BIM技术在转体桥跨越营业线中的创新应用

张 东 青

(中铁三局集团有限公司，山西 太原 030001)

1 项目背景

1.1 项目概况

新建太原至焦作铁路工程TJZQ-1标段晋中特大桥起讫里程为DK8+099.03～DK38+539.57，正线长度约30.44 km。线路级别为客运专线，双线，设计速度目标值250 km/h，线间距4.6 m。铺设无缝线路，钢轨60 kg/m。晋中特大桥在DK21+554处与既有铁路交叉，采用60 m+100 m+60 m连续梁方式跨越，桥位处既有铁路共有3股道，分别为太中银上、下行线均为既有铁路，西南环线下行线、上行线。连续梁上跨铁路处与既有铁路交叉里程为K975+150，交角40.18°。梁部施工方法采用悬臂法浇筑施工，桥梁转体长度为98 m，采用平转法施工，转角约35°，转体重量约为8 800 t，转体墩号为405号、406号墩，基础均采用钻孔桩基础，承台均采用双层承台，墩身采用圆端形实体桥墩，墩身坡度为50∶1，405号墩墩高为21 m，406号墩墩高21.5 m。合龙段利用埋入梁体的钢壳封闭施工。

1.2 项目难点

1)跨太中银及西南环线既有铁路施工，技术要求及安全风险高，是本桥施工重难点工程。

2)晋中特大桥405号墩、406号墩为深基坑转体桥梁，施工作业面受限制，施工难度大。

3)合理组织策划转体方案，确保在封锁期间内将梁体转体到位，保护转体钢盒与营业线接触网距离处于安全状态，保证施工期间不对接触网造成损伤。

4)焊接中间段钢盒过程中做好各项保护措施，防止对接触网及铁路防护栅栏造成损坏。

2 BIM技术在转体桥跨越营业线中的创新应用

2.1 转体连续梁桥BIM模型快速轻量化建模创新应用

根据连续梁转体桥变截面、跨度大、结构异形等施工特点，根据Revit软件自身具有强大的曲线、曲面和空间结构设计能力，对复杂形体和大规模建模能力、表性能力和信息化管理能力都比传统的软件更有优势，能够直观反映桥梁空间几何构造和内部细致构造，能够快速得到精准的轻量化的BIM模型。使用Autodesk Revit快速建立桥梁工程精准的参数化BIM模型，并能将其导入到Naviskorks中进行桥梁构件空间碰撞检测、4D进度模拟以及复杂节点施工预演等分析处理，同时也能在Naviskorks中进行轻量化的BIM模型空间可视化漫游。

2.2 BIM技术在邻近营业线路高水位深基坑围护结构中的创新应用

新建太焦高铁晋中特大桥405号～406号墩，邻近营业线太中银铁路及西南环线，桥墩为转体连续梁主墩，承台距离营业线墩身分别为5.66 m和5.47 m，基坑开挖深度7.7 m，因桥梁施工中承台距离营业线位置较近，而基坑位于富水淤泥质不良地质，为确保承台安全快速施工，采用BIM技术建立结构模型，为有效避免施工人员对基坑围护结构理解不透彻造成的施工错误，有效加快工程施工速度。采用BIM三维可视化模型对基坑围护结构施工进行技术交底，有效加快工程施工速度。

2.3 BIM技术在承台水平转体球铰精确安装和精测中的创新应用

为快速精准安装球铰，针对以往施工技术人员对现场工人技术交底不清的情况，通过采用BIM技术对球铰安装过程进行三维施工动态模拟交底，这样将复杂的施工工艺工序更加生动形象的展现给现场操作工人，有效解决了技术员与操作工人的沟通障碍，确保了关键工艺工序的质量。

转体桥球铰加工及精确安装施工的关键技术是基于BIM技术的下球铰定位架和滑道定位架的精准加工和精确安装，然后借助BIM模型中的坐标和高程经过与设计图纸和现场大地坐标系进行对接关联，对下转盘球铰的中心、标高、平整度进行精测以及滑道顶面高程进行精测，确保了转体桥球铰安装的精准度。

转体桥施工中转动体系的精准定位是决定转体施工的重要因素，将BIM技术应用在测量技术，测量人员可根据构筑物特点选择主次控制点和监控点，提取相应数据进行测量定位。既快捷又准确,提高了测量工效。

2.4 BIM技术在连续梁挂篮VR安全体验中的创新应用

转体桥挂篮安装风险性系数较高，为提高挂篮安装速度，确保现场施工安全，预先对挂篮三维立体拼装，通过应用BIM三维可视化功能，细部剖分挂篮构件，观察构件内部形式，并分析挂篮各部位型钢参数、梁柱节点加固方式，确保施工人员明确挂篮施工工艺流程，大大提高施工技术交底效率，加快施工速度；采用基于BIM技术的连续梁挂篮VR安全体验技术(见图1)，提升了现场作业人员的安全意识，确保了挂篮平稳安全走行，提高了挂篮作业的安全度。

2.5 BIM技术在大吨位桥梁转体施工中的创新应用

新建太焦铁路转体桥主桥采用平转法施工，转体连续梁转体重量约8 800 t，转体位置位于承台，下承台与上承台分离，其间埋设钢球铰，上下球铰间设四氟滑片，上层承台作为上转盘逆时针转动35°，上转盘内埋设12根15.2 mm钢绞线，通过埋设在下层承台对角的牵引反力座通过穿心式连续千斤顶牵引拉动。当梁体施工至13号段，将遮板、挡砟墙、竖墙、排水管施工完成后，对梁体进行称重、配重、试转、正式转体、精确定位，转体完成后焊接合龙段N4钢壳开口段，转盘封固，最后进行边跨及中跨合龙段施工。由于转体施工危险性系数较高，为保证转体桥施工工期安全可控，将转体桥施工进度计划与模型结合，采用Navisworks对全桥转体施工过程进行模拟，并制定相应措施，有效卡控施工工期，确保了转体桥安全施工。

2.6 BIM技术在中跨钢壳合龙施工中的创新应用

新建太焦铁路转体连续梁合龙段采用钢壳施工，为确保合龙段钢壳快速加工，采用BIM技术对加工厂家和现场组装人员进行技术交底，通过分析钢壳每个关键构件，导出构件的平、立、剖视图，有效加快钢壳构件加工速度；同时，为确保钢壳在合龙段快速安装施工，利用钢壳三维可视化模型(见图2)，对现场安装工人进行可视化技术交底，通过工程实际应用，大大加快了合龙段施工速度，保证了既有线安全运营。

3 结语

本技术贯穿于转体桥施工各个重要施工阶段，消除了安全隐患，加快了合龙段施工速度，提高了转体的精准度，并保证了多条既有线的运营安全，为以后高铁转体桥精确精准安全施工提供参考。