1?前期準(zhǔn)備BIM技術(shù)在項(xiàng)目實(shí)施前需要大量的準(zhǔn)備工作，項(xiàng)目的樣板文件設(shè)置，項(xiàng)目的坐標(biāo)原點(diǎn)設(shè)置，項(xiàng)目的共享參數(shù)設(shè)置，這對(duì)后續(xù)的BIM應(yīng)用起著十分關(guān)鍵的作用。如圖1的構(gòu)件族庫(kù)的建立，包括鋼托座、槽鋼、橫梁等100多種構(gòu)件，種類眾多，需要單獨(dú)建立族庫(kù)來(lái)保證項(xiàng)目的實(shí)施。圖1?構(gòu)件族庫(kù)（計(jì)算機(jī)截圖）2?BIM技術(shù)應(yīng)用線路BIM技術(shù)應(yīng)用線路主要是圍繞模型展開(kāi)的技術(shù)層次的基礎(chǔ)應(yīng)用，通過(guò)圖紙、模型三維轉(zhuǎn)化與設(shè)計(jì)單位相關(guān)方進(jìn)行會(huì)審等動(dòng)作，在項(xiàng)目施工前期和施工過(guò)程中解決一些問(wèn)題的線路。2.1?模型建立本項(xiàng)目重點(diǎn)是對(duì)建筑結(jié)構(gòu)模型創(chuàng)建如圖2所示，密排樁及碼頭建筑結(jié)構(gòu)創(chuàng)建。通過(guò)三維可視化，對(duì)項(xiàng)目的建筑結(jié)構(gòu)初步排查，不合理位置與設(shè)計(jì)進(jìn)行了溝通和優(yōu)化處理。圖2?全專業(yè)模型2.2?問(wèn)題報(bào)告與沖突報(bào)告在施工前期，對(duì)項(xiàng)目全專業(yè)進(jìn)行模型創(chuàng)建，其中發(fā)現(xiàn)土建問(wèn)題54個(gè)，如圖3所示，機(jī)電問(wèn)題67個(gè)。通過(guò)軟件沖突檢查功能進(jìn)行自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)樁位沖突問(wèn)題32處（圖4）。最終形成問(wèn)題報(bào)告，前期通過(guò)與設(shè)計(jì)單位進(jìn)行圖紙會(huì)審，模型三維可視化漫游等工作，所有問(wèn)題在施工前全部解決，保證施工進(jìn)度。圖3?梁板標(biāo)高圖4?柱墻沖突報(bào)告（計(jì)算機(jī)截圖）2.3?參數(shù)化樁構(gòu)件本項(xiàng)目鋼管樁的數(shù)量較多，尺寸參數(shù)及樁身長(zhǎng)度不一，在施工前期通過(guò)新建鋼管族，通過(guò)參數(shù)調(diào)節(jié)的方式生成鋼管樁。圖5參數(shù)化管樁的主要信息為材質(zhì)、樁身長(zhǎng)度、角度、鋼管直徑、壁厚、樁頂標(biāo)高等。施工時(shí)由于每個(gè)位置的樁身長(zhǎng)度都不一樣，在二維圖紙查看時(shí)，很容易看錯(cuò)位置，通過(guò)三維模型可視化的應(yīng)用，可以直接在軟件中點(diǎn)選相應(yīng)構(gòu)件，相應(yīng)的尺寸信息就能得到，避免了溝通中或查看圖紙中出現(xiàn)的錯(cuò)誤。圖5?參數(shù)化管樁（計(jì)算機(jī)截圖）2.4?質(zhì)量控制點(diǎn)由于本項(xiàng)目的密排樁和鋼管樁為傾斜布置，對(duì)于安裝質(zhì)量要求非常高。其中樁身旋轉(zhuǎn)角度不能超過(guò)7°，樁深斜率偏差小于0.1°，樁斜率為7/1，平面偏差小于5?cm，扭角變差小于1°。眾多參數(shù)的嚴(yán)格要求下，樁的施工難度非常大，項(xiàng)目部根據(jù)這種特殊情況，采用BIM技術(shù)對(duì)項(xiàng)目制訂了專門的質(zhì)量控制點(diǎn)，本項(xiàng)目對(duì)每根樁的頂部和底部分別設(shè)置4個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)如圖6所示，稱為“四點(diǎn)坐標(biāo)控制法”。在現(xiàn)場(chǎng)安裝密排樁時(shí)，采用GPS系統(tǒng)對(duì)坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行校核，采用水平儀校核高程點(diǎn)，分別與模型標(biāo)注的數(shù)值進(jìn)行比對(duì)。最終能夠控制每根樁的位置偏差在規(guī)定范圍內(nèi)。圖6?