当前位置： 编码机 >> 编码机市场 >> 智能顶升BIM在杭州秋石高架改造施工中的
杭州市崇贤至东湖路连接线一期工程起点顺接现状秋石快速路高架二期，终点为小林互通，路线全长8.53km。采用上层新建高架，下层地面道路的形式。为实现新建高架与现状高架顺接，对秋石高架落地段桥梁采用调坡顶升方案进行抬升改造。本工程在桥梁调坡顶升高度方面居于首位，考虑到顶升施工位置交通组织复杂，其顶升难度位居浙江省前列。
顶升技术的难点
难点一：如何优化顶升支撑布置。因为该工程顶升完成后平均顶升支撑达到10米，最大顶升支撑高度接近11米，顶升支撑的布置在保证绝对安全的前提下，还受到原有基础平面尺寸、箱梁受力及施工操作空间的限制。
难点二：如何避免支撑系统偏心受力，减少水平分力。由于是连续梁调坡顶升，纵向坡度由下坡变为上坡，梁体的水平投影变长，顶升过程中千斤顶的位置及垂直度在不断变化。
难点三：如何约束水平力，减小梁体平面偏位。支撑和千斤顶的安装精度、顶升过程中坡度变化和温度应力的影响，箱梁不可避免地受到一定的水平力作用，从而可能会产生超出允许范围的平面偏位。
难点四：如何确保施工中的安全与质量。顶升完成后需对7#桥台进行改造，在原有的桥台下新做桩基和承台并拆除老桥台，桩机施工过程中与支撑距离较近，相互干扰大。
BIM的应用解析
该项目两联7跨调坡顶升，由-4%下坡调整为0.3%上坡，7#台最高抬升8.9m，整体顶升过程是个非稳定结构，安全风险大；施工现场空间狭小，材料堆放是问题；工程技术复杂，工艺流程难解释；影响现场施工客观因素多，进度更新不及时；顶升周期短、过程严峻，安全问题等至关重要。另外项目参与方较多，协同管理困难。这一系列问题与矛盾，始终面临两个难题：第一工艺复杂，施工技术是挑战；第二工程管理要做到位。运用BIM技术，结合项目特点，分两条主线开展工作——
1.模型技术，包括建模和用模，实现精益建造，设计、施工精细化，以提高工程品质；
2.集成管理技术，实现精益管理，进行数据集成、信息共享、实时监控，以便高效沟通，协同管理，用数据支撑决策。
BIM+场地布置
现场作业空间狭小，周边交通密集，施工作业难度高，需要了解现场与周围场景环境的干涉情况，施工机械、结构临时构造的位置关系是否冲突。通过三维倾斜摄影，以一组从不同的角度拍摄的数码照片作为输入数据源，加入额外辅助数据：传感器属性、焦距、镜头失真，照片位置参数、姿态参数、控制点等等。根据输入数据的大小，输出高分辨率的带有真实纹理的三角网格模型。准确、精细地复原出整个项目的真实色泽、几何形态及细节构成。
BIM模型用来虚拟建造及监控终端平台应用，不仅有永久工程模型，还包括临时工程模型、物流模型等。考虑好最终的模型使用需求，将设计数据有效集成为BIM模型，确定模型拆分规则。为保证信息数据的有效传递，模型细化到最小零件，并保证构件几何大小与施工图纸一致，控制在计量误差允许范围之内，精度满足现场施工要求。同时建模过程全参数化，形成了一套高效快速的建模标准和可复用的参数化技术。为所有数据源构件创建编码，建立模型与编码的映射关系，实现监控终端数据实时采集反馈到模型。
实景模型和BIM模型通过数据处理与结合，在规定的施工区域内生成桥梁三维整体结构、建筑物布置、施工现场机械布置、材料堆放、道路、围墙布置等。通过施工现场快速布置，三维渲染、图像材质处理等手段，短时间内完成真实直观的施工现场模拟。
BIM+进度管控
