BIM技术在成都天府国际机场大铁T2航站楼段弧形拱顶施工中的应用研究.pdf
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1、施工技术与测量技术四川建筑第43 卷第4期BIM技术在成都天府国际机场大铁T2航站楼段弧形拱顶施工中的应用研究陈祥云12,霍龙飞12,唐宇1.2,胥悦12,方伟名1.2(1.四川开元能信工程管理有限公司,四川成都6 10 0 9 4;2.中国华西企业股份有限公司第十二建筑工程公司,四川成都6 10 0 8 1)【摘要】以成都天府国际机场大铁T2航站楼段弧形拱顶施工作为案例,分析变截面拱顶施工的技术难点,探讨BIM技术与变截面拱顶施工的融合,以及如何发挥BIM技术的优势来弥补传统施工的不足。重点针对变截面拱顶支模,立杆高度难以控制的问题进行详细分析,讨论BIM解决方案的可行性以及落地实施性,为同
2、类型的结构施工提供一项新思路。【关键词】弧形拱顶;BIM技术;解决方案;技术融合;精细化【中图分类号】TP317.40引言成都天府国际机场建设项目,是国家重点工程、是国家“十三五”期间规划建设的最大民用运输枢纽机场项目。项目体量大、结构复杂,由于受大铁和APM捷运系统共穿航站楼正下方的原因,地下部分的施工,成为了T2航站楼施工最大的难点。另外,该项目建设周期短,地下大铁施工成为了该项目工期关键线路上不可回避的重点。想要在有限的工期内完成如此复杂的结构,传统施工方式俨然受到了拷问,BIM技术的辅助性应用成为了关注的重点。BIM技术具有模拟性,能够快速验证方案的可行性,同时灵活地调整实施方案,并导
3、出施工图,为加快大铁弧形拱顶施工,降低施工成本创造可能性。1大铁概况及难点研究1.1大铁概况大铁线路正线北起成都东站,经成都天府站,天府机场站、资阳西、资中西、威远,终点接拟建川南城际铁路自贡东站,通过川南城际自贡至宜宾段接规划渝昆铁路线路全长176km1-2。本期先建设天府机场段工程(DK56+250DK64+090),新建正线长度7.8 4km,以及配套的相关土建预留工程。成都天府国际机场航站区土建工程施工总承包二标段施工范围为站后咽喉DK60+176DK60+640,共46 4m,主体结构为6 线变双线(其中到发线4条,正线2 条)的拱形现浇钢筋混凝土框架结构,大铁工程在DK60+109
4、.474DK60+502.315段下穿T2航站楼 3 (图1)。1.2难点简介大铁基坑开挖深度到达2 5 m,顶部为拱形结构,变截面多,拱顶局部位置厚度高达3 m,高度达14m(图2)。意味着拱顶施工全部为高支模,高含量的钢筋和超大体积的混凝土将带给架体巨大的负荷,对架体的强度、刚度、稳定性和抗侧倾能力要求极高。同时大铁设计时速3 5 0 km/h,为目前国内230【文献标志码】AB指廊图1大厅部分地下结构示意时速最高、最复杂的大铁车站段,大铁顶部将装配高精度的减震基础,缓解列车高速通行时给航站楼带来的冲击,所以对于结构施工有着很高的标准和要求。且工期仅11个月,施工难度大,管理要求高。1.3
5、BIM技术的优势与大铁难点的切合在隧道工程中,赵连平 4 对BIM技术应用的现状进行了分析,BIM技术在隧道工程建设中的优势着重体现在具有可视化、信息化、集成性的特点,能够在项目建设全过程中发挥精细化管理、多维度协调的作用。大铁咽喉段施工的难点在于底板和顶板施工,而由于顶板为异形变截面结构,将涉及到庞大的支撑体系以及模板施工,精确的施工措施体系搭建也将是BIM技术切入的关键点。经过分析,将借助BIM技术在几个方面的优势解决大铁咽喉段施工的难点。(1)数据信息集成化:BIM技术应用是基于三维信息模型开展的各项工作,模型包含工程的各项组成信息,同时也定稿日期 2 0 2 3-0 5-2 9作者简介
6、陈祥云(19 9 1一),男,本科,主要从事BIM管理相关工作;霍龙飞(19 8 3 一),男,本科,高级工程师,主要从事技术管理工作;唐宇(19 8 7 一),男,本科,工程师,主要从事工程管理工作;悦(19 8 5 一),男,本科,高级工程师,主要从事技术、质量、安全等管理工作;方伟名(19 9 5 一),男,本科,助理工程师,主要从事质量管理工作。D大厅APM本标段大铁施工范围三标段施工范围C指榔陈祥云,霍龙飞,唐宇,等:BIM技术在成都天府国际机场大铁T2航站楼段弧形拱顶施工中的应用研究DK60+257113.17157.5031.7740.90大铁4假1211DK60+640DK60
