高铁箱梁制梁场模块化BI M建造关键技术

张勇

（中铁十局集团第四工程有限公司，南京210049）

1 引言

在国际上，利用BIM 技术进行设计和指导施工已十分普遍，国内的BIM 技术在铁路施工中应用相对较少，尤其在高速铁路制梁场的建设中。本次关键技术研发，不仅实现了单一梁场的BIM 设计和指导施工，更为重要的是利用BIM 数据，将施工过程数据进行标准化全面管理，以期在下一梁场建设中使用，极大地提高制梁场建设时的工作效率和标准化水平。

2 项目背景

随着中国经济的飞速发展，高铁建造规模越来越大，而高铁制梁场也千差万别：占地、时间、费用、标准等，没有相对统一的标准，造成大量浪费，时间和成本无法准确把控。为有效解决上述问题，通过采用BIM、云平台等技术手段，对箱梁制梁场进行深化挖掘和研发。

3 充分调研

通过近半年对郑万高铁、济青高铁等多个在建铁路的箱梁制梁场的调查，跨越5 个省、行程超过10 000km，收集、整理了多个不同梁场的资料进行研究、分析，同时也参照了部分在建的铁路T 梁制梁场。基于项目的基本需求，最终选择采用组合技术对梁场模块化BIM 建造关键技术进行研发。

通过国内BIM 技术的调查，选择采用Revit 平台进行研发，平台数据库采用ORACLE 数据库，平台系统采用TOMCAT，开发语言采用JAVA，CAD 在线支持技术采用自有研发技术。

4 建立梁场建立的标准体系

4.1 建立梁场设计总体指标计算模型

研制一个梁场的主要性能参数计算模型，用于自动生成梁场的设计方案。梁场性能计算模型，主要是梁场开始设计阶段，根据梁场的制梁数和架梁工期，计算新梁场的各种性能参数，包括梁场基础、制存梁能力计算模型、拌和站性能计算、布料杆、用水计算、用电量、养护工艺、道路规划模型等。

4.2 建立梁场BIM组件库模型

梁场BIM 组件库模型包括组件组库、组件库、区域库、模板库。模型建立主要分为以下3 个步骤：（1）组件及区域模型实现。经过详细分析，目前一个梁场的标准组件主要为67 个，由各类组件组成的标准区域为15 个。（2）组件组建模实现。组件组是对组件的分组，系统提供的组件组与组件是一一对应的，也是67 个。在实践过程中，用户可以不断增加组件，将组件并入同一组。（3）梁场模板模型。

4.3 建立梁场组件细部设计参数标准

BIM 组件建模完成后，在Revit 中需要增加BIM 模型的详细结构参数。针对梁场的标准组件设计每一组件的详细结构参数标准。组件参数表作为CAD 图纸说明的中补充，同时也为下面的工程量自动计算提供重要支持。

4.4 建立梁场组件任务、工程量、材料、成本核算标准

针对每一个BIM 组件，设计一组相对标准的任务、工程量及工程量计算公式标准。建立梁场任务标准，在每一个任务下建立工程量，根据工程量的性质，编制工程量计算公式，计算公式中涉及的可变参数来自组件的详细参数。

在公式处理技术中，由于需要定义外部公式，采用正则表达式定义外部公式，通过研发的公式引擎技术，自动识别外部公式，将计算结果带入系统。

5 搭建梁场建设BIM综合管理平台

对预制梁场建设过程进行全过程管理5D 评审、施工工期、标准工艺、施工材料、机械设备、施工图纸等进行全面管理，管理方法固化，可直接用到下一预制梁场的快速建设过程中。

1）针对梁场的基础BIM 模型库，对模型库中的模型进行新增、删除和修改，以及完成附属CAD 详图的设计。同时，还需要完成BIM 组件的参数管理，实现模型和后台数据库数据的同步以及模型和云服务器的数据同步任务。

2）组件模型和后台数据库组件代码的前后台关联、组件组成区域时的模型ID 的同步、Revit 中模型保存时的设计信息和后台的同步技术、Revit 中模型保存于云服务器的同步技术。

3）当所有BIM 模型在Revit 中处理完毕，模型建模工作完成。建模完成后模型中附带大量的设计数据，必须在后台的数据库中进行集中存储，由于Revit 软件是一个单机版程序，因此，Revit 二次开发中一个重点就是各个独立的BIM 模型中分散的设计数据的集中存储。

4）通过开发的Revit 插件在后台的运行，已经将BIM 模型数据自动集中到后台，后台数据库集中存储了所有BIM 组件的设计数据。在平台软件中，利用自动收集的BIM 组件数据，结合数据库技术，BIM 云引擎技术，将Revit 中设计生成的模型文件进行集中管理。

6 建立梁场的设计方案Word 模板，用于辅助生成梁场的设计方案

根据梁场标准模板，建立梁场的设计方案Word 模板，用于辅助生成梁场的设计方案。为了通过计算模型将计算后的结果自动更新到梁场设计方案文档中，首先，设计一个标准的设计方案Word 文档模板；然后，在Word 模板中增加标签，用于连接计算结果；最后，为了更加利于操作，将文档按末级目录进行分组，在末级目录中进行标签替换和表格数据替换。

7 BIM模型能实现梁场施工进度和施工成本的有效管理

BIM 模型关联到工程量、工期等参数，实现梁场施工进度和施工成本的有效管理。

1）针对每一组件模型，建立本组件的建设工期标准及开工条件。这对每一组件建立标准的组件建设周期标准，用于梁场进度规划时使用。工期规划按任务对应的标准工期，一般情况下，复制下来的工期为原场的工期，开始时间为原来日期，系统需要在新场开工日期的基础上按每一任务的开工规则及建设周期首先自动排程，再进行部分手工排程。

2）根据复制下来的梁场标准任务及工程量，进行简单修改，任务关联在梁场的组件中，一个新建梁场通过BIM 设计后，梁场的BIM 组件已达到设计要求，组件中的任务和工程量跟随组件也被复制到本梁场，设计人员根据设计要求，修改组件的设计详细参数，这时，新梁场中任务对应的工程量会根据工程量计算公式自动计算得到。

8 结语

该技术研发降低了技术人员的劳动强度，同时在方案评审时采用可视化、立体化评审，更能够结合现场实际情况进行调整。另外，将时间和费用加入本系统，确保了项目建设的工期和整个梁场建设的成本，做到工期和费用心中有数。实现了梁场的设计和指导施工，将施工过程进行数据标准化管理，适用于目前所有铁路建设的箱梁制梁场，已经应用在鲁南高铁曲阜到菏泽段4 标菏泽制梁场、郓城制梁场、赣深铁路光明城梁场、京安城际廊坊梁场4 个梁场，取得了良好的效果，每个梁场可节省经济效益150 万元以上。