BIM技术在郑万铁路赵河镇跨南水北调特大桥施工中的综合应用.pdf

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1、BIM技术在郑万铁路赵河镇跨南水北调特大桥施工中的综合应用 中铁十五局集团第五工程有限公司 2 公司及项目简介 第一章 BIM实施组织介绍 第二章 BIM综合应用 第三章 BIM综合应用及创新 BIM综合应用及创新 第四章 BIM实施总结及下一步工作计划 第五章 BIM拓展创新应用 3 公司及项目简介 第一章 公司简介 项目简介 4 第一章 公司及项目简介 1.1 公司简介 中铁十五局集团第五工程有限公司由国务院国资委主管，具有国家公路一级、市政一级、铁路二级、房建二级总承包资质及公路路基、路面、桥梁、隧道专业一级资质，资产总额28.09亿元，年施工能力50亿元以上，施工区域分布在全国15个省

2、、市、自治区。公司共获10项鲁班奖和国家优质工程、30余项省部级优质工程、30余项省部级科学技术奖和QC成果奖，取得1项国家发明专利、6项国家实用新型专利，创造3项中国企业新纪录。5 第一章 公司及项目简介 1.2 项目简介 赵河镇跨南水北调特大桥位于河南省南阳市境内，路线全长24.777km，路线跨越清河、跨越泇泥河、跨越X103县道、跨越东赵河、跨越南水北调中线工程、跨越S103省道、跨越S333省道。6 BIM实施组织介绍 第二章 采用BIM技术的原因 BIM应用实施策划 BIM团队组织架构及职责分工 BIM河南省首届“中原杯”获奖 跨南水北调对水质的保护要求很高。工艺复杂，结构新颖 跨

3、径大，施工周期长，施工过程中的不可预见因素多 预应力施工，吊杆索力张拉调整两道工序是关键控制要点 项目难点 第二章 2.1 采用BIM技术的原因 BIM实施组织介绍 (1)可视化程度高，不仅实现了结构的三维模型可视化，还可实现项目施工过程的可视化。(2)模拟性强，不仅能模拟结构外形，还可模拟现实环境中具体的操作，验证方案的可行性，优化施工方案。(3)协调性好，通过BIM技术的碰撞检测功能，提前找到结构间的碰撞干涉点，生成检测报表，为方案优化提供依据。第二章 BIM实施组织介绍 2.3BIM团队组织架构 2.3.1 实施管理组织架构 BIM经理 技术负责人 BIM工作组组长 专家顾问团 BIM信

4、息领导小组 主体结构 BIM 工程师 钢筋 BIM 工程师 桥面系BIM 工程师 广联达5D 工程师 BIM信息工作小组 主体结构 BIM 工程师 钢筋 BIM 工程师 桥面系BIM 工程师 广联达5D 工程师 分包管理层 组织架构 姓 名 职 务 工作内容 韩会军 BIM经理 与各参与方沟通协调、制定总体实施方针 谢建民 BIM组组长 全程参与，保证BIM实施落地 张红莉 BIM组副组长 制定工作计划，上报工作成果 于安文 主体结构BIM工程师 建筑模型深化 单专业应用 多专业集 成应用 彭伟 BIM钢筋工程师 钢筋模型深化 单专业应用 张文凤 BIM5D工程师 5D平台应用 第二章 BIM

5、实施组织介绍 2.4 获奖情况 2.4.1参与河南省首届“中原杯”大赛 第二章 BIM实施组织介绍 2.4获奖情况 2.4.2参与河南省首届“中原杯”大赛 12 BIM综合应用 第三章 技术管理BIM应用 多种BIM协同应用方案 进度管理BIM应用 物资管理BIM应用 质量管理BIM应用 建模前建立了桥梁族库。3.1.1 BIM族库创建 BIM综合应用 3.1 BIM模型创建 第三章 BIM综合应用 第三章 3.1 BIM模型创建 3.1.1 BIM族库创建 3.1.2 地形模型创建 BIM综合应用 第三章 3.1 BIM模型创建 利用设计院给出的地形图，导入到Revit自动生成的场地模型。第

