一、應用背景
隨著(zhù)城市化進(jìn)程的不斷加快，各類(lèi)跨路線(xiàn)橋梁施工變得極為常見(jiàn)，為保證跨越道路正常通行，門(mén)式支架被廣泛采用。在此類(lèi)大型模架工程中，僅靠傳統施工經(jīng)驗進(jìn)行施工組織設計和管理常常會(huì )出錯，甚至出現門(mén)式支架整體失穩的情況。
如今，隨著(zhù)BIM技術(shù)在路橋項目應用中逐漸成熟，可以實(shí)現門(mén)洞設計的可視化，并通過(guò)精確算量來(lái)減少材料損耗和施工周期，還可以通過(guò)三維模型幫助解決門(mén)洞工程設計和施工過(guò)程中存在的問(wèn)題，提高施工的安全性和經(jīng)濟性。
二、應用目標
1、質(zhì)量目標：實(shí)現信息協(xié)同與復核設計成果，保障方案質(zhì)量；
2、進(jìn)度目標：實(shí)現施工方案的可視化模擬，加快施工人員理解和溝通速度，提高施工效率；
3、成本目標：實(shí)現精準算量，避免材料堆積、減少二次搬運及提高周轉利用率。
三、應用流程
根據初步門(mén)洞搭設方案及道路平面圖，對過(guò)車(chē)門(mén)洞進(jìn)行三維模型搭建。同時(shí)結合現場(chǎng)實(shí)際情況，發(fā)現門(mén)洞方案問(wèn)題，提出優(yōu)化建議并采納各方意見(jiàn)，制定最優(yōu)方案。最后復核是否符合施工要求，若符合交付于現場(chǎng)技術(shù)負責人，指導現場(chǎng)施工。
圖1 實(shí)施應用流程圖
四、應用案例
本文以國道311馬棚楊互通立交為例，為大家講述具體的應用方法。
1、門(mén)洞施工方案優(yōu)化
通過(guò)門(mén)洞三維模型搭設，發(fā)現初步方案存在以下問(wèn)題。
問(wèn)題1：由于本項目門(mén)洞與A匝道橋梁方向不一致，而原方案門(mén)洞最上層H型鋼沿國道107布置（圖2左），腳手架沿A匝道橫橋向布置，使得該門(mén)洞搭設方式不便于上層腳手架的搭建。
處理方法：經(jīng)過(guò)BIM小組對門(mén)洞搭設方式進(jìn)行優(yōu)化，將最上層H型鋼方向調整為沿A匝道橫橋向鋪設（圖2右），使得門(mén)洞與腳手架能夠完美結合。
圖2 優(yōu)化前方案（左） 優(yōu)化后方案（右）
問(wèn)題2：若不考慮現場(chǎng)橫坡問(wèn)題，道路外側混凝土基礎高度將大于模板高度（模板高度為1.22m）。
處理方法：通過(guò)對門(mén)洞進(jìn)行精細化建模，計算出混凝土基礎高度。原方案：立柱高度3.5m，道路外側混凝土基礎高度1.314＞1.22，不滿(mǎn)足施工要求（圖3）；優(yōu)化后方案：立柱高度4m，道路外側混凝土基礎高度0.814＜1.22，滿(mǎn)足施工要求。
圖3 門(mén)洞橫斷面圖
2、施工工序模擬
通過(guò)施工方案模擬，施工方能夠直觀(guān)地觀(guān)察整個(gè)施工工藝流程，及早發(fā)現施工中可能存在的風(fēng)險和缺陷，從而優(yōu)化工藝流程，達到減少風(fēng)險、縮短工期和提高安全防范意識的目的（圖4）。
圖4 門(mén)洞施工流程
3、創(chuàng )建精細化模型，工程量統計
（1）創(chuàng )建門(mén)洞及腳手架精細化模型
通過(guò)創(chuàng )建精細化模型，增強了工程量統計的可靠性（圖5）。
圖5 馬棚楊互通立交A匝道7-8跨門(mén)洞及腳手架模型
（2）工程量統計
①門(mén)洞構件工程量統計
在施工方案中，考慮到107國道保通問(wèn)題，門(mén)洞為左右幅分開(kāi)施工，所以需要分開(kāi)統計左右幅工程量，以達到精準報量與減少二次搬運的目的。
圖6 門(mén)洞工程量
②門(mén)洞混凝土基礎方量統計
由于107國道存在橫坡，且需保證最上層工字鋼保持水平的，致使5個(gè)混凝土基礎的高度均不相同，故需分別對其進(jìn)行計算和規劃，達到精準報送混凝土的目的。
圖7 混凝土基礎方量
③門(mén)洞區域腳手架桿件工程量
由于門(mén)洞與A匝道斜交，導致該區域腳手架工程量人工統計困難。BIM小組通過(guò)創(chuàng )建腳手架基元族，并設置該基元族各桿件數。然后將基元族載入到項目中，并完成族的定位放置（圖8）。
圖8 創(chuàng )建腳手架基元族并載入項目
完成門(mén)洞區域腳手架模型后，通過(guò)程序編寫(xiě)實(shí)現工程量自動(dòng)統計，減少了人工統計的失誤，提高了工作效率（圖9）。
圖9 dynamo提取工程量
五、經(jīng)濟效益分析
1、施工方案優(yōu)化
通過(guò)對施工方案優(yōu)化，有3根8mH型鋼需要截斷，其費用由租賃費變?yōu)橘徶觅M，根據市場(chǎng)價(jià)每根H型鋼1190元計算，合計3570元。
但方案優(yōu)化后，不必用無(wú)縫鋼筋對盤(pán)扣式腳手架進(jìn)行整體連接，共節約無(wú)縫鋼管約2噸，根據市場(chǎng)價(jià)每噸無(wú)縫鋼管3200元計算，合計6400元。
2、工程量統計
準確的算出門(mén)洞分階段施工中各階段的工程量，方便現場(chǎng)對材料進(jìn)行規劃，減少材料的二次搬運。通過(guò)計劃進(jìn)度與實(shí)際進(jìn)度進(jìn)行對比，合計共節約工期8天。按照每天5名工人，單價(jià)300元/人/工日；每天機械數量1臺，單價(jià)600元/臺/工日計算，合計16800元。
圖10 實(shí)際成本節約統計表
六、應用總結
1、通過(guò)BIM技術(shù)的可視化，提前對門(mén)洞模型進(jìn)行搭建，發(fā)現問(wèn)題并進(jìn)行反饋，做到提前優(yōu)化、提前規避，使得門(mén)洞施工能夠順利有序的進(jìn)行。
2、通過(guò)精細BIM模型的工程量自動(dòng)化統計，改變了根據二維圖紙按照部件類(lèi)型進(jìn)行計算表手算的傳統模式，達到了數據可靠、工作高效的目的。
3、通過(guò)對門(mén)洞分階段施工工程量進(jìn)行統計，實(shí)現了對各階段工程量的精確把控。