四點(diǎn)坐標(biāo)控制法示意2.5?加固方案項(xiàng)目在前期方案選定時(shí)候難以確定加固方案，通過(guò)BIM技術(shù)不斷對(duì)各個(gè)方案進(jìn)行建模比選，最終結(jié)合本項(xiàng)目的工程特點(diǎn)，采取了兩套加固方案。非臺(tái)汛期加固方案，圖7為非臺(tái)汛期加固方案，密排樁與斜頂樁之間加裝14b號(hào)槽鋼。圖8為臺(tái)汛期加固方案，密排樁與斜頂樁一間加裝整體型鋼支架。由于此區(qū)域風(fēng)浪條件差，并且經(jīng)常受極端惡劣天氣如強(qiáng)臺(tái)風(fēng)影響，密排樁沉樁結(jié)束后，為保證結(jié)構(gòu)安全，在不同施工段采用以上兩種方案分別實(shí)施。圖7?非臺(tái)汛期加固方案圖8?臺(tái)汛期加固方案2.6?標(biāo)高復(fù)核本項(xiàng)目共計(jì)鋼管樁1?266根，項(xiàng)目的樁數(shù)量多，種類多，樁長(zhǎng)差距大，所以樁的標(biāo)高控制難度巨大，因此在前期建立模型時(shí)候，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，對(duì)每個(gè)位置的標(biāo)高都精確復(fù)核。后期通過(guò)對(duì)每根管樁對(duì)標(biāo)注出圖，最終生成管樁編號(hào)的深化圖，圖9為局部鋼管樁標(biāo)高立面示意，由此可以查看到樁的復(fù)雜和多變。圖9?鋼管樁標(biāo)高控制立面示意2.7?工程量統(tǒng)計(jì)本項(xiàng)目的材料用量可用BIM明細(xì)表的方式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，不限于門窗、梁板柱墻等構(gòu)件。表1中軟件可以實(shí)現(xiàn)不同直徑、不同樁長(zhǎng)、壁厚分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。在項(xiàng)目施工前期，項(xiàng)目部對(duì)信息進(jìn)行歸類。再根據(jù)項(xiàng)目總進(jìn)度計(jì)劃，可以排出材料需用計(jì)劃，能夠很大程度地滿足現(xiàn)場(chǎng)施工的同時(shí)，又避免了材料的囤積。也避免了資金的占用，工程量的統(tǒng)計(jì)分析為項(xiàng)目的管理提供的數(shù)據(jù)支撐。表1?密排樁尺寸明細(xì)2.8?720云可視化應(yīng)用720云是一種可視化的應(yīng)用，能夠更直觀地展示項(xiàng)目更多細(xì)節(jié)，可通過(guò)掃描二維碼即可獲得一個(gè)或多個(gè)全景的圖片，給人一種身臨其境的感覺(jué)，能夠極大地拓展視野。同時(shí)二維碼的傳遞比視頻等文件的傳遞更方便，大幅節(jié)省了項(xiàng)目溝通的成本和溝通效率。3?BIM管理應(yīng)用線路BIM管理的應(yīng)用線路主要圍繞平臺(tái)與BIM模型關(guān)聯(lián)后的管理手段。如圖10所示，BIM平臺(tái)的作用在于查看信息、儲(chǔ)存信息、共享信息，交換信息，提供給各參與方一個(gè)溝通交流的平臺(tái)?；诖?，通過(guò)平臺(tái)數(shù)據(jù)與BIM模型關(guān)聯(lián)，為項(xiàng)目管理實(shí)現(xiàn)多種可能。圖10?平臺(tái)功能展示（計(jì)算機(jī)截圖）3.1?質(zhì)量、進(jìn)度管理模型上傳到管理平臺(tái)后，可以與現(xiàn)場(chǎng)的進(jìn)度情況進(jìn)行關(guān)聯(lián)，現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)量問(wèn)題也可以關(guān)聯(lián)到平臺(tái)模型的對(duì)應(yīng)構(gòu)件，這樣在平臺(tái)上很容易能夠發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在位置。項(xiàng)目人員用手機(jī)端口就可以完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題的拍攝上傳，然后通過(guò)一系列流程，問(wèn)題發(fā)現(xiàn)→限時(shí)整改→結(jié)果閉合，形成P–D–C–A的閉環(huán)流程如圖11所示，來(lái)確保安全隱患是否得到及時(shí)整改，項(xiàng)目業(yè)主或者管理層根據(jù)整改情況，進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)或懲罰，有利于提高項(xiàng)目管理水平。