6、三章 BIM综合应用 3.1.3 桥梁主体BIM模型创建 3.1 BIM模型创建及维护 标准梁 连续梁 墩台1 墩台2 第三章 BIM综合应用 3.1.4 桥梁钢筋BIM模型创建 3.1 BIM模型创建及维护 连续梁钢筋 墩柱钢筋筋模型 第三章 BIM综合应用 3.1.4 桥梁钢筋BIM模型创建 3.1 BIM模型创建及维护 4梁钢筋模型整合 节段梁钢筋筋模型 接缝钢筋模型 4梁钢筋模型整合 节段梁钢筋筋模型 第三章 BIM综合应用 3.1.5 桥梁波纹管BIM模型创建 3.1 BIM模型创建及维护 4梁钢筋模型整合 3.1.6 桥面系BIM模型创建 BIM综合应用 3.1 BIM模型创建及维

7、护 第三章 钢轨扣件 接触网立柱 3.1.7 钢管拱TEKLA模型创建 BIM综合应用 3.1 BIM模型创建及维护 第三章 局部 局部 3.1.8 临建模型创建 BIM综合应用 3.1 BIM模型创建及维护 第三章 第三章 BIM综合应用 3.1.9 桥梁BIM模型创建 3.1 BIM模型创建及维护 单跨简支梁模型整合 第三章 BIM综合应用 3.1.10 桥梁BIM模型创建 3.1 BIM模型创建及维护 单跨连续梁模型整合 3.1.11 BIM模型整合 BIM综合应用 3.1 BIM模型创建及维护 第三章 3.2.1图纸会审可视化 图纸会审 设计平面图 BIM模型图 互补协作 BIM综合应

8、用 3.2 技术管理BIM应用 第三章 3.2.2图纸会审可视化 BIM综合应用 3.2 技术管理BIM应用 第三章 图纸问题报告 建模过程中，可以直观的检查到图纸相互矛盾在施工前能预先发现存在的问题，帮助图纸审核。发现图纸错误累计108处，避免了后期施工由于图纸问题导致的延误。3.2.3图纸会审可视化 BIM综合应用 3.2 技术管理BIM应用 第三章 建模过程中，发现60+100+60m连续梁0#块建模数量475.040m3，设计图纸给出的数量为125.310*2+51.875*2=354.37m3，设计图纸少给混凝土数量为：120.67m3。为变更修正数量提供依据。第三章 3.2.4 钢

9、筋深化设计 模拟分析钢筋及波纹管碰撞，能够对钢筋空间排布和绑扎进行三维技术交底。提前解决了现场的图纸问题。BIM综合应用 3.2 技术管理BIM应用 碰撞前的0#块波纹管和钢筋的位置关系 F0波纹管与钢筋共有383处碰撞 第三章 3.2.4 钢筋深化设计-出图指导施工 BIM综合应用 3.2 技术管理BIM应用 对于造型复杂的钢筋，直接从revit中出图，指导现场钢筋预制加工，避免了钢筋的浪费。3.2.4 钢筋三维BIM交底 BIM综合应用 3.2 技术管理BIM应用 第三章 对于钢筋过密的构件节点、利用BIM进行钢筋预排，给工人可视化交底、能减少施工时，钢筋绑扎顺序、位置的错误。3.2.4

