【智能化施工】太焦高铁施工阶段BIM研发与应用

2018-12-21 1053 分享到

新建太焦铁路,始于山西太原、止于河南焦作,是晋豫两省规划的“十二五”重大交通设施项目。


       铁路BIM联盟常务理事单位——中铁三局集团有限公司(简称中铁三局)承建太焦铁路TJZQ-1标,线路长51km,工程包括:既有线改造6.8km、路基8.1km、桥梁35.823km/7座、涵洞52座、新建车站2座(晋中站、太谷东站)、改建车站2座(太原南站、新鸣李站)、预制架设整孔箱梁980孔。晋中特大桥和太原枢纽工程是本标段重点工程,也是太焦全线控制性工程;征地拆迁和施工协调是工程难点。

全线整合模型



BIM模型创


       建运用可视化编程工具进行桥梁主体模型的精细化创建,并快速读取模型的构件统计数据和写入施工信息数据,建立工程信息数据库。创建环境(地形、现有建筑模型、现有路线)、路基(路基、路线平面、横断面、纵断面、路线中心轨迹线)、桥梁(桥墩、承台等下部结构、标准简支梁、特殊孔跨上部结构、钢筋及预应力钢筋)、施工过程等模型(施工临时设施模型、施工机械化设备、施工工厂化布置),为后期应用提供数据源。


BIM模型分类表



BIM模型创新应用


无人机航拍倾斜摄影

太焦铁路TJZQ-1标施工外部环境复杂,征拆、协调工作难度大。通过在飞行平台上搭载影像传感器的系统组合,同时从垂直、倾斜多个不同角度采集带有空间信息的真实影像,以获取更加全面的地物纹理细节,通过后处理技术生成高精度三维数字化模型。通过BIM+GIS综合协同管理平台及影像资料直观展示线路周边环境,为施工方案筹划、征地拆迁管理、现场施工布局设置提供直观的、准确的数据信息。


太谷梁场航拍倾斜摄影模型



标准化工地现场布局可视化

       针对晋中特大桥首架段的地形特点,采用二维场布图纸进行三维施工场地布置,解决现场施工场地平面布置、现场场地划分问题,按施工现场平面布置图搭建各种临时设施,按安全文明施工方案和标准化工地的要求进行修整和装饰。使现场规划和布局合理,施工用地得到有效利用,场容整齐清洁,道路畅通,符合防火安全、文明施工和标准化工地的要求。


晋中特大桥首架段三维场布图



工程量统计


工程量统计是编制工程预算的基础工作,具有工作量大、费时、繁琐、要求严谨等特点,采用BIM技术进行工程量统计,可将导出的工程量清单与计算的工程量进行对比,也可对物资申请计划进行校核,通过数据的协调共享,实现项目成本管理的精细化和集约化。


晋中特大桥工程量统计



结合VR技术进行安全管理


针对现场工人在施工时经常出现会麻痹大意的情况和不按照规程进行操作施工的状况,以至造成安全质量事故隐患。通过采用BIM模型构建真实的事故场景,定期让工人体验并达到身临其境,沉浸于事故中,让体验者体验到由于违反安全操作规程造成的伤害和损失。让安全意识深入人心,让体验者真正受到教育。目前已自主开发晋中梁场漫游,高空坠物,桥墩爬梯摇晃,桥墩爆模、连续梁挂篮倾覆等5个场景,收到很好的效果。




可视化漫游


       按照高铁梁场标准化管理的要求,通过BIM技术将晋中梁场施工现场进行展现,可“穿越”到现场漫游查看,身临其境,了解晋中梁场的规划与布局,工艺和工法。


晋中梁场VR漫游



4D进度模拟


     针对进度管理难的问题,通过将BIM模型与施工进度计划相链接,将空间信息与时间信息整合在一个可视的4D模型中,可以直观、精确地反映整个施工过程,达到对整个工程的施工进度、资源和质量进行统一管理和控制。借助4D模型,快速了解项目主要施工的控制方法、施工安排是否均衡、总体计划是否合理等,从而对施工安排作出合理调整和动态管控。


