BIM技術(shù) 在鐵路建設(shè)中全面推廣，促使高鐵建設(shè)向精細(xì)化施工、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)方向發(fā)展，進(jìn)而提高建設(shè)管理水平。高鐵佛山西站建設(shè)項(xiàng)目順應(yīng)高鐵標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)發(fā)展需要，在工程建設(shè)管理中采用BIM技術(shù)，局部實(shí)現(xiàn)了可視化工程建設(shè)管理。

佛山西站位于佛山市南海區(qū)，是廣州鐵路 樞紐四大主客站之一，是廣佛都市圈面向西南地區(qū)輻射的重要節(jié)點(diǎn)，也是國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)確定的高鐵引領(lǐng)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的重要試點(diǎn)項(xiàng)目。

佛山西站車(chē)場(chǎng)區(qū)域?yàn)椤皹蚪ê弦弧苯Y(jié)構(gòu)，總規(guī)模為10臺(tái)23道，站房總建筑面積6.8萬(wàn)平方米。佛山地鐵3號(hào)線和4號(hào)線垂直引入佛山西站地下。佛山西站被打造成集鐵路、地鐵及城市公交等多種方式為一體的綜合交通樞紐站。

佛山西站無(wú)站臺(tái)柱鋼結(jié)構(gòu) 雨棚采用箱型鋼管混凝土柱，交叉單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，雨棚順軌方向210.1m跨7孔梁板，垂軌方向連續(xù)10拱跨越23股道，建筑面積51065平方米。為滿足貴廣高鐵、南廣高鐵（2014年底開(kāi)通）、佛肇城際鐵路（2016年3月底開(kāi)通）、全站（2017年6月底全面投產(chǎn)）等不同節(jié)點(diǎn)要求和運(yùn)輸需求，無(wú)站臺(tái)柱鋼結(jié)構(gòu)雨棚被劃分為三大區(qū)域分期安裝實(shí)施（分區(qū)1→分區(qū)2→分區(qū)3）。

無(wú)站臺(tái)柱雨棚分區(qū)安裝順序

雨棚安裝方案比選

依據(jù)分塊安裝實(shí)施思路，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，對(duì)分區(qū)1雨棚具體安裝方案提出原位拼裝、整體滑移、累積滑移3種思路。

原位拼裝

傳統(tǒng)原位拼裝優(yōu)點(diǎn)：作業(yè)靈活、可多點(diǎn)開(kāi)發(fā)、臨時(shí)措施簡(jiǎn)單。而在“橋建合一”的佛山西站，原位拼裝的優(yōu)勢(shì)蕩然無(wú)存。起重設(shè)備置于承軌層，“橋梁+框架梁板”結(jié)構(gòu)的承軌層決定起重設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備的載重能力和荷載傳遞方式；安裝和運(yùn)輸占用同一條縱向通道，限制了多點(diǎn)施工；桿件交織的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)嚴(yán)重制約了起重設(shè)備作業(yè)范圍和起重能力。

分析：成本低、質(zhì)量難控、作業(yè)條件困難、工期不可控。

BIM模擬原位拼裝

整體滑移

整體滑移能有效解決原位拼裝條件差的困難，拼裝質(zhì)量易控制，且納入關(guān)鍵工序（整體滑移）工期短。

分區(qū)1雨棚整體滑移的拼裝場(chǎng)地布置于站場(chǎng)北側(cè)，該區(qū)域投影為220m×80m，拼裝架空高度達(dá)35m?，F(xiàn)實(shí)困難：（1）拼裝胎架和頂推滑移措施復(fù)雜，投資巨大；（2）雨棚拼裝、承軌層施工、地鐵建設(shè)同步推進(jìn)，相互干擾大，且共用運(yùn)輸通道安全隱患大；（3）該整體滑移方案只適應(yīng)分區(qū)1雨棚。

