一、應用背景
模板腳手架工程是混凝土結構施工最基本的施工工序，直接影響工程結構質(zhì)量。目前，在大部分橋梁現澆段施工中，模架工程仍采用傳統施工工藝，缺少詳細的深化設計，以致生產(chǎn)效率低下、質(zhì)量安全問(wèn)題頻發(fā)、進(jìn)度及成本管控困難，嚴重依賴(lài)勞務(wù)分包或工人，難以進(jìn)行精細化管理。
近幾年，BIM精細化建模、模型交換共享及參數化設計等技術(shù)的日益成熟，為應用BIM技術(shù)進(jìn)行模板腳手架深化設計提供了必要條件。通過(guò)洛陽(yáng)新伊大街、G311國道等多個(gè)項目實(shí)踐，使用BIM軟件結合模架布置規則，來(lái)進(jìn)行參數化的模架布置設計，確定詳細的深化設計方案，進(jìn)而對模板腳手架施工進(jìn)行精細化的管理，解決目前模架設計施工中的問(wèn)題已經(jīng)成為現實(shí)。
二、重難點(diǎn)分析
☆ 策劃不易深入
項目策劃階段，大部分施工單位對模架部分的策劃過(guò)于簡(jiǎn)單或僅依靠習慣。工程技術(shù)及管理人員對各種模架體系不夠了解，難以進(jìn)行分析和評價(jià)。
☆ 現場(chǎng)不易管理
技術(shù)人員或工人依靠自身經(jīng)驗進(jìn)行設計、采購或租賃，然后進(jìn)行加工、搭設；管理人員對工程眾多節點(diǎn)缺少過(guò)程控制，未能進(jìn)行精細化管理。
☆ 成本難以管控
現場(chǎng)往往存在材料管理混亂、計劃不合理、加工不當、浪費嚴重、常常隨意堆放、周轉利用不足等情況，以致難以進(jìn)行有效的成本管控。
三、解決方案
☆ 整體解決方案
通過(guò)BIM軟件自建族和參數化算法表達，實(shí)現模架的快速布置及方案調整，借助三維模架方案呈現，進(jìn)而精確統計材料、輸出關(guān)鍵節點(diǎn)詳圖，解決現場(chǎng)模架深化設計及管控難題。
☆ 應用目標
☆ 應用流程
☆ 應用方法
對平時(shí)在應用實(shí)施過(guò)程中遇到的問(wèn)題進(jìn)行總結，匯總出針對模架工程的應用方法，見(jiàn)下圖：
☆ 可視化設計方案
利用BIM技術(shù)對腳手架、工字鋼等進(jìn)行建模、受力分析，提前模擬設計效果，并將不易理解的草圖模型化（從圖1到圖2），方便現場(chǎng)施工交底。
圖1 現場(chǎng)討論草圖▲
圖2 腳手架方案模型▲
☆ 創(chuàng )建模型，統計工程量
①精確創(chuàng )建腳手架模型（圖3）
圖3 馬棚楊互通立交模架模型（局部）
②根據方案繪制出每一根立桿、水平桿和斜桿，使其腳手架型號和工程量盡量與實(shí)際施工保持一致（圖4）。
圖4 腳手架不同搭設方案區域展示
③同時(shí)，模型中的腳手架需求量也是進(jìn)行材料采購和材料堆放的主要依據。通過(guò)分區域分型號的腳手架工程量統計數據（圖5），可根據實(shí)際進(jìn)度計劃，對腳手架的需求和擺放位置做到心中有數，減少腳手架材料租賃費和二次搬運的發(fā)生。
圖5 腳手架延樁號工程量統計
☆ 可調底座定位
馬鵬楊立交現澆部分橋梁因需跨越107國道，所以先搭設兩側跨度的橋梁。應用BIM技術(shù)對可調底座的位置進(jìn)行定位，避免了現場(chǎng)模架從兩端合攏搭設出現錯位的問(wèn)題，實(shí)現了模架的精準定位搭設。
步驟為：①據實(shí)獲取數據，根據一側已搭設腳手架距橋臺間距，得到已搭設腳手架的樁號位置，修正腳手架模型樁號（圖6）。
圖6 根據實(shí)際數據修正腳手架模型樁號
②推測全局，根據腳手架搭設方案，推測出所有腳手架應在的樁號位置。
③計算他側，計算出另一側腳手架距橋臺間距，提供給施工員進(jìn)行放線(xiàn)（圖7）。
④數據校核，現場(chǎng)測量腳手架樁號位置，確認數據準確性。
圖7 馬棚楊互通立交可調底座定位線(xiàn)
☆ 工字鋼排布方案
現場(chǎng)工字鋼尺寸為4m,但馬棚楊互通立交現澆橋梁梁高為拋物線(xiàn)變徑，若全部使用標準4m尺寸，會(huì )影響橋梁美觀(guān)，但截短后的工字鋼費用會(huì )從租賃費變?yōu)椴牧腺徶觅M，需合理規劃工字鋼排布方案（圖8）。通過(guò)BIM技術(shù)進(jìn)行工字鋼的可視化排布，在不影響橋梁美觀(guān)的情況下，給現場(chǎng)提供了合理的排布方案（圖9），據統計本次節約標準尺寸工字鋼14根。
圖8 馬棚楊互通立交工字鋼排布方案
圖9 馬棚楊互通立交工字鋼三維模型圖
四、經(jīng)濟效益分析
1、工字鋼
3米以上工字鋼可按租賃費計算，3米以下工字鋼只能按材料費計算，通過(guò)對方案比選優(yōu)化，少使用3米以下工字鋼14根，按照市場(chǎng)價(jià)格每根約100元計算，合計1400元。
2、桿件
通過(guò)方案優(yōu)化，節省桿件5捆，按照市場(chǎng)租賃價(jià)格每捆500元計算，合計2500元。
3、綜合工日
準確計算各個(gè)區域工程量，通過(guò)減少一次運輸少量或超量的誤差和二次搬運來(lái)節約工期。據不完全統計節約工日約10天，按照施工經(jīng)驗，每天工人數量3名，單價(jià)300元/人/工日；每天機械數量2臺，單價(jià)600元/臺/工日計算，合計21000元。
4、節約總計見(jiàn)下表：
五、應用總結
通過(guò)BIM技術(shù)在橋梁模架設計施工中的應用，既提高了腳手架搭設的管理和技術(shù)水平，又節省了腳手架材料的租賃量和二次搬運費用，同時(shí)三維模型也方便現場(chǎng)對工人進(jìn)行交底，提高了施工人員的工作效率，最終也為企業(yè)積累了腳手架的搭設數據、方案和模型模板，值得推廣應用。
