高鐵箱梁制梁場模塊化BI M建造關鍵技術

張勇

（中鐵十局集團第四工程有限公司，南京210049）

1 引言

在國際上，利用BIM 技術進行設計和指導施工已十分普遍，國內的BIM 技術在鐵路施工中應用相對較少，尤其在高速鐵路制梁場的建設中。本次關鍵技術研發，不僅實現了單一梁場的BIM 設計和指導施工，更為重要的是利用BIM 數據，將施工過程數據進行標準化全面管理，以期在下一梁場建設中使用，極大地提高制梁場建設時的工作效率和標準化水平。

2 項目背景

隨著中國經濟的飛速發展，高鐵建造規模越來越大，而高鐵制梁場也千差萬別：占地、時間、費用、標準等，沒有相對統一的標準，造成大量浪費，時間和成本無法準確把控。為有效解決上述問題，通過采用BIM、云平臺等技術手段，對箱梁制梁場進行深化挖掘和研發。

3 充分調研

通過近半年對鄭萬高鐵、濟青高鐵等多個在建鐵路的箱梁制梁場的調查，跨越5 個省、行程超過10 000km，收集、整理了多個不同梁場的資料進行研究、分析，同時也參照了部分在建的鐵路T 梁制梁場?；陧椖康幕拘枨?，最終選擇采用組合技術對梁場模塊化BIM 建造關鍵技術進行研發。

通過國內BIM 技術的調查，選擇采用Revit 平臺進行研發，平臺數據庫采用ORACLE 數據庫，平臺系統采用TOMCAT，開發語言采用JAVA，CAD 在線支持技術采用自有研發技術。

4 建立梁場建立的標準體系

4.1 建立梁場設計總體指標計算模型

研制一個梁場的主要性能參數計算模型，用于自動生成梁場的設計方案。梁場性能計算模型，主要是梁場開始設計階段，根據梁場的制梁數和架梁工期，計算新梁場的各種性能參數，包括梁場基礎、制存梁能力計算模型、拌和站性能計算、布料桿、用水計算、用電量、養護工藝、道路規劃模型等。

4.2 建立梁場BIM組件庫模型

梁場BIM 組件庫模型包括組件組庫、組件庫、區域庫、模板庫。模型建立主要分為以下3 個步驟：（1）組件及區域模型實現。經過詳細分析，目前一個梁場的標準組件主要為67 個，由各類組件組成的標準區域為15 個。（2）組件組建模實現。組件組是對組件的分組，系統提供的組件組與組件是一一對應的，也是67 個。在實踐過程中，用戶可以不斷增加組件，將組件并入同一組。（3）梁場模板模型。

4.3 建立梁場組件細部設計參數標準

BIM 組件建模完成后，在Revit 中需要增加BIM 模型的詳細結構參數。針對梁場的標準組件設計每一組件的詳細結構參數標準。組件參數表作為CAD 圖紙說明的中補充，同時也為下面的工程量自動計算提供重要支持。

4.4 建立梁場組件任務、工程量、材料、成本核算標準

針對每一個BIM 組件，設計一組相對標準的任務、工程量及工程量計算公式標準。建立梁場任務標準，在每一個任務下建立工程量，根據工程量的性質，編制工程量計算公式，計算公式中涉及的可變參數來自組件的詳細參數。

在公式處理技術中，由于需要定義外部公式，采用正則表達式定義外部公式，通過研發的公式引擎技術，自動識別外部公式，將計算結果帶入系統。

5 搭建梁場建設BIM綜合管理平臺

對預制梁場建設過程進行全過程管理5D 評審、施工工期、標準工藝、施工材料、機械設備、施工圖紙等進行全面管理，管理方法固化，可直接用到下一預制梁場的快速建設過程中。

1）針對梁場的基礎BIM 模型庫，對模型庫中的模型進行新增、刪除和修改，以及完成附屬CAD 詳圖的設計。同時，還需要完成BIM 組件的參數管理，實現模型和后臺數據庫數據的同步以及模型和云服務器的數據同步任務。

2）組件模型和后臺數據庫組件代碼的前后臺關聯、組件組成區域時的模型ID 的同步、Revit 中模型保存時的設計信息和后臺的同步技術、Revit 中模型保存于云服務器的同步技術。

3）當所有BIM 模型在Revit 中處理完畢，模型建模工作完成。建模完成后模型中附帶大量的設計數據，必須在后臺的數據庫中進行集中存儲，由于Revit 軟件是一個單機版程序，因此，Revit 二次開發中一個重點就是各個獨立的BIM 模型中分散的設計數據的集中存儲。

4）通過開發的Revit 插件在后臺的運行，已經將BIM 模型數據自動集中到后臺，后臺數據庫集中存儲了所有BIM 組件的設計數據。在平臺軟件中，利用自動收集的BIM 組件數據，結合數據庫技術，BIM 云引擎技術，將Revit 中設計生成的模型文件進行集中管理。

6 建立梁場的設計方案Word 模板，用于輔助生成梁場的設計方案

根據梁場標準模板，建立梁場的設計方案Word 模板，用于輔助生成梁場的設計方案。為了通過計算模型將計算后的結果自動更新到梁場設計方案文檔中，首先，設計一個標準的設計方案Word 文檔模板；然后，在Word 模板中增加標簽，用于連接計算結果；最后，為了更加利于操作，將文檔按末級目錄進行分組，在末級目錄中進行標簽替換和表格數據替換。

7 BIM模型能實現梁場施工進度和施工成本的有效管理

BIM 模型關聯到工程量、工期等參數，實現梁場施工進度和施工成本的有效管理。

1）針對每一組件模型，建立本組件的建設工期標準及開工條件。這對每一組件建立標準的組件建設周期標準，用于梁場進度規劃時使用。工期規劃按任務對應的標準工期，一般情況下，復制下來的工期為原場的工期，開始時間為原來日期，系統需要在新場開工日期的基礎上按每一任務的開工規則及建設周期首先自動排程，再進行部分手工排程。

2）根據復制下來的梁場標準任務及工程量，進行簡單修改，任務關聯在梁場的組件中，一個新建梁場通過BIM 設計后，梁場的BIM 組件已達到設計要求，組件中的任務和工程量跟隨組件也被復制到本梁場，設計人員根據設計要求，修改組件的設計詳細參數，這時，新梁場中任務對應的工程量會根據工程量計算公式自動計算得到。

8 結語

該技術研發降低了技術人員的勞動強度，同時在方案評審時采用可視化、立體化評審，更能夠結合現場實際情況進行調整。另外，將時間和費用加入本系統，確保了項目建設的工期和整個梁場建設的成本，做到工期和費用心中有數。實現了梁場的設計和指導施工，將施工過程進行數據標準化管理，適用于目前所有鐵路建設的箱梁制梁場，已經應用在魯南高鐵曲阜到菏澤段4 標菏澤制梁場、鄆城制梁場、贛深鐵路光明城梁場、京安城際廊坊梁場4 個梁場，取得了良好的效果，每個梁場可節省經濟效益150 萬元以上。