圖11?質(zhì)量管理流程3.2?構(gòu)件信息追蹤如圖12所示，密排樁加工、制作、運(yùn)輸、施工、驗(yàn)收等步驟需要重點(diǎn)控制，本項(xiàng)目構(gòu)件在鋼結(jié)構(gòu)廠房加工制作時(shí)對(duì)構(gòu)件信息進(jìn)行追蹤。例如構(gòu)件在廠房制作完成時(shí)每根構(gòu)件上貼1個(gè)動(dòng)態(tài)二維碼，用來(lái)信息的錄入。加工完成后，加工負(fù)責(zé)人掃描二維碼，填寫(xiě)所需信息。然后交付給運(yùn)輸負(fù)責(zé)人，運(yùn)輸負(fù)責(zé)人填寫(xiě)相關(guān)信息，運(yùn)輸完成后交付現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收人員，現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收負(fù)責(zé)人填寫(xiě)相關(guān)信息，交付現(xiàn)場(chǎng)施工負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)人填寫(xiě)相關(guān)信息，進(jìn)行施工。施工完成后驗(yàn)收人員填寫(xiě)驗(yàn)收信息，最終完成閉合。平臺(tái)可以直接看到整個(gè)構(gòu)件的相關(guān)流程，過(guò)程中哪個(gè)環(huán)節(jié)如果出現(xiàn)了問(wèn)題也能夠迅速地定位相關(guān)負(fù)責(zé)人，能夠極大地提高管理的效率。圖12?構(gòu)件信息追蹤3.3?實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)由于密排樁施工完成后的受力特點(diǎn)是持續(xù)、不均勻，后期的運(yùn)維管理很難，數(shù)據(jù)難以獲得。通過(guò)BIM技術(shù)將放置在每一根樁的監(jiān)測(cè)設(shè)備（位移和應(yīng)力應(yīng)變），與平臺(tái)信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)，實(shí)時(shí)查看樁的受力情況。圖13為監(jiān)測(cè)設(shè)備的終端，二維面陣激光位移計(jì)是監(jiān)測(cè)構(gòu)件位移的終端，振弦式應(yīng)變和智能無(wú)線數(shù)據(jù)采集終端是應(yīng)力應(yīng)變的終端。如果受力超過(guò)預(yù)警值，則平臺(tái)軟件發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)信息推送給相關(guān)責(zé)任人。責(zé)任人立刻進(jìn)行維護(hù)，避免重大事故的發(fā)生。3.4?資料管理各參與可根據(jù)需求，基于BIM平臺(tái)進(jìn)行資料管理，比如設(shè)計(jì)單位可基于平臺(tái)進(jìn)行圖紙管理，施工方基于平臺(tái)進(jìn)行施工日志、施工方案管理、業(yè)主單位可進(jìn)行質(zhì)量安全管理。通過(guò)對(duì)平臺(tái)的管理，參與方可第一時(shí)間查看到相關(guān)信息，提高了溝通效率，項(xiàng)目結(jié)束時(shí)，資料可在平臺(tái)上查找，避免了資料的丟失。4?存在問(wèn)題及展望（1）存在的問(wèn)題：由于軟件接口存在差異，建立的族文件不能夠滿足制造廠的加工要求，建立的模型構(gòu)件只能滿足施工階段要求，無(wú)法向上或者向下兼容，造成了價(jià)值的損失。（2）隨著信息化的不斷發(fā)展，未來(lái)能夠探索出一條從設(shè)計(jì)–施工–運(yùn)維全過(guò)程的應(yīng)用，能夠更充分地運(yùn)用模型與平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)真正意義上的碳中和，為建設(shè)行業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。（a）（b）（c）圖1