跨海大桥项目建设BIM技术应用专家讲义.pdf
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1、报告人:梅敬松BIM技术在乐清湾跨海大桥项目建设中的应用一、BIM应用背景二、BIM应用情况三、BIM应用总结目录打 造 品 质 乐 清 湾打 造 品 质 乐 清 湾Contents一、乐清湾跨海大桥BIM应用背景打 造 品 质 乐 清 湾打 造 品 质 乐 清 湾1.1总体规模1、工程概况乐清湾大桥及接线工程是连接温州、台州两地的海上通道,总长38.168km,总投资约120亿。第一章 工程概况1.2关键工程1、工程概况1.2关键工程1、工程概况乐清湾跨海大桥横跨乐清湾,从台州分水山开始,跨海途经茅埏岛,终于乐清南塘镇,由1号桥和2号桥组成。乐清湾1号桥全长4.305km,东侧、西侧非通航孔
2、上部结构为预应力混凝土预制拼装连续箱梁,标准联长为60m跨5跨一联,共计12联;通航孔桥跨布置为85+2150+85,上部结构为预应力混凝土连续刚构,采用9m高变截面节段梁预制拼装,下部结构主墩墩身采用V形墩。乐清湾2号桥全长4.650km,非通航孔上部结构为节段梁预制拼装施工,标准联长为60m跨,5跨/4跨一联,共计10联;主桥为双塔整幅叠合梁斜拉桥,总长685米,主跨365米,主梁为采用分离式双边箱(PK式)流线型扁平钢箱叠合梁,索塔采用钻石型塔身,索塔高147.85m。1.2关键工程1、工程概况项目名称乐清湾跨海大桥总体规模其中乐清湾跨海大桥,全长10.088km。施工内容总计桩基132
3、5根,承台293座,墩身362座,节段梁4200榀,钢箱梁75节,桥面板1104块。共消耗混凝土62.9万方、钢材10.16万吨、钢结构1万吨。下部全部水上作业,上部吊装采用架桥机结合桥面吊机,施工周期长、任务重、规模大。建设单位浙江省乐清湾跨海大桥及接线工程建设指挥部施工单位中交第一公路工程局有限公司合同金额27.64亿元合同工期36个月第一章 工程概况1.2关键工程1、工程概况1.3关键工艺1、工程概况一、短线匹配法节段梁悬臂拼装(跨径60m/150m)二、V型墩悬臂模板施工(高度45m)三、主塔液压爬模施工(高度147.85m)短线匹配法节段梁悬臂拼装关键工艺 一乐清湾大桥引桥的上部结构
4、,全部采用短线匹配法节段梁预制中跨T构悬拼+边跨悬挂拼装工艺。同时1号桥主桥采用150m大跨径9m3.6m高差变截面箱梁预制拼装,国内首次,施工技术难度极大。节段梁施工视频节段梁施工视频0#梁作为模板匹配1#梁,1#梁作为模板匹配2#梁,以此类推逐块匹配预制至9#梁段。每榀节段梁均根据全桥平曲线、竖曲线等设计参数,按照实际监控线形逐榀匹配预制。其三维空间坐标以及空间姿态,不是设计确定,而是由上一榀匹配梁决定,一个桩号对应唯一的节段梁,每榀节段梁都是独一无二的,不可替代!节段梁预制成型后逐块悬拼,现场拼装没有可靠措施调整拼装线形,预制线形直接决定成桥线形,单向不可逆!同时,不可逆带来返工连锁性,
5、当前节段若发生参数、质量等问题需要废梁,则所匹配的后续节段必须一同返工处理。比如0#块返工,则整个T构悬拼的左右18榀节段梁均需废除重做,全部株连!预制过程中,从0#到9#节段依次匹配,由测量系统、模板系统、施工过程等带来的误差不会消失,预制精度控制不到位反而会逐块累积,等比例放大!悬臂拼装过程中,0#块空间姿态决定整个T构拼装线形,误差放大率为1:14,即1mm的安装误差,将造成14mm的合龙偏差,误差放大率14倍!节段唯一性一、信息化短线匹配法节段梁悬臂拼装具备以下技术特点:拼装不可逆误差累积放大短线匹配法节段梁悬臂拼装关键工艺 一V型墩悬臂模板施工关键工艺 二1号桥主墩V型墩高35m,竖
