盤洲長江公路大橋北錨碇施工技術(shù)

盤洲長江公路大橋北錨碇施工技術(shù)

1主橋橋北錨碇長江-黃巖大橋位于湖北省黃疸和黃河市。從起點到大冶和陽陽市，途經(jīng)墾源市和魏源市。經(jīng)過湖北省樊居城、沙頭屯山、赤西湖，終點為紅旗崗村。整條路線全長21.951km，其中棋盤洲長江公路大橋全長3.728km。主橋橋型為主跨1038m的單吊單跨懸索橋，跨徑布置為340m+1038m+305m。該橋黃岡側(cè)北錨碇為重力式嵌巖錨，分別由錨塊、散索鞍支墩擴大基礎(chǔ)、散索鞍支墩等組成，北錨碇結(jié)構(gòu)如圖1所示。錨碇平面尺寸為61.5m×60.0m，總高42.0m，基底水平，高程為+1.5m，頂面高程為+43.5m。錨碇混凝土采用C30，為大體積混凝土結(jié)構(gòu)。2施工方案缺乏科學(xué)性(1）錨碇內(nèi)部異形構(gòu)件多，若依靠人工進行碰撞檢查，工作量很大，效率較低，而且極易漏掉部分碰撞問題。(2）錨碇施工規(guī)模龐大，需要用到的施工機具繁多，施工流程復(fù)雜，管理人員很難根據(jù)自身經(jīng)驗去合理制訂施工計劃，且無法預(yù)料在施工過程中可能出現(xiàn)的各種問題，會導(dǎo)致工期延誤，增加建設(shè)成本。(3）工程體量大，構(gòu)件繁多，若人工進行工程量統(tǒng)計，需要耗費大量人力，且容易出現(xiàn)錯誤，效率低；若是使用相對專業(yè)的工程量統(tǒng)計軟件進行計算，方案有調(diào)整時，工程量統(tǒng)計模型也要不斷更新，極易造成工程量統(tǒng)計數(shù)據(jù)滯后。為有效解決上述問題，提高建設(shè)管理效率，棋盤洲長江公路大橋北錨碇施工中運用了BIM技術(shù)。3物流模型的構(gòu)建3.1數(shù)據(jù)模型引領(lǐng)基建行業(yè)發(fā)展建設(shè)新技術(shù)BIM是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了完整工程信息的數(shù)據(jù)模型，其可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性等優(yōu)點可極大優(yōu)化項目質(zhì)量，縮短項目周期與成本，因此成為引領(lǐng)我國基建行業(yè)發(fā)展建設(shè)的新技術(shù)3.2錨碇設(shè)計及拆分參數(shù)化建模是BIM技術(shù)的重要基礎(chǔ)，參數(shù)化是指組構(gòu)模型的所有組件之間的關(guān)系，組件是Revit組構(gòu)建筑信息模型的基本元素。錨碇參數(shù)化建模前需要進行組件拆分：(1)在同一層級上的不同系統(tǒng)需要進行區(qū)別分類，例如一般構(gòu)造系統(tǒng)、施工定位架系統(tǒng)等；(2)按照構(gòu)件對主體結(jié)構(gòu)進行拆分，例如一般構(gòu)造系統(tǒng)中的前錨室、散索鞍支墩等；(3)按照施工流程對工程構(gòu)件進行拆分，例如前錨室分層澆筑單元。另外，對于需要明確信息的構(gòu)件，需要進行單獨拆分，拆分原則包括：(1)一般構(gòu)造按照混凝土區(qū)域功能進行一次拆分，再通過施工的澆筑順序進行二次拆分；(2)預(yù)應(yīng)力鋼束以及錨固裝置按照安裝數(shù)量進行拆分；(3)冷卻水管按照實際施工階段性使用進行拆分，按照澆筑方式進行分層處理；(4)施工定位架按照施工過程中的拼裝單元進行拆分，以滿足施工模擬需求。該橋北錨碇組件拆分如表1所示，組件包括一般構(gòu)造、預(yù)應(yīng)力鋼束、錨固裝置、冷卻水管、施工定位架、散索鞍座、懸臂模板、附屬設(shè)施等。錨碇一般構(gòu)造包括錨塊、散索鞍支墩及支墩基礎(chǔ)、前錨室和后澆段等。由于施工過程中錨碇各部分分塊澆筑，所以在建模過程中將錨碇按照分層澆筑的要求進行拆分。錨碇一般構(gòu)造模型如圖2所示。預(yù)應(yīng)力鋼束數(shù)量多且分布管線復(fù)雜，單獨建模耗時長，模型定位精度低。