BIM技术在城市互通立交 改造施工中的应用研究

 

在复杂的改扩建要求中,传统管理手段由于其系统性、集成性不强,信息化程度低,很难实现管理目标,而BIM技术的出现,为精益化建造管理提供了可能。

南大干线番禺大道节点立交是番禺北部城区的重要交通运输转点,是通往广州城区、市桥城区、南沙和珠海的重要交通要道。改造前,番禺大道主线为双向四车道的跨线桥,两侧辅道为双向六车道;南大干线为双向六车道,地面为十字平交;南大干线番禺大道节点立交周边均为密集的商铺及居民区。改造后,该立交为涡轮式全互通立交,番禺大道主线采用跨线桥,南大干线主线设隧道下穿,通过6条匝道桥实现过境转向交通流的分离,地面层设置平面交叉辅道。

交通导改的难点与重点

本节点互通立交改造施工方案结合工程现状条件,基本采用优先保证番禺大道交通顺畅的方案,进行施工交通组织设计,分为六个主要的施工阶段。在改造施工过程中存在很多难点与重点。

1. 该节点立交规模大、功能多,匝道错综复杂,体量接近公路立交;

2. 该节点立交周边均为密集的商铺和居民区,征地拆迁难度大;

3. 该节点立交的施工区域与地铁18号线施工路线存在部分重叠,导致施工难度增加、工期延长;

4. 在施工过程中,应合理优化交通疏解方案,确保对道路交通影响降到最小。

 项目地理位置图

节点现状卫星图

BIM助力交通导改设计

该项目以BIM技术为依托,推进精益化管理,通过软件的集成应用,统筹深化设计、进度管理、交通疏解方案仿真、场布模拟等,解决南大干线番禺大道节点立交交通导改的难题,确保在施工过程中对道路交通影响降到最小。

集成软件应用下的交通导改BIM技术

BIM模型建立

根据设计施工图,采用了Revit与Tekla相结合的方式,将错综复杂的项目工程结构与周围环境进行BIM模型的建立与整合,将项目信息与BIM模型相关联,对节点互通立交进行深化设计。

通过BIM模型对互通匝道间净空高度进行检查,满足设计规范要求,能够保证正常通行要求。地铁18号线线位从地下下穿节点立交互通环形匝道桥区域,属于本互通中桥墩最密集的部分。利用BIM模型进行碰撞检查,发现约44个桥墩涉及空间冲突,设计院随后进行方案的设计变更。通过建立箱梁钢筋BIM模型,生成钢筋代码,将数据直接导入钢筋加工设备,实现从钢筋下料到设备自动加工成型的流水线生产,确保钢筋加工质量,提高生产效率,缩短工期。

净空漫游

数字化钢筋加工

4D-BIM进度模拟

分别针对六个施工阶段,结合Revit与Tekla生成的BIM模型,通过Navisworks与project文件相链接,以可视化推演的方式进行4D-BIM进度模拟。通过对模拟结果的科学分析,在繁乱的施工部署中理出头绪,并合理规划施工部署,提前排查施工干扰因素,能够完善解决导改过程中“部署繁”的难题。

通过4D-BIM进度模拟,发现番禺大道主线跨线桥东侧桩基与承台施工区域的工期安排,与地铁18号线的相冲突,经过优化,调整施工方案,新增两个施工阶段,将番禺大道主线跨线桥东侧桩基与承台施工工期提前,合理避开与地铁18号线的施工重合期。

4D-BIM进度模拟

交通疏解方案模拟

针对布设复杂和重点管控的区域,采用Lumion进行行车模拟。在施工过程中,尤其在车辆汇流处,围蔽的布设会导致车道变窄,车流量增加。针对此区域的交通状况和交通组织进行仿真模拟,可直观反映围蔽范围外的宽度是否满足车流变线的需求。

由于在汉溪大道交叉口及番禺大桥收费广场的掉头,是实现南大路与番禺大道的交通转换唯一办法。因此需应用BIM技术对该地点的车流进行仿真模拟,确保在该地点能够顺畅通行。

在第六施工阶段,利用已建好的南大干线地面辅道与番禺大道地面平交,实现番禺大道与南大路的交通转换,该节点交通转换复杂,交通管制难度大,利用BIM技术提前进行预演,优化交通组织设计。

车道变窄车流量激增

整体交通疏解方案鸟瞰图

在汉溪大道交叉口及番禺大桥收费广场掉头进行交通转换

围蔽位置模拟

针对六个施工阶段,利用BIM技术对围蔽施工空间、缓冲空间和社会留置空间等进行模拟和分析。依据模拟结论设计围蔽位置,规划施工车流与社会车流,确保车流量通行的连续与安全,降低施工对该节点交通运营的影响。

利用BIM技术进行围蔽位置模拟,在第四施工阶段,B匝道第七联施工时,原有桥梁围蔽未完全覆盖施工区,严重影响车辆通行的安全。

围蔽与施工墩身发生冲突

围蔽宣传设计仿真

本工程利用BIM技术的材质赋予和渲染输出功能,将城市宣传和交通标识图片等赋予结构面层。该功能可以很好地对围挡宣传进行整体模拟,优化围挡宣传设计。

围蔽宣传仿真

南大干线番禺大道节点立交应用BIM技术,通过BIM模型建立、4D-BIM进度模拟、交通仿真模拟等手段,解决了设计过程中产生的“错、漏、碰、缺”,合理优化了施工组织方案,提升了交通疏解方案的实操性等。BIM技术的应用科学便捷优化了施工部署和交通导改,提升了施工效率,降低了对通行道路交通的影响,促进项目工程顺利履约,具有重要的实践意义与推广价值。


本文刊载 / 《桥梁 · BIM视界》杂志 2018年 第1期 总第4期

作者 / 卜庆晗 郭毅霖 朱立阳 李法雄

作者单位 / 交通运输部公路科学研究院、北京公科桥梁技术有限公司

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