BIM技术在红岩河水库放水塔施工管理中的应用

陈文夫 （安徽水利开发有限公司，安徽 蚌埠 233000）

1 前言

红岩河水库放水塔为水库工程竖井式异型重要泄水构筑物，采用单面取水的矩形塔式结构。底板高程850.0m，塔顶高程908.0m，塔体高度58m，塔顶上部启闭机平台高程920.40m，启闭机闸房总高23.1m，放水塔基础置于弱风化岩石上。下部闸室部分结构复杂，进水口部分为顶、两侧为椭圆曲面，变截面异形结构。塔身部分均为等截面结构，基础位于沟谷，高边坡坡面开挖后与交通桥、泄洪洞同时施工并衔接。当下游水库坝体填筑高度不断变化，施工便道会跟随之进行改变。传统的工艺施工常导致，各构筑物之间或与地形间施工搭接发生偏位、下料困难、临时便道施工挖填方量控制不均匀等问题。

因此，以BIM技术为手段，对放水塔、临时道路进行辅助深化设计，并结合工厂化钢筋和模板生产，开展放水塔施工管控，以期达到工期可控、质量最优、风险主动预防就显得尤为重要。

2 施工工艺流程及操作要点

2.1 施工工艺流程

见图1。

图1 工艺流程

2.2 施工操作要点

2.2.1 土石方工程施工准备

收集图纸和设计文件，编制施工组织设计。利用RTK配合无人机对红岩河水库地形图进行扫描测量，确定坐标点，导入Civil 3D和Revit软件中形成三维地形模型，再根据《红岩河水库地质勘查报告》，录入工程地质信息，完成红岩河水库三维地形地质模型制作。利用Revit软件依照各构筑物施工图纸将放水塔，交通桥，泄洪洞等构筑物，进行模型初步制作，并结合红岩河水库三维地形地质模型，对尺寸标注不清楚的构筑物，高程设置不准确的构筑物、发生冲突的构筑物，通过软件自带程序进行碰撞检查和人工检查修改。

2.2.2 放水塔BIM技术辅助深化设计

通过对放水塔及同时施工并衔接的交通桥、泄洪洞等构筑物进行三维立体分析和Revit深度建模，将二维构筑物平面设计图转化为三维图形，明确构筑物外形结构。

精确计量钢筋需用尺寸、规格、数量，确定钢筋安装连接部位，并导出BIM工程量清单，使钢筋、钢构件可以准确进行预制加工。

利用Revit软件制作参数化墙、柱、门窗、管线、闸门模型，在结构碰撞检查后，输出碰撞检查报告。提前找出施工图中存在的问题，并在材料加工和施工前进行修改，避免造成后期一系列的损失。

在施工前，根据结构物特点，完成外脚手架和外模板设计。使外脚手架和外模板安装同时满足美观和适用性原则。

2.2.3 工厂化钢结构，工厂化模板和钢筋配构件生产精加工

①加工准备

项目部将放水塔钢筋下料单提供给加工制作工厂，加工厂合理安排机具和设备组合。认真校对构件的下料尺寸及规格、数量，并进行调整。

②钢构件加工

依据构件工程量清单，核对原材的几何尺寸偏差。在平整工作台上进行放样，核对平、立面下料图。制作完成后，应按照工程量清单、施工图、验收规范进行验收。制作中根据锯、割等不同切割要求和对刨、铣加工的零件，参照三维立体图，预放不同的切割及加工余量和焊接收缩量。按照标注标识，对下料件应号出加工基准线和其他有关标记，并号上冲印等标记。完成后进行焊接和最终检验。

③钢筋加工

依据构件工程量清单，核对钢筋配构件的几何尺寸偏差。利用施工自动调直切断机、自动钢筋弯箍机和弯曲机，在加工厂直接进行钢筋配构件生产，完成后直接装运至放水塔生产区，利于现场人员组织，有效提高现场管理能力。

2.2.4 土石方工程施工

根据三维地形地质模型结构，测量放线，并进行基坑边坡爆破，基坑石方开挖采用浅孔台阶控制爆破，水平建基面采用爆破开挖，预留1.0m厚保护层采用机械开挖的方式；支护采用锚杆支护，锚杆孔钻一般采用移动平台配气腿钻钻孔，一般情况下锚杆采取先注浆后插杆。施工全过程通过广联达5D平台实时进行监测，可有效提高施工安全，降低事故发生概率。

2.2.5 BIM技术辅助临时道路设计

在Civil3D中设置好路线线型并导入Infraworks，通过设计断面与工程量的联动，快速调节纵断面及横断面，及时给施工单位提供最优土方平衡方案，使临时道路纵坡满足使用要求，同时使填挖工程量趋于平衡。在此基础上快速形成土方量成果表，可直接进行土方造价核算，提高工程造价效率和精确度。

2.2.6 放水塔基础施工

经检验合格的成品钢筋应尽快运往工地安装，成品钢筋运输应避免变形，不得过分集中，装卸应安排专人指挥，堆放平稳。直螺纹连接的端部螺纹保护帽在存放及运输过程中不得取下。

利用预埋锚筋，布设好钢筋骨架。钢筋网骨架设置核对无误后，铺设分布钢筋。钢筋采用人工绑扎，绑扎时使用扎丝梅花形间隔扎结，钢筋结构和保护层调整好后垫设预制混凝土块，并用电焊加固骨架确保牢固。

根据本工程大体积混凝土特点，最长为13m，采用整体分层连续浇筑施工方法。分层厚度按照300mm控制，最厚不超过500mm，沿混凝土结构体长边方向从一端向另一端进行。

2.2.7 BIM技术辅助构件安装

按“施工测量放线→结构连接件清理检查→构件吊装→钢结构安装→半成品保护→安装质量检验→合格移交”流程进行。

钢结构安装精度对工程质量影响较大，因此在钢结构焊接前，应在三维立体模型预拼装，对门槽中心线进行空间定位，在现场施工时用全站仪做好定位点，并与BIM建模数据比对，确保三维定位精度符合要求。

2.2.8 混凝土浇筑

①混凝土浇筑时严格计算浇筑方量和浇筑时间，且分层长度不宜太长，以免形成施工冷缝。

②混凝土浇筑过程中，设专人检查支架、模板和钢筋。钢筋和预埋件如有移位和变形及时采取措施调整保证其准确性。

3 质量控制

施工过程控制要点：充分利用广联达5D平台和智慧工地平台，对整个工程进度、质量、安全控制，按人、机、料、法、环五大环节进行全方位全过程的控制，从而保证工程质量和进度。

对检验、检测设备的控制要点：严格执行检测设备的检验制度，以BIM建模技术应用为标准，保证施工过程“三检制”，从而避免因工程质量不佳而造成工程损失等问题。

运用BIM相关结构计算软件，还可以在施工过程中提供相关结构、支架的计算书，为危大方案的编制和进行危大工程施工管理提供有力技术支持。当然在工程施工过程中，依然需要对施工过程资料进行严格控制管理，如果资料与BIM模型内容发生冲突，应及时进行处理，便于进行设计变更。

4 结论

通过结合Revit、Civil 3D与Infraworks软件构架BIM方案，利用可视化、精细化生产等手段，顺利完成了放水塔施工，减少和避免可能出现的质量问题和质量通病，施工全过程精确控制、节约工期、操作方便，从而使工程达到质量优良，为项目带来可观的经济和社会效益。本技术适用于放水塔及系统工程施工，对于其他水利工程也有参考和指导作用。