BIM技術(shù)案例分享：港口碼頭施工模擬BIM技術(shù)應(yīng)用探討

在港口碼頭工程施工過程中，施工流程的安排以及采用的技術(shù)控制措施對(duì)工程的耐久性和工程質(zhì)量均有比較大的影響。港口高樁碼頭結(jié)構(gòu)主要是利用上部結(jié)構(gòu)將樁基連成整體，而樁基支撐上部結(jié)構(gòu)并支撐上部結(jié)構(gòu)所有的荷載。在施工過程中，樁體的質(zhì)量是非常重要的，上部結(jié)構(gòu)連接對(duì)工程質(zhì)量影響也比較大，為了避免出現(xiàn)這些問題，需要充分利用BIM技術(shù)來設(shè)置施工流程，從而控制好施工中的操作重點(diǎn)。

1.工程概況

工程建設(shè)內(nèi)容為2個(gè)1000DWT級(jí)集裝箱泊位、4個(gè)1000DWT級(jí)件雜貨泊位和1個(gè)1000DWT級(jí)散貨泊位及相應(yīng)配套設(shè)施。另在下游預(yù)留1個(gè)1000DWT級(jí)件雜貨泊位，碼頭作業(yè)區(qū)考慮按口岸設(shè)置。碼頭結(jié)構(gòu)按2000DWT級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì)。碼頭岸線總長494m，擬建7個(gè)泊位碼頭岸線長420m，預(yù)留1個(gè)泊位碼頭岸線長74m。

2.結(jié)構(gòu)型式以及施工方法

2.1結(jié)構(gòu)型式

碼頭采用高樁框架結(jié)構(gòu)，樁基為Ф1200灌注型嵌巖樁，每個(gè)排架設(shè)6根樁，排架間距8米，共計(jì)53個(gè)排架。樁基上部設(shè)置四層現(xiàn)澆層，第一層現(xiàn)澆縱橫撐頂標(biāo)高為3.8米，第二層現(xiàn)澆縱橫層頂標(biāo)高為11.8米，第三層現(xiàn)澆橫梁頂標(biāo)高為19.05米，第四層現(xiàn)澆梁板頂標(biāo)高為21.03米。第一、第二、第三層現(xiàn)澆之間采用現(xiàn)澆立柱進(jìn)行連接，每個(gè)排架設(shè)置5根Ф1000現(xiàn)澆立柱和一個(gè)現(xiàn)澆靠船立柱。碼頭前沿設(shè)置5層系纜，前四層系船柱設(shè)置在現(xiàn)澆系靠船梁上，第五層系船柱設(shè)置在現(xiàn)澆上橫梁上。在現(xiàn)澆前邊梁和系靠船梁上設(shè)置橡膠護(hù)弦。引橋采用高樁梁板結(jié)構(gòu)，樁基采用Φ1000灌注型嵌巖樁。引橋上部結(jié)構(gòu)主要包括帽梁、立柱、水平撐、縱、橫梁、面板等，均采用現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。護(hù)岸結(jié)構(gòu)采用混合式(半直立半斜坡)結(jié)構(gòu)。

2.2嵌巖樁的施工方案設(shè)計(jì)

碼頭鉆孔嵌巖樁是首先要保證的。碼頭平臺(tái)樁基為Ф1200鉆孔嵌巖樁318根，能否在西江水位上漲之前(4月底)完成非常關(guān)鍵。 根據(jù)本工程的實(shí)際情況，碼頭平臺(tái)樁基由1排架到53排架順序展開，每臺(tái)鉆機(jī)考慮施工1～2個(gè)排架，避免鉆機(jī)頻繁長距離調(diào)遣。待1～29排架鉆孔樁基本完成后，抽調(diào)鉆機(jī)開始1、2號(hào)引橋鉆孔樁施工。

本工程有鉆孔嵌巖灌注樁384根，其中：碼頭平臺(tái)Φ1200鉆孔樁318根，4座引橋Φ1000鉆孔樁70根?？紤]到鉆孔樁必須嵌巖，因此采用自由落體式?jīng)_擊鉆機(jī)，根據(jù)工期要求，計(jì)劃投入25臺(tái)，力爭在4月底完成所有鉆孔樁施工。

碼頭平臺(tái)鉆孔樁所在位置天然泥面標(biāo)高在-0.5米～4米左右，因此部分樁基必須進(jìn)行平臺(tái)搭設(shè)后方可進(jìn)行鉆孔施工。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，原計(jì)劃全部采用筑島形成施工平臺(tái)，后根據(jù)實(shí)際情況，決定前沿A、B、C樁采取水上搭設(shè)鋼管平臺(tái)方案，其余D、E、F、G樁采用筑島方案，減少施工用土方量，減少后續(xù)護(hù)坡施工挖泥方量。

3.BIM技術(shù)特點(diǎn)

BIM技術(shù)是在CAD技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一項(xiàng)技術(shù)，在圖形表現(xiàn)能力方面更優(yōu)于CAD技術(shù)。合理的設(shè)計(jì)BIM參數(shù)有利于用戶交互，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工方面有著良好的輔助作用?？梢愿由鷦?dòng)的呈現(xiàn)出建筑建造的整個(gè)過程，提升施工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。BIM模型中除了含有幾何信息以外，還包括了建筑的非幾何屬性信息。利用BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)力學(xué)模擬、4D、5D、環(huán)境分析等方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)和計(jì)算，利用語義規(guī)范約束可以對(duì)BIM模型進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，并將所有可能涉及到的基本構(gòu)件保存到工序資源庫中，提升了建模的效率。BIM的集成和協(xié)同設(shè)計(jì)有利于建設(shè)項(xiàng)目施工過程中各個(gè)參與方之間的協(xié)同作業(yè)。利用BIM技術(shù)可以幫助信息進(jìn)行無縫傳遞，并且可以利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將各個(gè)用戶連接到一起，使資源得以共享，進(jìn)而保證工作的協(xié)同開展，提升工作效率。