10、钢筋三维BIM交底 BIM综合应用 3.2 技术管理BIM应用 第三章 0#块拱脚钢筋三维真实状态模型 0#块腹板倒角钢筋排布图 针对74+160+74m连续梁-拱0#块钢筋体量大,过于密集的特点、利用BIM进行钢筋预排，给工人可视化交底、能减少施工时，钢筋绑扎顺序、位置的错误。3.2.4 钢筋三维BIM交底 BIM综合应用 3.2 技术管理BIM应用 第三章 以74+160+74m连续梁-拱0#块A3C钢筋为例、利用BIM进行钢筋细部单根提取，可以具体到该钢筋的下料尺寸，用以指导现场施工。0#块A3C钢筋下料尺寸图 0#块A3C钢筋单根模型图 3.2.5 金属波纹管孔道三维BIM交底 BIM

11、综合应用 3.2 技术管理BIM应用 第三章 针对连续梁设计图纸仅给出了几个断面金属波纹管孔道坐标，无法直观的确定连续梁每个节块分界线对应波纹管孔道相对坐标问题，利用BIM强大的剖面功能，根据需要灵活提取断面孔道相对坐标，大大的丰富了技术交底的手段，为预应力智能施工，奠定了基础。第三章 3.2.6 160米连续梁钢管拱BIM应用 钢管拱施工难点：工艺复杂，结构新颖，跨径大，采用竖向转体法施工，施工周期长。施工过程中的不可预见因素多，是本项目的重难点控制性工程。BIM综合应用 3.2 技术管理BIM应用 第三章 3.2.7 160米连续梁钢管拱BIM应用 BIM综合应用 3.2 技术管理BIM应

12、用 构件出图构件出图 零件出图零件出图 BIMBIM建模建模 进行深化设计进行深化设计 材料采购材料采购 预拼装预拼装 构件加工制作构件加工制作 现场施工现场施工 模拟模拟 下料切割下料切割 2017/6/20 Page 37（1）基于模型输出数控文件 第三章 3.2.8 160米连续梁钢管拱BIM数字加工 BIM综合应用 3.2 技术管理BIM应用 Page 38（2）自动套料 SmartNest直接读取数控文件图形、材质、编号、数量等信息。批量导入数控文件(*.nc1)，生成切割零件表 第三章 3.2.8 160米连续梁钢管拱BIM数字加工 BIM综合应用 3.2 技术管理BIM应用 Pa

13、ge 39（2）自动套料 2）创建排料计划 SmartNest根据导入的数控文件（*.nc1）按材质、板厚等信息自动分组创建排料计划 第三章 3.2.8 160米连续梁钢管拱BIM数字加工 BIM综合应用 3.2 技术管理BIM应用 Page 40 3）预套料 通过设置套料算法及选板规则，自动进行预套料。第三章 3.2.8 160米连续梁钢管拱BIM数字加工 BIM综合应用 3.2 技术管理BIM应用 Page 41 通过SmartNest软件，实现了从模型到机床切割的数字化，减少了加工错误率，提高了生产效率。（3）工厂制造 第三章 3.2.8 160米连续梁钢管拱BIM数字加工 BIM综合应

14、用 3.2 技术管理BIM应用 Page 42 施工难点：74m+160m+74m大跨径连续梁拱上跨中国南水北调干渠，处在水源保护区，施干渠对水质的保护要求很高。禁止出现一切施工油料，建筑垃圾，电焊火花、废弃的电焊条，拱肋外表面喷涂油漆等杂物落入干渠。第三章 3.2.9 BIM辅助跨越南水北调中线干线施工 BIM综合应用 3.2 技术管理BIM应用 Page 43 第三章 BIM综合应用 3.2 技术管理BIM应用 3.2.9 BIM辅助跨越南水北调中线干线施工 BIM应用点一：施工现场三维布置 连续梁拱上跨中国南水北调干渠两侧进行BIM三维场地设计，施工现场布置应考虑水源污染的影响，以及跨干