6、向斜度79.8,塔座高6.03m,其余标准节为6.6m2.2m截面空心墩,采用悬臂模板,配合塔吊施工作业。V墩预埋件繁杂,设置两道主动拉杆,并与0#块支架体系交叉作业,难度较大。V型墩施工视频型墩施工视频主塔液压爬模施工关键工艺 三2号桥主塔高度147.85m,由下塔柱、下横梁、上塔柱和塔冠组成,塔柱分29节,采用液压爬模施工;横梁采用钢管桩支架浇筑施工。主塔施工难点为各类临时和永久预埋件施工,包括塔吊、电梯、临时支架、检测爬梯、预应力管道等等,其中单塔32个钢锚梁,最重15t,高空安装精度是主塔施工控制重点。第一章 工程概况2.1生产组织架构2、项目施工组织乐清湾跨海大桥的地理位置,决定了“
7、两岸四地”的施工布局。其中节段梁预制厂设置在台州分水山,集中生产供应1号桥和2号桥全部节段梁。生产班组多:全桥按工序划分班组作业,高峰期全线共计班组64个,总人数达到1520人。节段预制梁厂节段预制梁厂1号桥项目部1号桥项目部岛上分部岛上分部2号桥项目2号桥项目第一章 工程概况1、节段梁预制节段梁生产组织架构以节段梁预制厂为例,共计4条生产线,按照钢筋厂钢筋胎架区预制台座区修整区存梁区的工序流水作业,共计15个班组,总人数达到360人。1#线2#线3#线4#线1#线2#线3#线4#线第一章 工程概况以节段梁预制厂为例,共计4条生产线,按照钢筋厂钢筋胎架区预制台座区修整区存梁区的工序流水作业,共
8、计15个班组,总人数达到360人。钢筋厂胎架区预制台座区修整区存梁区钢筋厂胎架区预制台座区修整区存梁区1#线2#线3#线4#线1#线2#线3#线4#线1、节段梁预制节段梁生产组织架构第一章 工程概况以节段梁预制厂为例,共计4条生产线,按照钢筋厂钢筋胎架区预制台座区修整区存梁区的工序流水作业,共计15个班组,总人数达到360人。项目 钢筋厂 胎架区预制台座区 拌和站起重班合计 项目 钢筋厂 胎架区预制台座区 拌和站起重班合计 1#线 1#线 钢筋 内场 1 班 20 人 钢筋外场1 班 35 人模板 1 班30 人 砼 1 班 15 人 拌和 1 班10 人 起重 1 班10 人 15 个班组3
9、60 人 2#线 2#线 钢筋外场2 班 35 人模板 2 班30 人 砼 1 班 15 人 3#线 3#线 钢筋外场3 班 35 人模板 3 班30 人 砼 1 班 15 人 4#线 4#线 钢筋外场4 班 35 人模板 4 班30 人 砼 1 班 15 人 预制厂班组划分表1、节段梁预制节段梁生产组织架构第一章 工程概况不同于预制厂的集中作业,节段梁拼装环境复杂,施工组织难度凸显:主墩桥面吊预制厂3号架桥机1号提梁站2号提梁站2号架桥机1号架桥机2.1、节段梁现场拼装节段梁生产组织架构第一章 工程概况项目 任务 工点 拼装 预应力运梁车驳船 合计 项目 任务 工点 拼装 预应力运梁车驳船
10、合计 架梁1队架梁1队架桥机 1 号桥东侧拼装 1 班35 人 预应力 1班 15 人 10 个班组235 人 架梁2队架梁2队架桥机 1 号桥西侧拼装 2 班35 人 预应力 2班 15 人 架梁3队架梁3队架桥机 2 号桥东侧拼装 3 班35 人 预应力 3班 15 人 架梁4队架梁4队桥面吊 1 号桥主墩拼装 4 班40 人 预应力 4班 20 人 运输队 运输队 运梁 全线 陆运 1 班10 人 驳船 1 班15 人 不同于预制厂的集中作业,节段梁拼装环境复杂,施工组织难度凸显:节段梁拼装工区班组划分表2.1、节段梁现场拼装节段梁生产组织架构第一章 工程概况2.2项目管理目标2、项目施