7、+5270.10大铁10987DK60+369112.4940.90热10大铁2 段654321DK60+17581.0240.503.84.63大快设609图3 大铁分段示意(单位:m)深化设计的建模过程也是虚拟建造的过程,是论证设计建造可行性的过程。所以建模的顺序需要依据施工顺序进行,保证各道工序的体现在模型中是顺畅的,这样也映射出在实体施工过程中是不受工序穿插影响的。对于结构体本身来说,构造层次是否有问题,也是深化设计检查的重点。其中弧形拱顶参数的校核是保证拱顶施工最重要的一步,由于大铁在T2航站楼下部为2 孔渐分到5 孔的结构形式,所图2 大铁咽喉段结构以拱顶的弧度也是逐渐变化的,也就
8、是说大铁在该段里程上将不同专业、不同类型、不同区域的内容整合到了一起,从而面每一个里程点的拱顶弧度都是不同的,需要精确建模才能解决不同环境对于工程的影响。其中,大铁在进行施工的时够保证方案设计以及方案施工图的准确性。建立的BIM模候,需要将施工措施与结构合并到一起,从而解决异形体施型具备LOD400级别精度,能够满足隧道施工高精度建模、工对于施工措施的高度要求。另外也要与外部环境结合,保数字化管理的需求 6 。以里程作为参照平面是控制里程断证各项措施安全有效。面最好的手段,按照里程进行体量融合能够精确地还原设(2)三维可视化:对于铁路轨道建设规划来说,BIM技术计。再通过参数换算来进行弧度确定
9、,找到弧半径来确定该带来的首要优势在于其可视化的3 D技术 5 。可视化的特里程上的拱顶弧度,从而精确绘制出该段的拱顶。由于大铁点是解决复杂结构体施工的重要手段,大铁的设计图是按里拱顶弧度渐变,假设某一断面上的弧顶如图4所示,拟定单程进行的二维设计,通过里程面和平面来阐述大铁的异形孔隧道侧墙间距为L(里程段可知,L可根据设计图纸确定),渐变显然是不够清晰的,BIM的可视化特点恰好可以弥补这拱顶设计矢高为h(已知),可根据下列公式计算不同部位的一缺陷。通过深化设计和虚拟建造过程来解决设计可能给拱顶弧半径R,以此来确定模板及支撑体系在该断面上的精施工带来的阻碍,提前发现和解决设计问题,优化施工方案
10、。确定位。在施工过程中利用三维可视化的模型来作为技术和施工的辅助,能够较大程度帮助理解设计图。(3)可出图性:BIM的灵活出图能够较好地解决大铁弧形渐变拱顶在各个里程点上识图难的问题,不必再利用整数里程剖面图来分析中间位置的结构剖面,而直接切取模型该位置的剖面,从而更好地控制结构的准确性以及支模架和模板的精度。(4)信息传递的便捷性:基于互联网的高速信息传输通道效率是远大过于人为信息传输的。大铁施工过程中,会多次组织技术会议,而参会人员就包含了工程管理人员、设计人员、地勘人员、监理单位、建设单位等,多方面的沟通会产生很大的沟通成本,同时技术交底、样板引路、过程协调、技术修改等都会产生庞大的沟通
11、成本。信息模型相对于蓝图能够包含更多的信息量在各个网络端口间传递,同时可视化的特点又能够保证参建各方高效率进行沟通,大大降低了工程信息的沟通成本。2BIM技术在大铁拱顶施工中的应用2.1拱顶深化设计在大铁基础开挖阶段,需要建立中心文件对大铁进行深化设计,主要分为结构建模和施工措施建模,结构建模及施工措施建模需要基于同一个确定的项目基点开展工作,结构建模首先完成大铁1段的整体模型创建(大铁分段见图3),施工措施建模在此基础上进行措施深化。(R-h)?+(L/2)=R?R=h/2+L?/8hL图4一般里程断面根据上述公式可知,里程段截面上的拱顶可能存在3 种情况(图5),随着矢高h的增加,当h大于
12、R时拱顶的圆弧直径开始大于隧道侧墙间距L,弧形拱顶将无法满足设计要求。所以在弧顶的BIM深化设计过程中,首先要排除90的情况,当出现此类情况时,采取的措施是提高该里程点上侧墙高度,压低矢高h。那么在一个里程段上就会出现侧墙高度不断变化的情况,顶板弧度和侧墙高度的双向变化让顶板施工变的更加困难,利用BIM技术进行模板和支撑体系的精确定位变的更加有必要性。231施工技术与测量技术基于以上情况分析,施工措施布置需要借助BIM技术确定顶部模板的切面变化以及立杆的高度,并且在模型中进行方案模拟以及方案优化,导出最终的方案施工图指导现场施工。并且借助模型提取措施工程量,以便于更好地制定材料筹备及周转计划,
13、同时也能够更好地进行成本控制。LL当hR时,aR时.9004横向剪刀撑横向(c)弧顶不正常5纵向剪刀撑纵向Mb36 750 1606可调顶托顶托7主檬条模板支撑100 100 mm 方木$48.3 3.6 mm8次条模板支撑9模板质量控制、成本控制、以及可实施性等多个方面进行分析。经过反复的分析和验证,基本可以确立2 套不同的BIM技术切人思路。方案一为基于精确的模型,完全构建一套模板及支撑体系模型,用以指导施工。方案二为借助精确的模型,通过平面等高线原理,利用BIM技术进行里程切图,分析不同情况下的误差,选择合适模数的立杆。将对2 种方案思路进行对比分析(表2)。根据以上方案对比分析,可以发
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