通過預(yù)應(yīng)力鋼束的自適應(yīng)模型和預(yù)應(yīng)力鋼束首尾點的坐標(biāo)可以快速找到模型的放置點，從而快速且精確地布置預(yù)應(yīng)力鋼束。預(yù)應(yīng)力鋼束模型如圖3所示。冷卻水管建模復(fù)雜，尺寸與原圖紙匹配度較高，模型拆分滿足施工分層澆筑要求。通過Revit軟件可生成相應(yīng)冷卻水管參數(shù)及工程數(shù)量表，工程量計算準(zhǔn)確。施工定位架系統(tǒng)包括定位架、支撐架、層間聯(lián)結(jié)系及精調(diào)設(shè)備。定位架分3層，每層由6個獨立門式桁架組成。由于獨立門式桁架一共有3個轉(zhuǎn)角，每個轉(zhuǎn)角的桁架都需要獨立建組，定位架共23個模塊，總計46個模組，定位架模型如圖4所示。支撐架傾斜角度為48°，按照拼裝要求由下至上分4個桁架單元，并進行定位拼裝。層間聯(lián)結(jié)系及精調(diào)板各定位點的相對位置準(zhǔn)確，可用于定位架與預(yù)應(yīng)力鋼束之間的碰撞檢查。散索部分由索股、預(yù)應(yīng)力鋼束、錨固裝置組成。索股斷面呈六邊形，在主索鞍、散索鞍鞍槽范圍內(nèi)的索股，要求預(yù)整為矩形。各索股模型包含構(gòu)件材質(zhì)及尺寸信息；空間定位準(zhǔn)確，可準(zhǔn)確表示索股經(jīng)散索鞍后散開的空間幾何位置；能夠提取索股不同位置處具體坐標(biāo)，并在施工中校檢。散索模型如圖5所示。4建立可視化工程模型基于BIM技術(shù)，依托Revit軟件建立了棋盤洲長江公路大橋北錨碇三維可視化模型，進行碰撞檢查、虛擬漫游、施工模擬、工程量統(tǒng)計，以提高工程建設(shè)效率。4.1設(shè)計誤差分析錨碇正式施工前，需要進行構(gòu)件碰撞檢查，以保證施工順利進行由表2可知：在設(shè)計圖紙初稿中，預(yù)應(yīng)力管道、鋼筋、定位架、冷卻水管、止水板之間共出現(xiàn)197處設(shè)計誤差（相互碰撞）。通過BIM技術(shù)進行碰撞檢查后，對構(gòu)件位置進行調(diào)整，從而解決了上述碰撞問題，提高了設(shè)計圖紙的準(zhǔn)確性和適用性。4.2維仿真漫游通過虛擬漫游，可以更全面、更直觀地了解結(jié)構(gòu)構(gòu)造，節(jié)省識圖時間，提高設(shè)計方和施工方的交流效率。此外，BIM模型可以結(jié)合VR技術(shù)進行三維仿真漫游，VR漫游在手機端以及PC端都能實現(xiàn)，具有高度自由的人機互動性，可在施工完成前感受整個項目竣工后的情況。錨碇正式施工前，運用BIM技術(shù)對錨碇內(nèi)部構(gòu)造進行虛擬漫游（見圖7），發(fā)現(xiàn)了一些潛在的設(shè)計問題，如樓梯平臺預(yù)埋件的高程設(shè)計存在誤差。通過及時變更設(shè)計，調(diào)整了預(yù)埋件的設(shè)計高程，進而提高了設(shè)計質(zhì)量。4.3施工模擬運用BIM技術(shù)，基于結(jié)構(gòu)3D模型可以進行施工模擬4.4項目建設(shè)過程該項目基于BIM模型統(tǒng)計了錨碇混凝土、鋼筋、冷卻水管、定位架、止水鋼板用量。北錨碇1/2錨塊構(gòu)造如圖9所示，分錨塊由上而下依次為A7、A8、A9、A6、A5，其鋼筋工程量統(tǒng)計如表3所示。由表3可知：以分錨塊A6為例，鋼筋單長的傳統(tǒng)統(tǒng)計量1354cm,BIM模型統(tǒng)計量1423cm；總長的傳統(tǒng)統(tǒng)計量1964cm,BIM模型統(tǒng)計量2064cm，單長和總長的傳統(tǒng)統(tǒng)計誤差均高達4.86%。該項目施工過程中若仍采用傳統(tǒng)的工程量統(tǒng)計方法，勢必因下料不足而造成施工停滯，增加工期和建設(shè)成本。采用BIM技術(shù)進行工程量統(tǒng)計后，節(jié)約了大量人力成本，提高了統(tǒng)計精度，保證了施工的順利進行5施工管理工作量棋盤洲