把3D模型跟时间进行关联，变成4D模型，所有进度计划细化至小时。在此基础之上辅助施工单位对组织方案的可施工性进行细致讨论、模拟和确认。通过这种审查方式，施工单位在早期发现并纠正了许多偏差。由于施工过程中0#-3#墩下埋有国防光缆，待光缆迁出后方可动工。之后，通过4D模拟进行了充分协调，修正了0#-6#墩的土方开挖牛腿傍宽等整体工作计划。
另外，工序模拟用来技术交底，进行工程说明和虚拟建造展示，使得大大小小的会议简明高效顺利地开展。杭州空气湿润，雨量充沛，强降雨天气必然造成工期损失，通过4D模型对项目施工段进行精确划分和清晰识别，在已有条件下充分开展施工作业，能够逐渐赶回项目工期。
BIM+工艺模拟
桥梁顶升属于特种工程，顶升过程工艺繁琐，难度大，此项目顶升高度将近9m，在桥梁的顶升工程史上也是极少见的，这意味着顶升过程中临时结构的选用、施工组织方案的制定，直接关系到项目的成功与否。
采用计算机模拟仿真、虚拟现实等多种技术，逼真地展现施工关键过程，以验证施工方案的可行性，寻求更优的施工方案。例如局部模拟顶升细部施工，细化模拟每一个垫块的更换过程，形象表达施工工艺，帮助施工单位发现施工中的问题，包括断柱顶升以及桥台改造等，这些关键工艺工法都尽可能详尽地做了可视化虚拟建造。同时，帮助施工管理人员寻找、优化和确定解决问题的方法，及早发现施工过程中存在的安全隐患，确保施工安全，也使施工企业避免了各种风险。
BIM+沉浸交互体验
安全隐患无小事。虽然在图纸、视频上看到一点小问题可能觉得无关痛痒，但现实可能就是千里之堤溃于蚁穴。通过VR沉浸式体验，既可以让工程师们真切地感受到桥梁顶高8.9m的震撼，又能体验到施工过程中的每一处细节，即便将其用在开工前，对工人进行施工安全教育也不失为一个好手段。而传统的施工组织、图纸，根本无法提供这种沉浸式的虚拟建造体验。模型属性信息的传递，可以直接在VR中查看。利用手柄实现人与模型的交互，以及漫游行走，也可以与场布结合，反映周围场景的协调性和合理性。
BIM+施工监控
桥梁顶升过程中结构安全至关重要,需要重点监控顶升状态,即时查询。而传统监控数据不够直观,不能即时查看监控数据。另外传感器类型多,监测种类多,包括距离、位移、垂直度、应变监测等数据,复杂性强。通过多终端多平台协同管理,可以消除数据孤岛、信息化集成管理,实现数据自动化采集、传输和智能化控制,实时掌握施工状态和设备工作状态。
针对该项目自主研发了秋石高架顶升APP、WEB端及PC端。在监控施工方面实现了监控数据的实时查询、实现监控历史数据的复用、查看监控数据随时间的变化曲线、实时查询监控指令等。在质量安全隐患排查方面实现了质量安全隐患的快速排查、数据的采集分析、整改回复表的下载、台账的下载等。
应用中的创新成果
1.多元数据的同步传输和解析
将不同元数据自动和实时的传输，避免了人工输入。并使整体多元数据可以同步和高效协同，兼容了不同服务器协议。在不同元数据传输完成之后，将不同数据进行实时解析，把所有异类数据“同化”为统一类型数据，存储在云端数据库。
2.与构件关联的EBS编码快速生成
EBS编码是构件全寿命周期的唯一“ID”，大体量的工程EBS编码快速生成，大大缩短人工手动生成编码的时间。EBS编码生成之后，还能将其与构件进行快速的关联。
3.研发BIM+桥梁顶升施工智能监控平台
首次实现了顶升系统可以累计高度、千斤顶墩位、主梁应力、钢支撑应力等，传感器数据的数字化集成、数据自动化采集、传输和智能化控制，可以实时掌握施工状态和设备工作状态。
作者单位/北京公科桥梁技术有限公司
交通运输部公路科学研究院
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