4.BIM技術(shù)在港口碼頭施工中的應(yīng)用

4.1編碼標(biāo)準(zhǔn)

在進(jìn)行編碼時(shí)，要嚴(yán)格按照規(guī)范性、一致性和完整性的基本原則，要求所有的工種都按照相同的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建模，構(gòu)件的名稱、屬性、定義要標(biāo)準(zhǔn)，信息要完整，要含有下游應(yīng)用需要的信息。建設(shè)完善的類術(shù)語庫，并對(duì)建筑信息模型和構(gòu)件、建模工序定義等進(jìn)行規(guī)范，并根據(jù)工藝要求和方案要求對(duì)BIM應(yīng)用的適用等級(jí)進(jìn)行規(guī)范。

在進(jìn)行編碼時(shí)，軟件選用Revit2014為建模軟件，遇到地形、水域、施工機(jī)械等無法使用Revit2014建模軟件進(jìn)行建模的異型構(gòu)件，可以使用其他類型的輔助軟件進(jìn)行模型的搭建。選擇出運(yùn)碼頭定位點(diǎn)A為項(xiàng)目基點(diǎn)，所對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)分別為166500.63，638303.6，其余的項(xiàng)目均按照基點(diǎn)坐標(biāo)來進(jìn)行計(jì)算，確?？梢栽谀Ｐ椭胁樵兊礁鼽c(diǎn)的坐標(biāo)。按照規(guī)定要求，將海平面±0.0作為基準(zhǔn)標(biāo)高，然后在視圖中建立一個(gè)±0.0標(biāo)高平面。按照甲方提供的設(shè)計(jì)圖進(jìn)行建模。所有構(gòu)件的位置和形狀要按照導(dǎo)入甲方提供的設(shè)計(jì)圖導(dǎo)入到Revit立面中作為底圖，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行描繪和擺放，當(dāng)構(gòu)件的位置和形狀和設(shè)計(jì)圖不一致時(shí)，甲方要提供具體的說明文件和規(guī)范。

4.2劃分模型

此項(xiàng)目可以根據(jù)區(qū)域情況分成四個(gè)工作集，并根據(jù)項(xiàng)目名稱對(duì)工作區(qū)域進(jìn)行統(tǒng)一命名，命名內(nèi)容主要包括碼頭等內(nèi)容，并按照主要構(gòu)件、項(xiàng)目名稱、模型屬性、構(gòu)件命名、建模等級(jí)次序建立模型代碼集。

4.3BIM模型應(yīng)用效果

(1)地面模型的建立。按照工程區(qū)域地形，將測(cè)量到的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到AutodeskCivi13D建立地形曲面。工程范圍主要包括2個(gè)1000DWT級(jí)集裝箱泊位、4個(gè)1000DWT級(jí)件雜貨泊位和1個(gè)1000DWT級(jí)散貨泊位及相應(yīng)配套設(shè)施。

(2)進(jìn)場道路、碼頭結(jié)構(gòu)和附屬設(shè)施。利用Autodesk Inventor軟件和Autodesk Revit軟件建立碼頭結(jié)構(gòu)構(gòu)件和附屬設(shè)施。在進(jìn)行建模時(shí)，錄入構(gòu)件需要的非幾何信息和幾何信息，并對(duì)格式進(jìn)行統(tǒng)一。為了便于可以根據(jù)規(guī)定要求對(duì)進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行安排，構(gòu)件命名要和PDF圖紙中的命名保持相同。設(shè)置構(gòu)件參數(shù)，保證構(gòu)件的唯一性。在搭配模型的色彩時(shí)，要對(duì)構(gòu)件的材質(zhì)進(jìn)行考慮，并綜合考慮表現(xiàn)力和展示度，色彩配置要和平臺(tái)要保持兼容，防止貼圖信息和配色信息丟失。

(3)集成總圖、檢查模型。地面模型使用Autodesk Infrastructure Modeler導(dǎo)入，并根據(jù)設(shè)計(jì)意圖將構(gòu)件拼成三維模型，對(duì)建筑設(shè)施、綠化設(shè)施、山脈等進(jìn)行繪制，并利用三維集成將三維效果直觀的展現(xiàn)出來，有利于設(shè)計(jì)人員可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的缺陷，并及時(shí)進(jìn)行修改。此外，也可以更加清晰的將設(shè)計(jì)意圖表現(xiàn)出來，從而保證設(shè)計(jì)決策順利實(shí)施。

在Autodesk Navisworks軟件中導(dǎo)入模型，并利用三維漫游進(jìn)行查看，從而將其整體效果更加直觀的展現(xiàn)出來，并利用碰撞檢查對(duì)構(gòu)件位置、標(biāo)高、尺寸的協(xié)調(diào)性進(jìn)行檢查。進(jìn)行碰撞檢查有助于設(shè)計(jì)人員發(fā)現(xiàn)問題，并及時(shí)進(jìn)行優(yōu)化。在對(duì)模型的約束關(guān)系和參數(shù)進(jìn)行調(diào)整后，可以立即在新模型中體現(xiàn)出來。

使用BIM方法可以幫助實(shí)現(xiàn)總圖、建筑、結(jié)構(gòu)、工藝等多個(gè)專業(yè)的數(shù)據(jù)共享，回避了各個(gè)專業(yè)之間交換中間資料的繁瑣過程，使設(shè)計(jì)人員可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在錯(cuò)誤并做出相應(yīng)的調(diào)整，保證了各個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的協(xié)同性。

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