15、渠交通限制因素，拌合站、钢筋场、生活区设在主线里程DK245+500右侧，远离水源保护区，临时钢筋存放区、临时生活区、钢筋存放区等设在干渠左右两侧保护围栏200m外。Page 44 第三章 BIM综合应用 3.2 技术管理BIM应用 3.2.9 BIM辅助跨越南水北调中线干线施工 BIM应用点二：梁部挂篮施工防护措施三维交底，立体展示挂篮设置部位及构造。确保施工人员对挂篮施工方案透彻理解，保证梁施工过程中不对水源造成任何污染。Page 45 第三章 BIM综合应用 3.2 技术管理BIM应用 3.2.9 BIM辅助跨越南水北调中线干线施工 BIM应用点三：施工方案模拟 对整个跨越南水北调桥梁施

16、工工序进行3D模拟，精确展示施工中每个细节，辅助项目施工，确保整个施工过程零污染。PC端 PC端+移动应用+web端 模型中心 数据中心 BIM5D客户端 应用中心 进度管理 过程 提量 质量安全 物料 信息 进度信息 质量安全 参建各方协同 WEB端 BIM云数据中心 数据采集 3.3 多种BIM协同应用方案 第三章 BIM综合应用 3.3.1 三端一云 利用移动客户端，管理者可以将三维模型，二维图纸等通过电脑导入到云端。利用移动客户端即可查看相关模型，可以作为指导施工的依据，并且便于携带，管理者可以通过手机直接指导施工。第三章 BIM综合应用 3.3 多种BIM协同应用方案 3.3.1 三

17、端一云 第三章 BIM综合应用 3.3 多种BIM协同应用方案 3.3.1 三端一云 网页端浏览 通过移动客户端5D管理平台云端协同平台的一体化应用，完成了从现场项目管理团队企业管理团队的无障碍沟通，现场问题的管理从粗放式变成集成化、信息化。手机客户端 5D桌面端 云协同管理平台 第三章 BIM综合应用 3.3.1 三端一云 3.3 多种BIM协同应用方案 施工进度模拟 现场进度照片采集 协同云端管控 第三章 BIM综合应用 3.4.1 进度管理流程 3.4 进度管理BIM应用 模型按每件构件进行划分施工段，和进度计划进行关联，进行施工进度模拟，提前发现施工进度不合理之处，进行方案的调整 计划

18、进度和实际进度进行对比模拟分析，进行进度预警 第三章 BIM综合应用 3.4.2 计划进度和实际进度进行对比模拟分析 3.4 进度管理BIM应用 现场管理人员携带手机或者ipad，每天拍摄现场的进度动态照片，采集进度的第一手资料。通过广联达BIM5D移动端上传到广联云空间。第三章 BIM综合应用 3.4.3 进度信息采集 3.4 进度管理BIM应用 移动端拍摄的现场进度照片，通过云空间同步到PC端，项目部领导人员通过PC端进行现场进度的查看，了解现场的真实进度信息。进度跟踪 进度照片查看 第三章 BIM综合应用 3.4.4 进度信息同步 3.4 进度管理BIM应用 公司领导通过BIM5D管理人

19、员驾驶舱即WEB端，实时了解现场的进度情况，对项目进度进行整体的把控。各单体的进度信息实时查看 第三章 BIM综合应用 3.4.5 WEB端进度总体把控 3.4 进度管理BIM应用 手机端上传的进度照片实时查看 公司领导通过BIM5D管理人员驾驶舱即WEB端，实时了解现场的进度情况，以及每个工点当天各工种劳动力投入情况。第三章 BIM综合应用 3.4.6 WEB端进度总体把控 3.4 进度管理BIM应用 各工种劳动力投入情况实时查看 项目领导、技术人员通过BIM5D管理人员驾驶舱即WEB端，按照需要提取资料，实现了资料的同步共享。第三章 BIM综合应用 3.5.1 WEB端资料共享 3.4 进