晋中特大桥4D进度模拟



预应力管道坐标采集


     针对现场预应力管道定位难的特点,通过BIM技术生成的梁体、预应力管道以及井字架模型,依据截取的不同断面管道坐标,精确加工相应截面的全截面整体井字架。通过整体制作,既保证了管道之间相对位置,又增加了井字架的整体刚度,达到对预应力管道的精确定位。 


连续梁井字架坐标提取



BIM+GIS综合管理协同平台创新



BIM+GIS深度融合


将地理信息系统与建筑信息模型深度结合,加以遥感影像与地理位置以及无人机航拍模型叠加,实现真实环境模拟,达到BIM技术与GIS技术深度融合应用,不仅能够对广域的三维信息进行浏览、查询,同时也能够对单个构件进行浏览,对其内部具体的材料量等信息进行提取、分析。BIM与GIS的无缝融合,为铁路、桥梁建设项目的管理、管控搭建了一个全面、完整、准确的模拟、分析、论证、展示、3D运维平台,为高铁施工管理发挥效益。 


BIM+GIS平台界面


模型标准库管理


为了解决重发建模和快捷提取模型的问题,项目建立了模型标准库,根据专业设置模型标准库储存于平台上,方便构件数据库的储存以及手机移动端的访问。


模型库管理界面



信息关联


为了快速提取和辨识模型,将制作的施工主体模型均带几何以及施工信息,导入平台的模型均关联原始模型数据,平台中每个构建均带独自二维码,这样通过扫码既可快速准确查看模型及信息。 


信息关联界面



模型轻量化浏览展


为解决BIM技术应用的可行性和快捷性,将导入的源模型,按照计算机图形学的自建算法进行模型的轻量化处理,确保了地形、模型按照自动LOD规则进行显示,并可通过手机移动端进行访问,达到BIM模型轻量化快捷浏览展示。 



手机移动端界面




施工进度管理

为解决对施工进度的有效管控问题,在进行进度计划编制后,通过将进度计划的WBS项与模型进行关联,根据进度计划在BIM管理平台中进行进度计划模拟,为施工总进度计划与其对应的实际进度之间的对比,在BIM管理平台上进行进度对比分析,进度数据通过进度的4D模型进行展示,对超时施工构件进行预警,达到管理人员通过平台实时查看构件的施工状态,从而对预警构件采取措施。


施工进度管理界面



文档、图纸资料管理


为解决快速查找文档和图纸及资料问题,平台采用档案管理进行图纸的管理,包括图纸上传、图纸的共享、图纸与三维模型的管理,确保了二维图纸和三维模型相互关联并具备可最追溯性,并支持平台实时快速查看浏览。 


平台文档管理界面




数据可视化展示

为解决平台后台进行自动分析统计所有构件的状态,根据现场施工状态进行动态更新,并以饼状图,树状图对任务项进行罗列,十分形象清晰地将标段的整体施工状态反映给施工管理人员。


数据可视化展示界面




施组推演

施组推演是对项目施工进度的超前预测管理。为解决二维施组推演上升到三维施组推演问题,创新通过计划进度与BIM模型的关联,结合施组红线进行可视化推演,明确卡控点和重难点,为制定和采取措施提供了依据。


施组推演界面



实施效果
中铁三局太焦TJZQ-1标
2018第七届“龙图杯”全国BIM大赛优秀奖
2018年第九届“创新杯”建筑信息模型(BIM)应用大赛铁路与轨道交通类BIM应用第三名
2018年首届“优路杯”全国BIM技术大赛施工组-交通基础设施铜奖







BIM+GIS综合协同管理平台

国家版权局计算机软件登记证书




——转载自微信公众号基建精英联盟,其中素材来源铁路BIM联盟,版权归作者所有



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