11、工组织质量目标:节段梁预制控制精度1mm,成品验收精度3mm;拼装合龙误差20mm。单项工程一次验收合格率100%,优良率95%以上,分项工程评分不低于95分,竣工验收质量评定为优良;建设期创杯目标“创部优、争国优”,即创建“公路交通优质工程奖”,力争“国家优质工程奖”;运营期行车安全舒适、服务优质,满足乘客需求。安全目标:实现人员“零死亡”、省部级“平安工地”示范工程和全国公路水运建设项目“平安工程”冠名;安全专项施工方案评审率、执行率100%;重大安全隐患整改率100%;人员安全教育交底率100%;特种设备和船舶检验合格率100%;特种作业人员持证率100%。进度目标:关键线路进度可控;节
12、点工程完工率95%;合同工期完工率100%。第一章 工程概况3.1施工协同复杂3、项目管理分析节段梁唯一性准确施工难监控数据庞大交叉校验难构件多工序繁经营计量难施工环境多变仓储物流难设备维护繁重安全监管难两岸四地生产精准配合难第一章 工程概况3.1施工协同复杂3、项目管理分析监控数据庞大,交叉校验难由于节段梁的唯一性,每榀节段梁都有自身的三维坐标、空间姿态数据,独一无二。单榀节段,预制阶段经历放样浇筑后数据采集匹配数据采集;拼装阶段经历拼装数据采集预制数据对比。整个流程下来,单榀节段的测量监控数据达到5次,且每次都需要放样复核、前后工序数据校验,数据量庞大。在施工高峰期,梁厂每天产梁7榀、现场
13、最多拼装24榀,单日监控联系单多达69份,其数据量的共享处理、交叉校验的难度超乎想象。第一章 工程概况3.1施工协同复杂3、项目管理分析节段梁唯一性,准确施工难就引桥而言,节段梁类型19种,各类预埋孔、预埋件种类更是多达26种。由于节段梁的匹配预制特性,导致同一胎架和台座不能进行同一种型号节段梁的施工,只能按顺序逐块预制施工,简单说来就是每天都在做不同的梁,而不是“单一”的重复工作。这种非“标准件”的流水线生产,类似工程容易在放样、立模、下料、匹配等等一系列生产环节中出现偏差,难以保证100%的准确性。但是一旦出现任何问题,影响到节段梁的唯一性,导致任何一个指标参数出现问题,就会引发不可逆性的
14、质量事故,处理非常棘手。第一章 工程概况3.1施工协同复杂3、项目管理分析施工环境多变,仓储物流难节段梁施工,共计经历预制运输拼装三个大的工点转换,具体工序多达11道,施工环境复杂、多变。高峰期共计3台架桥机、6套桥面吊同步作业,梁厂要负责统一配送节段梁。由于3个月存梁期的要求,当天所需的节段梁放置在150亩的存梁区内的1340榀节段梁中,如何保证高效的找到,并且准确的送达不同的工点,工点还要想法鉴定节段的准确避免出错。这就要求节段梁的施工管理要像快递一样,存梁区实现仓储管理,动态跟踪每一榀节段的具体位置、入库时间、出库时间;运输时要实现物流配送,将节段准确送到指定工点;工点要签单确认,复核节
