浅谈基于BIM技术的数字化路基填筑施工过程控制

2023-01-07史倩倩张晓炜

居业 2022年5期

史倩倩张晓炜

(新疆农业职业技术学院,新疆昌吉 831100)

伴随着我国互联网信息技术的快速发展以及进步，各种各样的智能化技术也都获得了良好的成绩。从目前来看，人类正在向着智能化的方向发展。而对于铁路建设领域来讲，也不甘落后，紧跟时代发展的脚步，大力推动着智能铁路的发展。在大力推进我国经济高质量发展的同时，务必需要把相关的铁路基础建设设施品质提升到一个更高的层次。在以前传统的工程建设当中，主要是通过以人为主的方式来建设铁路工程，这种施工方法导致了工程的施工效率低下、施工品质差以及施工的管理呈现混乱等情况。为此，随着最近这几年信息技术的不断发展，在铁路工程建设方面也慢慢地开始运用以数字化以及智能化为核心的建筑信息模型(BIM)技术，为整个铁路工程的施工模式建设带来了全新的方向。

1 关于BIM技术的相关概念

近几年来，BIM技术在建筑行业非常受欢迎。BIM技术并不只是单单指某一套的建筑绘图软件，而且也不是大众以为的单纯3D建模程序。其实BIM技术所体现出来的最大一个优势就在于其建筑模型内可以拥有非常多的信息以及资源。对于传统的建筑绘图技术来讲，大部分绘图程度都是记录一些简单的施工几何信息，比如：施工当中所涉及到的一些点、线、面、体等这些元素。如今随着智能时代的到来，BIM技术也可以通过一些标准参数化的塑模过程，从而有效地把一些施工的几何信息组建成相应的标准参数组件。比如：施工当中的一些墙体、柱体以及梁、板等，而且这些参数组件除了可以携带一些几何资源之外，同时还可以实现对施工的材质、施工成本使用寿命等信息的携带，由此可见，BIM技术在整个营建领域内实现了多种可能性。

2 关于路基填筑品质关键控制的相关重要因素

为了更好地保证铁路工程路基的填筑质量，从而更好帮助后期大面积的施工作业，提供更加安全可靠的施工材料以及稳定的施工标准参数，有效避免盲目的施工方式给整个工程建设带来的损失。为此，在实施路基填筑施工之前，非常有必要选择一段比较具有代表性的路基段实施路基工艺性的测试。同时也要针对不相同的填料、路基填筑部位、压实机器工具，从而最终确定好松铺厚度以及压实遍数等施工工艺标准参数。为此，这就要求相关作业人员依据整个工程的施工过程以及测试目的，将路基填筑品质控制的关键因素分为以下三大类。

(1)填料因素。对于填料这一关键因素来讲，主要包括了填料的类型以及含水率等，只有把这几项填料性质的因素控制好，才可以确保填料这一个环节的品质控制得更好。为此，在实施填料控制的过程当中，则需要在填料的生产、物流运输以及有效管控好填筑现场作业来实现填料性质的稳定。

(2)填筑几何因素。在这一个关键因素当中，包含了路基填筑松铺的厚度尺寸以及表面的横坡、纵坡尺寸，还有相关的平整度等几何尺寸的管控。为此，在进行填筑几何因素的控制过程当中，需要在实施填料铺设的时候，就要明确相关填筑体的几何尺寸，以此来保证工程在后期一个碾压过程当中可以达到最好的压实效果。

(3)碾压因素。碾压因素主要包含了振动碾压的质量，还有碾压的路径值以及碾压的遍数，碾压方式强、弱振分布等的控制。碾压控制主要是利用在碾压的环节当中保证压路机必须依据实际的工艺尺寸、标准来实施碾压工作，从而完成最好的压实效果。为此，就需要针对施工过程当中所需要用到各种施工机械设备进行智能升级，比如平地机、压路机等。从目前情况看，在基于BIM技术以及数字化施工技术基础下，在实施路基填筑施工过程当中，主要是要把填料因素、填筑几何因素以及碾压因素控制好，从而很好地保证整个路基填筑施工的品质更加稳定。

3 传统的填筑施工过程当中所面临的问题

在以往的施工建设过程当中，基本都是采用传统的方式实施填筑施工，为此，随着时代的进步与发展，传统的填筑施工方式已经远远无法满足目前的施工需求。传统的路基填筑层针对几何尺寸的控制方式主要有以下几点：第一，相关施工测量人员先去施工现场实施打桩以及放样作业，以便给后期的施工作业提供相应的参考依据；第二，施工现场技术人员要先安排好相关的施工机械设备并且做好指挥工作，以此更加有效地提供指引信息；第三，施工机械操作人员要严格依据现场的放样桩以及技术员的指引来做好坡度的控制施工作业。在这一个环节当中，因为部分施工作业人员的实际经验以及施工技术比较缺乏、人员结构参差不齐等问题，为此，在实际施工过程当中会造成对放样桩的损坏，以及相关操作人员出现视线被遮挡等情况。从而造成了路基填筑的厚度尺寸不够精确，产生厚度不均匀、填筑宽度不足，或者会出现超厚填筑，造成表面出现凹凸不平等现象。因为这种传统方式进行填筑施工的时候，每一层施工都要求对层的标高进行核对，这样一来，才可以控制好下一层的填筑几何尺寸，确保下一层填筑几何尺寸误差符合在范围值之内。为此，这种传统的施工方式也就存在着一个累计误差的问题，在实际的路基填筑时通常会产生少层的现象。