分析：成本高、質(zhì)量易控、存在一定安全風(fēng)險(xiǎn)、作業(yè)條件較好、工期短。

累積滑移

在前2種基礎(chǔ)上，研究累積滑移，在鋼結(jié)構(gòu)雨棚端頭設(shè)置固定拼裝胎架，利用塔吊拼裝鋼結(jié)構(gòu)雨棚，完成1節(jié)滑移1節(jié)，直至所有結(jié)構(gòu)就位。

累積滑移模擬施工

由跨端向中心同向累積滑移的方法

東側(cè)滑移4跨，西側(cè)滑移3跨

BIM技術(shù)深化設(shè)計(jì)

為便于安裝施工，采取BIM技術(shù)重點(diǎn)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)雨棚分塊安裝的網(wǎng)殼縱、橫向接口等部位進(jìn)行深化設(shè)計(jì)。

網(wǎng)殼縱向接口處理

無(wú)站臺(tái)柱雨棚分塊安裝，在后續(xù)安裝鋼結(jié)構(gòu)雨棚的滑移模擬時(shí)，區(qū)與區(qū)交接處的連接桿件受柱頭鑄鋼節(jié)點(diǎn)牛腿影響，采取預(yù)留嵌補(bǔ)形式，滑移分塊桿件與鑄鋼柱頭相對(duì)間隙控制在300mm左右，待該區(qū)網(wǎng)殼滑移到位后，安裝分區(qū)間嵌補(bǔ)構(gòu)件。

縱向接口嵌補(bǔ)段平面設(shè)置

縱向接口嵌補(bǔ)段設(shè)置

網(wǎng)殼橫向接口處理

北側(cè)分區(qū)1雨棚采取東西相向累積滑移合攏方案，BIM模擬拼裝發(fā)現(xiàn)合攏位置的鋼柱柱頭和橫軌方向主拱管已放在西側(cè)第1個(gè)滑移單元里，故東側(cè)第1個(gè)拼裝單元沒(méi)有對(duì)應(yīng)的鋼柱和橫軌向主拱管，桿件開(kāi)口呈自由懸挑狀，為保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，研究采用加設(shè)連接拱管加固。

加固方法：在距端口向內(nèi)1個(gè)節(jié)點(diǎn)處，沿網(wǎng)殼圓弧面上方加設(shè)加固鋼管，管徑為219mm×6，加固鋼管與網(wǎng)殼每個(gè)相交節(jié)點(diǎn)處相貫連接，連接鋼管采用180mm×6，中心高度約450mm。

橫向接口加固桿件

分塊后的側(cè)向水平力處理

由于網(wǎng)殼呈圓弧狀，最大矢高達(dá)6m左右，結(jié)構(gòu)受重力產(chǎn)生下?lián)?，網(wǎng)殼滑移出胎架至就位前均處于自由狀態(tài)，受自質(zhì)量影響對(duì)兩側(cè)產(chǎn)生側(cè)向水平力，易形變。

在拼裝胎架范圍內(nèi)，滑移導(dǎo)梁設(shè)置為雙軌形式，承擔(dān)導(dǎo)軌和抵抗水平推力的作用；網(wǎng)殼滑出胎架范圍，采取在主拱拱腳設(shè)置預(yù)應(yīng)力張拉來(lái)抵抗網(wǎng)殼水平側(cè)向力。

主拱拱腳預(yù)應(yīng)力張拉設(shè)置

安裝施工模擬

優(yōu)化施工組織

BIM技術(shù)的一項(xiàng)重要功能就是實(shí)現(xiàn)虛擬施工，即在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行虛擬模型建造過(guò)程，對(duì)工程項(xiàng)目的功能及可建造性等潛在問(wèn)題進(jìn)行預(yù)測(cè)。因該區(qū)鋼結(jié)構(gòu)雨棚受佛肇城際鐵路開(kāi)通因素影響，工期緊迫，通過(guò)BIM技術(shù)對(duì)雨棚累積滑移拼裝進(jìn)行模擬施工，重點(diǎn)研究各工序及工序銜接是否存在再優(yōu)化的可能性。經(jīng)模擬發(fā)現(xiàn)累積滑移全過(guò)程均布置于關(guān)鍵線路上，單向累積滑移無(wú)法滿足進(jìn)度要求，最終采用由跨端向中心同向累積滑移的方法，將單端滑移優(yōu)化為兩端滑移。