15、段信息避免返工。一系列的节段梁信息反复提取、确认,难度可想而知。第一章 工程概况3.1施工协同复杂3、项目管理分析设备维护繁重,安全监管难可以看出,为保证节段梁施工正常推进,配套的特种设备种类繁多且缺一不可,这些设备的正常运行直接关系到施工功效和整体工期。同时,节段梁施工从后场到前场全部属于高空作业,海中作业平均高度40m,高密度、多种类的特种设备作业带来的安全管理压力凸显,安全监管不仅要力度大、频率足、范围广,更重要的是专业性强。序号 设备名称 型号/数量 工作任务 序号 设备名称 型号/数量 工作任务 1 架桥机 1200t/3 台 引桥节段梁拼装 2 桥面吊 300t/6 套 主桥节段梁
16、拼装 3 大龙门 150t/3 台,220t/1 台 预制厂节段吊运 4 小龙门 16t/6 台,30t/1 台 预制厂钢筋胎架吊装 5 行吊 10t/2 台 钢筋内场加工 6 提梁站 250t/1 台,150t/1 台 出梁码头,节段梁转运 7 运梁车 150t/5 辆,480t/1 辆 节段梁陆上运输 8 运梁驳船 1000t/6 艘 节段梁水中运输 9 浮吊 350t/1 艘 墩顶块吊装 10 汽车吊 25t/5 辆 拼装材料转运 11 叉车 5t/3 辆 拼装材料转运 第一章 工程概况3.1施工协同复杂3、项目管理分析构件多工序繁,经营计量难大型项目,计量的及时性决定资金的到位情况,直
17、接影响到工程的良性推进。节段梁施工特殊,预制存梁3个月再分配到不同工点拼装,体系转换多次最后成桥,数量大、工序多、状态转换频繁。这直接导致经营管理的压力增加:原材料的进场计划多变;每月的材料盘点、损耗统计难度加大;单榀梁的计量状态很难及时反映,计量效率受到影响。第一章 工程概况3.2管理落地难3、项目管理分析质量责任制追责难管理难题原材料的追溯难班组标准化推进难第一章 工程概况3.2管理落地难3、项目管理分析质量责任制追责难大型跨海项目复杂性,要求工程管理必须推行质量责任制、追责问责制,其目的是责任到人,以便问题的及时整改,各道工序、各项指标的优化提升,因此追责的效率决定项目管理水平。全线42
18、00榀节段梁,累计分项工程结构物超过6200个,工序交验超过3万道,而每道工序的交验包含班组、项目技术员、试验员、测量员等多方管理个体,追责问责准确性、及时性的实现难度极大。比如:护栏施工时,发现某榀节段预埋钢筋间距有误,如何第一时间确定半年前该榀梁段在那条生产线哪个胎架上哪个班组绑扎哪位质检员验收哪位调度同意出厂最终实现追责到人?第一章 工程概况3.2管理落地难3、项目管理分析原材料的追溯难原材料的可追溯性是质量管控的核心,是衡量质量工作精细程度的标准,也是长期困扰质量工作的难题。乐清湾跨海大桥,材料种类共计26大类,所需试验的检测项目、参数超过100项,单钢筋检测资料预计超过1500份(批
19、次)、水泥预计超过730份(批次),所有材料总批次大于5000次,5000多份试验资料对应6200多个分项结构物,实现原材料的可追溯性管理靠有限的人力资源和传统内业管理,很难实现。第一章 工程概况3.2管理落地难3、项目管理分析班组标准化推进难管工程就要管班组,管好班组,就是解决项目管理的最后一步。针对班组作业标准化管理,最为基本的两个管理因素:安全和质量。安全方面,人员信息、进出场时间、三级交底、安全培训记录、特种作业证等等,都是安全管理红线的根本要素,缺一不可;质量方面,除交底培训等常规动作,工序交接、追责问责的联动是质量管理的中心、重心、核心。64个班组,1520个工人,如何管理?如何及