20、度管理BIM应用 各工种劳动力投入情况实时查看 工程总量统计 提取任意构件的工程量 按时间段提量 物料BIM管理 运用BIM平台根据需要按照不同的方式进行物料统计，满足各个阶段的需求。第三章 BIM综合应用 3.6.1 物资多维度统计 3.5 物资管理BIM应用 导入模型统计工程的总工程量，包括钢筋、砼等。对工程量有个总体把控。第三章 BIM综合应用 3.6.2 物资统计 3.5 物资管理BIM应用 查询各个构件的工程量，对施工过程的物料管控提供依据。第三章 BIM综合应用 3.6.3 单体工程量查询 3.5 物资管理BIM应用 根据施工进度计划生成资源曲线，资源需用量精确到日。项目根据时间提

21、前进行备料，避免因为材料不足而延误工期。第三章 BIM综合应用 3.6.4 资源曲线控制物料 3.5 物资管理BIM应用 基于构件生产、加工、安装各阶段的跟踪。通过跟踪实时掌握项目动态。第三章 BIM综合应用 3.6.5 物料跟踪 3.5 物资管理BIM应用 通过成本预算文件与模型关联，录入实际数据对施工资金成本进行管控。第三章 BIM综合应用 3.7.1 成本分析 3.5 物资管理BIM应用 资金趋势分析 资金对比分析 现场质量检查 手持终端对模型实时记录检查结果 每周质量例会针对问题讨论，整改并记录 电脑登录5D平台获取检查结果 检查 采集 协同 整改 第三章 BIM综合应用 3.7.1

22、基于“图钉法”进行施工质量控制 3.6 质量管理BIM应用 现场管理人员可通过手机端质量安全问题进行问题收集，并通过直接拍照，责任指定的方式直接推送相关问题到相关责任人。验收通过 发现问题进行拍照 责任人收到整改通知 责任人整改完毕上传照片 管理人员收到验收通知 推送验收通知 推送整改通知 问题关闭 第三章 BIM综合应用 3.7.2 质量检查、数据采集 3.6 质量管理BIM应用 项目领导人员通过BIM5D的PC端和WEB端，进行质量安全问题的跟踪查看，实时了解现场质量安全问题及整改情况，把控现场质量安全问题整体状况，防控风险。PC端问题跟踪 WEB端问题查看 第三章 BIM综合应用 3.7

23、.2 质量数据协同 3.6 质量管理BIM应用 根据现场采集的质量安全问题，项目定期召开例会，对问题进行谈论，找到整改责任人，和整改方法。第三章 BIM综合应用 3.7.3 质量会议讨论 3.6 质量管理BIM应用 成立了BIM工作室，配备了BIM电脑，制作了模型沙盘，展示交底的室内显示屏和室外LED显示屏。第三章 BIM综合应用 3.8.1 BIM硬件配备 3.6 质量管理BIM应用 业主和集团领导高度重视本项目的BIM技术应用工作，多次莅临指导工作 第三章 BIM综合应用 3.8.2 业主和集团领导前来观摩 3.6 质量管理BIM应用 69 BIM拓展创新应用 第四章 BIM+二维码 进度

24、计划管理与资源协调 BIM与PM的集成应用 无人机与天宝放样机器人创新应用 信息平 台同步 贴码 二维码信息 输入，打印 扫码 二维码作为桥梁工程中物料信息的载体，与物料合为一体。桥梁施工过程中物料的动作信息（包含参与动作的人员信息、物料图片信息）通过采集设备采集上传信息化管理平台，反应在BIM3D模型上，供查询、桥梁施工的整体进程。第四章 4.1.1 建立二维码信息库 4.1 BIM+二维码 BIM拓展创新应用 第四章 4.2.1 BIM模型导入Midas BIM拓展应用 4.2 BIM+MIDAS BIM模型导进MIDAS进行受力分析，进行优化设计 第四章 4.2.2 受力分析 BIM拓展