優(yōu)化工序流程

在利用BIM技術(shù)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)模擬吊裝工序優(yōu)化調(diào)整過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件從加工下單、下料生產(chǎn)直至到場(chǎng)安裝期間的各環(huán)節(jié)中，因人員手寫(xiě)輸入操作下單失誤或構(gòu)件批號(hào)發(fā)貨錯(cuò)誤等現(xiàn)象的風(fēng)險(xiǎn)因數(shù)很大，而且直接影響總體進(jìn)度。

結(jié)合項(xiàng)目管理需求，在BIM軟件建模同時(shí)，引入1套用于監(jiān)控鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的深化、下單、生產(chǎn)、驗(yàn)收、發(fā)車(chē)、到場(chǎng)、存放、安裝情況的“材料跟蹤系統(tǒng)”軟件（于2011年研發(fā)并經(jīng)過(guò)項(xiàng)目實(shí)際驗(yàn)證）。將各類(lèi)構(gòu)件賦予尺寸、型號(hào)、材料等約束參數(shù)并寫(xiě)入計(jì)算機(jī)，現(xiàn)場(chǎng)管理者能即時(shí)跟蹤了解鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的深化、下單、生產(chǎn)、驗(yàn)收、發(fā)車(chē)、進(jìn)場(chǎng)、存放、安裝等實(shí)時(shí)情況，使每個(gè)環(huán)節(jié)的運(yùn)作得到更加合理的調(diào)整。

鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件編號(hào)數(shù)據(jù)

過(guò)程監(jiān)控

在模擬拼裝過(guò)程中，可將雨棚鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)度計(jì)劃同步鏈接到虛擬施工進(jìn)度模擬過(guò)程，將空間信息與時(shí)間信息整合在1個(gè)可視的4D（3D+Time）模型中，直觀、精確反映整個(gè)雨棚鋼結(jié)構(gòu)的吊裝過(guò)程。

利用BIM軟件 重點(diǎn)監(jiān)控進(jìn)度執(zhí)行情況，計(jì)算機(jī)協(xié)助完成雨棚安裝施工進(jìn)度工程的動(dòng)態(tài)管理。當(dāng)系統(tǒng)采集的進(jìn)度執(zhí)行情況與計(jì)劃情況不一致時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)檢查計(jì)劃進(jìn)度的正確性，如發(fā)現(xiàn)計(jì)劃有誤，將自動(dòng)停止任務(wù)，并提示返回修正進(jìn)度計(jì)劃；如果判斷為進(jìn)度滯后，系統(tǒng)主動(dòng)提示趕工措施，并持續(xù)跟蹤、反饋。

BIM技術(shù)適用于施工進(jìn)度動(dòng)態(tài)管理，關(guān)鍵在于BIM 模型的建立及對(duì)應(yīng)模塊的信息數(shù)據(jù)收集處理。吊裝完成后，根據(jù)4D施工模擬，北側(cè)分區(qū)1雨棚計(jì)劃完成工期與實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施工期模擬基本相符。

吊裝完成后4D施工模擬在佛山西站鋼結(jié)構(gòu)雨棚施工中，BIM體現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。通過(guò)建模，將雨棚鋼結(jié)構(gòu)拼裝、滑移、就位體系轉(zhuǎn)換過(guò)程實(shí)現(xiàn)可視化，雨棚鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)、建造、安裝過(guò)程中的溝通、討論、決策得以在可視化的狀態(tài)下進(jìn)行。在雨棚鋼結(jié)構(gòu)施工前，根據(jù)設(shè)計(jì)、施工組織安排模擬施工，確定合理的施工方案、工序步驟并指導(dǎo)施工；將工效信息錄入，實(shí)現(xiàn)雨棚鋼結(jié)構(gòu)安裝全過(guò)程的動(dòng)態(tài)進(jìn)度管理。設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)是不斷優(yōu)化的過(guò)程，BIM提供了更直觀的優(yōu)化平臺(tái)

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