4 关于数字化施工填筑坡度的有效控制方式

关于数字化施工坡度有效控制方式以及操作步骤主要有以下几点。

(1)确定好粗平厚度、精平厚度，还有松铺系数以及填筑厚度尺寸等。在实施路基填筑之前，要提前展开一个压实工艺性的测试。在确定好施工推土机的粗平之后，再对填筑层的表面以及压路机进行压实，之后针对路基填筑层的表面厚度差以及粗平厚度差补推，从而展开平地机的精平作业。同时在做好路基填筑层表面的压实作业，以及压路机的压实作业之后，将填筑层表面的厚度差保持在允许范围之内；再把松铺系数确定好，用来施工作业时的填料准备；最后，把填筑的厚度给确定好，以此来作为施工分层使用。

(2)设计BIM走向施工BIM之间的转换。利用路基填筑的厚度，在设计模型当中通过填料的方式实施相应的分层，再细化到每一个施工环节当中，从而有效展开施工填筑层作业。

(3)设置好坡度控制系统。在实际施工作业当中，要设置好推土机的引导坡度控制系统，可以在控制系统设置好粗平厚度差，主要是用来科学地计算出推土机实际作业模型的位置区域。同时也要设置好平地机的自动坡度控制系统，将相关的精平厚度差进行设置，这一项作业主要可以更好地计算出平地机在实际作业时的一个模型位置。

(4)科学地导入施工BIM技术。在施工现场当中，可以将BIM技术导入到坡度控制系统当中，这有利于机械操作人员更好地实施施工作业，他们可以依据施工层的准确区域去科学地进行施工。

(5)做好层施工前的准备。在这一步骤当中，可以通过松铺系数以及相对应层的施工BIM体积计算出所需要准备的填料方量。操作人员更清晰的选择相对应层进行施工。

(6)通过引导方式实施粗平。相关的推土机操作人员可以按照坡度控制系统的相关提示信息实施相应操作，通过手动控制铲刀的方式来实施粗平作业。

(7)通过自动方式实施精平作业。施工现场的平地机操作人员在行驶平地机的过程当中，可以利用坡度控制系统自动控制铲刀来实施精平作业。

(8)整理好相关的施工资料。相关工作人员要把粗平以及精平的相关施工数据进行收集以及整理，并且做好保存记录工作。还有一些施工成果的相关数据也可以导入到BIM中展开相应的分析以及展示，还有回溯施工等，方便后续在进行勘察设计时可以给相关人员提供可靠、真实的资料。

5 关于数字化施工的填筑碾压控制

5.1 连续压实系统

在实施数字化施工的过程当中，关于路基填筑层压实控制这一部分，主要是利用压路机当中加装一个连续压实的系统来实现。连续压实系统主要的框架构成是由GNSS、流动站、无线电台、智能控制箱以及压实传感器等相关设备构成。GNSS 流动站以及无线电台是可以完成对压路机的振动碾压功能，可以通过三维空间实施非常精准的定位功能。智能控制箱则可以对相关施工数据实施相应的收集以及整理，以此更加详细地分析施工过程当中的各项BIM设计数据、振动碾压时的数据分析、压实系统当中关于压实传感器的相关数据等。可以通过图形化以及数字化的方式展现出施工现场各项机械设备的施工状态。这对于机械操作员来讲，可以帮助他们更加方便的操作施工机械设备，以及更快、更加精确地实施压实系统的控制工作。与此同时，压实传感器还可以有效地收集连续压实值的相关数据，并且把这些压实数据发送到智能控制箱当中。

5.2 关于碾压控制方式

在以前的路基填筑施工过程当中，传统的路基填筑层施工方式实施碾压控制作业基本上都是直接让压路机的操作人员决定。通常情况下，因为一部分施工作业人员在工作上的疏忽，或者是工程的进度比较紧张等原因，从而造成了路基填筑普遍产生压实遍数不足够、碾压效果不够均匀以及路基边缘出现漏压等明显的施工问题。而随着时代的发展与进步，关于路基填筑施工方式也要跟上时代发展的步伐，为此，越来越多的路基工程建设也都开始应用数字化的施工碾压方式。在实施数字化施工碾压方式的过程中，可以通过连续压实系统来及时的将压路机的行驶轨迹以及路基填筑层的碾压结果数据等都进行详细地记录。通过这种数字化碾压控制方式可以有效起到对压路机操作人员的监督管理作用，可以让压路机操作作业人员依据压实工艺标准进行施工，从而有效预防碾压过程当中因为人为因素而造成压实质量低下的结果。