25、应用 4.2 BIM+MIDAS BIM模型导进MIDAS进行受力分析，进行优化设计 73 实施总结及下一步工作计划 第五章 经济效益总结分析 BIM实施总结 竣工模型集成交付计划 竣工BIM运维计划 第五章 BIM实施总结 5.1 经济效益总结分析 BIM技术在郑万铁路赵河镇跨南水北调特大桥项目BIM效益分析 应用项 效益分析 技术管理 碰撞检查 通过设计建模，施工模型复核，本项目目前BIM发现连续梁钢筋、金属波纹管存在碰撞问题。图纸管理 通过BIM平台辅助图纸管理，提高了图纸传输效率和管理效率，减少了图纸传递过程中的错误及偏差。深化设计 发现各类问题超过108处，优化了现场施工深化效率和质

26、量，减少了现场返工。方案模拟 我们进行桩基模拟、连续梁施工模拟等确定了最符合现场的施工方案。现场管理 三维交底 完成项目三维交底7次，对于现场施工质量管理和安全管理有较好的促进。BIM辅助计划管理 通过BIM技术辅助进度计划管理，加强了三维可视化交底的深度。移动端问题追踪 移动端问题追踪，项目问题可控，改变了传统的现场管理模式，集成了工程管理数据，提高了管理效率。物联网管理与装配式施工 物联网管理和装配式施工，提高材料管控效率，减少了现场管理安装施工时间，加快了施工进度。BIM辅助总平面管理 总过可视化的总平面管理，减少了现场材料转运次数，提升了施工现场的面貌。5D BIM平台项目协同管理 项

27、目协同管理，大幅提升了项目沟通效率，隐形提升了项目的管理能力，提高企业的总承包管理水平。商务管理 BIM算量 减少了商务算量人员，降低了项目材料工程量偏差。资源协调 方便了现场资源管理调度，使材料运输更合理。成本管控 综合分析了现场成本变化因素，重点管控对项目成本影响较大分项。合计 已测算的时间效益为30天。第五章 BIM实施总结 1、BIM运用对项目管理为隐形提升，从不同的方面对项目产生影响。BIM使用在项目上是逐渐深入到项目管理的各个方面，很大一部分的影响都是隐形的，比如可视化，管理流程信息化，沟通效率提升等。5.2 实施效果总结 2、BIM运用在深化设计等方面效果较为显著，其他方面则还需

28、要进一步探索。项目应用BIM技术在深化设计，发现了大量的碰撞等设计问题，极大的提升了深化设计效率和质量，基本做到现场零返工；在提升可视化，加强专业协调、提升商务成本管控方面效果较为显著，但是推广使用困难，改变了传统工作模式，部分管理人员抵触心理较大；在规范现场的管理流程、提升沟通效率、推进使用信息化进行安全质量管理方面还需要进一步的探索。3、BIM技术推广使用的困难已由技术方面转换为管理方面，关键在于管理难度而非技术应用。BIM技术的使用不能仅仅依靠一部分人或者一个部门，必须大部分管理人员参与，改变传统的工作模式，调动大部分管理人员使用是一个项目BIM应用成败的关键。由项目经理牵头的BIM管理

29、部是本项目BIM成功的关键。在我司借力BIM技术，实现企业向技术引领型转型的关键时期，我司将加大科研经费投入力度，扩大人才培养范围，实现所辖所有大中型项目施工全生命周期BIM应用全覆盖。在不久的将来，我们将设立企业服务器，积累、完善BIM族库等关键数据，逐步实现模型、族库等云端数据存储与共享，实现企业各层级各职能口按权限使用数据。第五章 下一步计划工作计划 智慧 建造 企业级 应用 专项 应用 通过本项目BIM的应用，促进未来桥梁施工基于BIM技术的全方位沟通和利益共赢。BIM应用应以点带面，从项目级应用到企业级应用，使绝大多数员工熟悉并掌握BIM技术，加速路桥行业技术革命。桥梁专业应早日实现全公司BIM应用，节约成本，缩短工期，减少资源浪费。第五章 展望未来 谢谢各位领导！敬请批评指正！