20、时掌握工人准确信息,做到监管到位、管理可控?必须采用信息化的联动管理模式,才有可能实现班组作业标准化的持续推进。3.3工期保障难3、项目管理分析第一章 工程概况3.3工期保障难3、项目管理分析考虑其余因素影响增加的工期:1、台风按1个月考虑,折合每联影响0.6天;2、春节、农忙按照1个月考虑,折合影响0.6天/联;3、潮汐对于提梁站的影响,按照整联工期5%考虑,折合影响1.9天/联;4、每联架桥机必须保养、检修、维护,耗时0.5天;5、后场衔接、工序交接等意外现象,按照整联工期10%考虑,折合3.8天/联;最终功效按照38+0.6+0.6+1.9+0.5+3.8=45.4天/标准联考虑,则需要
21、投入架桥机数量=44*45.4/600天=3.33台。这意味着需要4台架桥机方能在计划工期内完工。采用3台桥机合同工期内完工,需要拼装功效=600*3/44=40.9天/标准联,也就是说拼装功效要提高9.9%,方能做到工期可控。1条生产线1个下部施工区新增1台架桥机巨额成本安全风险怎么办?常规的经验管理可行吗?打 造 品 质 乐 清 湾打 造 品 质 乐 清 湾三化三化三集中三集中四控制四控制工厂化工厂化工厂化信息化信息化信息化标准化标准化标准化构件集中预制构件集中预制构件集中预制混凝土集中拌和混凝土集中拌和混凝土集中拌和钢筋集中加工钢筋集中加工钢筋集中加工方案方案方案材料材料材料设备设备设备
22、工艺工艺工艺2.3项目管理措施2、项目施工组织“三化、三集中、四控制”管理体系开放式监督开放式监督全方位信息沟通全方位信息沟通高效快捷计量支付高效快捷计量支付精细化内部管理精细化内部管理第一章 工程概况2.3项目管理措施2、项目施工组织监控视频数字化实验室联网监控桩底注浆监控数字化混凝土拌合全过程监控预应力张拉检测施工人员安全管理动态化隧道施工检测自动化路面施工监控远程监控监控视频数字化实验室联网监控桩底注浆监控数字化混凝土拌合全过程监控预应力张拉检测施工人员安全管理动态化隧道施工检测自动化路面施工监控远程监控动态管理系统动态管理系统创新管理手段,寻求新的管理方法打 造 品 质 乐 清 湾打
23、造 品 质 乐 清 湾第一章 工程概况5、BIM的优势将工程生产过程中涉及到的产品、机械、人员以数字模型的方式纳入到BIM系统,应用计算机、手机移动端设备通过互联网把产品的全生命周期信息、机械、人员动态信息数据库进行整合运维;可视化的三维工程信息模型,工程施工过程中的沟通、讨论、决策都在可视化的状态下进行。模型同时还包含构件的建造信息属性,用于数据统计与分析,实现工程进度管理等功能;多管理模块的协同管理,基于一定标准和规则而搭建的BIM工程模型数据库,可以导出多元化的信息,如:2-3D施工图元信息、工程量清单、成本分析等等,全部的数据都会跟随BIM模型及时变动而改变,高度信息化平台能够提高各职
24、能部门工作效率,解决复杂工程技术及管理难题。第一章 工程概况5、BIM的优势总体说来,基于BIM技术的施工信息管理平台,能够做到工程、设备、材料、人员的协同管理,实现安全、质量、进度的联动管理,是工程管理可视化、智能化、信息化、精细化高级管理模式的体现。Contents二、乐清湾跨海大桥BIM应用情况打 造 品 质 乐 清 湾打 造 品 质 乐 清 湾BIM基本框架BIM应用情况模型浏览与操作平台功能应用:17项功能模型浏览与移动端平台功能应用:7项功能多模块集成应用系统功能:7项功能模型成果1、BIM建模乐清湾1号桥B整体BIM模型乐清湾2号桥B整体BIM模型拆分规则1、BIM建模运维平台模
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