新建福厦铁路莆田站房屋建筑及配套工程,基于BIM 技术的复杂钢结构施工综合应用
高大的小马驹
2023年06月14日 09:17:33
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新建福厦铁路莆田站房屋建筑及配套工程 基于BIM技术的复杂钢结构施工综合应用 武伟伟、 陶文金  中铁十二局集团有限公司、中铁十二局集团建筑安装工程有限公司

新建福厦铁路莆田站房屋建筑及配套工程

基于BIM技术的复杂钢结构施工综合应用

武伟伟、 陶文金

 中铁十二局集团有限公司、中铁十二局集团建筑安装工程有限公司

1.工程概况

1.1 项目简介

 项目位置处于于福建省莆田市秀屿区笏石镇岭美村与刘厝村交界处。建筑面积38990.08㎡,地上主体两层,局部四层,地下一层,建筑最高点标高43.8m,结构形式为钢筋混凝土框架结构,站房候车区主体屋面为钢网架结构,进出站流线形式为上进下出,最高峰聚集人数为2000人。

1.2公司简介

中铁十二局集团有限公司是世界500强企业——中国铁建股份有限公司旗下综合实力最强的成员单位之一。具有铁路、公路、房建和市政施工总承包“四特级”,铁道、公路、建筑和市政行业设计“四甲级”资质。旗下一公司具有公路施工总承包特级和公路行业甲级设计资质,建筑安装公司具有房建施工总承包特级和建筑行业甲级设计资质。在册员工14600余名,其中各类管理技术人员超过11000人。企业坚持“建优质工程,树企业形象”的理念,先后荣获国家科技进步奖10项、鲁班奖20项、詹天佑奖29项、国优工程58项、省部优工程334项。还先后荣获全国优秀施工企业、全国守合同重信用企业、全国工程建设质量管理优秀企业、中国优秀诚信企业、全国国有企业先进基层党组织等荣誉称号。

1.3工程重难点

1.3.1工程专业多,协调困难

本工程设计新建站房、雨棚、站台面等施工,平面铺开范围广;涵盖土建、钢结构、 幕墙、装修装饰、电梯、给排水、通风空调、电力、建筑智能、消防、信息以及客运配套设施、环保、运营生产设备安装等众多专业,空间交叉作业多;如何合理安排施工程序与配合体现了施工总承包的管理水平。

1.3.2工程工期紧张

本站房工程施工准备工作时间短,工期紧,同时站房工程质量要求高,专业繁多, 交叉协调复杂,施工干扰多,站房结构特殊,施工难度大,桩基础、主体结构、上部结构等关键线路的专业工程环环相扣、步步制约,节点工期紧张。

1.3.3施工组织难度大、风险高

本工程沿线站房及生产生活房屋部分工点存在(邻近)营业线施工,其中莆田站新建天桥为跨既有线施工,新建天桥基础形式为桩+承台基础,结构形式为钢桁架结构。营业线施工工点多,安全管控风险大。

1.3.4创优目标高

(1)工程质量符合国家、行业和中国国家铁路集团公司有关验收标准、规范及设

计文件要求,单位工程一次验收合格率 100%,工程质量合格。

(2)站房实体工程质量争创国家优质工程。

(3)检验批、分项、分部工程施工质量检验合格率达到 100%。

(4)主体工程质量零缺陷,无质量事故。

(5)竣工文件做到真实可靠,规范齐全,实现一次交接合格。

2.BIM团队建设及软硬件配置

2.1制度保障措施

为确保应用持续有效跟进,我们通过集团公司标准制定项目方案,并通过例会和考核制度进度反馈调整,做好全面保障。

通过规范化的标准确保模型质量成果,建立BIM管理体系,并制定审核流程,项目BIM实施标准。

根据项目BIM实施方案,确定项目基点,统一构件命名、构件拆分原则、建模行为规范进行模型创建。

2.2团队组织架构

2.3软件环境

2.4硬件环境

项目配有台式工作站3台,大疆无人机1台及ipad1台以满足现场BIM应用需求。         

3. BIM技术重难点应用

3.1复杂钢结构施工综合应用

莆田站整体钢结构概况包括钢结构网架屋盖、钢结构落客平台雨棚、钢结构新建天桥、钢结构接长天桥四个部分。其中站房屋盖采用焊接球网架结构,落客平台雨棚采用钢框架结构,新建及接长天桥采用桁架结构。

3.1.1施工场地动态管理

施工重点:网架安装需汽车吊配合施工,候车区内9.000m楼层承载力较低,起吊、行运对成品楼面影响较大,容易造成损坏。

解决方案:利用BIM可视化,按场地属性划分区域,结合无人机航拍反馈现场材料堆放的情况,更新流水段作业情况,动态调度施工材料的进出场时间和位置。

3.1.2钢网架节点深化

施工重点:钢结构节点构造形式多样,构件制造工艺复杂,厂房先进的生产设备需要精细的图纸做数据支撑。

解决方案:在Tekla中对钢网架模型的复杂节点深化,将模型与导出的细部图纸入库,从节点库中提取信息辅助生产,指导现场安装施工。

3.1.3钢网架数字化加工

施工重点:网架安装工作量大,场地不足,现场加工困难,传统手工排版下料图周期长,出错率高。经常因零件误差问题导致车间无法拼装;余料周转利用率较低。

解决方案:深化设计阶段完成模型创建后,在生产阶段将构件规格信息、物流信息以及工期、成本等信息,写入车间下料软件中对母板材编号,指导生产线加工。

3.1.4顶推施工工况分析

科学分析是针对顶推工艺展开分析验算,以计算数据作为可行性支撑。确保钢天桥和临时措施在施工过程中,强度、刚度和稳定性满足规范要求。分析了顶推施工在拼装支架、滑轨阶段、拼装钢桁架天桥及顶推阶段的受力和变形情况。

3.1.5智能化监测技术

项目自主研发基于智能云台的数字化顶推装备。通过计算机数值分析软件监控受力状态,实现天桥精细化作业。基于智能云台的数字化系统由感知层、传输层和反应层组成,通过知物云信息采集平台可全自动实现同步动作、负载均衡、姿态矫正、应力控制、操作闭锁、过程显示和故障报警等监控及操作多种功能。

3.1.6吊装方案比选

(1)BIM应用策划

策划重点:接长天桥柱间段重126.5T、悬挑段重139.8T,成品天桥体积大、自重高,南贴在营铁路线,北邻主站房施工区,场地狭小。履带吊进场起吊半径小,起重难度大。且接长天桥横跨三条营业铁路线,传统施工后期装修作业频繁,天窗点作业次数多,安全风险和施工成本较大。

实施路线:通过BIM技术优化施工场地,规划履带吊旋转半径,增大机械进场的作业空间;对地基承载力、天桥荷载计算分析,不断论证优化方案。特别是针对天桥装饰装修部分进行优化设计,采取成品天桥组拼吊装,降低安全风险和管控成本。

(2)施工思路

(3)吊装方案比选

运用BIM技术进行多方案模拟对比及优化,最终确定方案二“地面成品拼装+悬挑段吊装+柱间段吊装”施工思路。进行吊装施工的荷载计算及安装步骤交底。


4.BIM应用总结

将本工程4大重难点结合实际展开分析,利用BIM技术策划具体应用方向,点对点解决工程难点,在项目工期和成本上取得巨大成效。


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