应用BIM技术的DJ180架桥机隧道口架梁模拟施工方法与流程

本发明涉及隧道建设技术领域，特别是涉及一种。

背景技术：

bim施工技术指建筑信息模型（buildinginformationmodeling）或者建筑信息管理（buildinginformationmanagement）是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为基础，建立起三维的建筑模型，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有信息完备性、信息关联性、信息一致性、可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性八大特点。

dj180架桥机用于架设公路桥梁40米及以下跨度、铁路梁32米及以下跨度的预应力钢筋混凝土梁片，铺设25m铁路轨排。该机属单臂简支型，可架设梁片最大跨度为40米，能实现全幅机械横移梁片，达到一次落梁到位，在同行业中，具有结构简单、重量轻、运输组装方便、性能优良、自动化程序高的特点。本套架桥机用于架设32m铁路梁最大额定起重能力小于等于168t，（架设40m公路桥需增加部分装置，如引导梁等）。

dj180架桥机适用于隧道口处路基长度不小于23.5m，但是在隧道施工时，桥台距离隧道口距离较短，如果直接施工，按照正常施工工况无法保证满足隧道口架梁的需求；且无法估算碰撞影响，对施工造成麻烦，增加施工难度，安全性和可操作性差。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种应用bim技术的dj180架桥机隧道口架梁模拟施工方法，通过模拟施工方案，优化整体施工方案，满足隧道口架梁的需求，保证了架梁施工的安全顺利。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：步骤包括：

（1）、在bim中建模：应用bim中的revit软件1:1建立能真实描述施工方案的三维数字模型，包括环境模型和施工设施模型；

环境模型是施工方案的虚拟布置场地、前置及后置施工工序环境影响因素；

施工设施模型是施工方案采用的机械设备、模板、模具的作业设施；

（2）、模拟施工过程：通过bim中的navisworks软件进行施工模拟分析，进行施工方案的比选和优化；包括模拟架桥机进出隧道口和模拟架桥机架梁过程；

（3）、确定施工最优方案：根据模拟施工过程的碰撞检测，调整并确定最优施工方案；

（4）、施工视频制作：将步骤1中建立的模型导出到navisworks中，通过bim中的navisworks软件进行施工工艺的视频制作，主要包括：架桥机进出隧道口视频制作和架桥机架梁过程的视频制作。

作为优选，步骤（1）中施工设施模型包括dj180架桥机模型，给定其材料、重量、生产厂家信息，既可以做到设备维修保养，也能达到施工模拟的作用；还包括运梁车、轴线车、倒装龙门架一系列配套设施的模型。

作为优选，步骤（2）中模拟架桥机进出隧道口前要对架桥机通过隧道口进行如下准备：

（1）、将架桥机转运托架装到运梁车上，利用运梁车驮运架桥机通过隧道；

（2）、运梁车运行驮运架桥机处；

（3）、将0#柱折起；

（4）、1#、2#、3#柱收通过倒镐使得柱体收至最短的状态，将机臂落在转运托架上；

（5）、确定线隧道线间距，电缆槽高度，线路中心高度，架桥机柱体宽度，架桥机落地位后柱体最高处距离隧道内壁最小距离，使其都满足架桥机通过要求。

作为优选，步骤（4）中架桥机进出隧道口视频制作包括：驮运过程中与隧道内壁的净空、桥机降低机位之后的高度和进出隧道口各个柱体的高度以及位置确定。

作为优选，架桥机为dj180架桥机。

作为优选，步骤（2）中架桥机架梁过程是隧道口架梁施工过程，架桥机一部分在隧道内。

作为优选，隧道口架梁施工过程为：

（1）、2#运梁车运梁至架桥机机臂尾端，1#吊梁行车捆梁、吊梁；

（2）、1#吊梁行车与后运梁台车同步前进，到2#吊梁行车吊梁位,2#吊梁行车捆梁、吊梁；

（3）、1#、2#吊梁行车同时前行至落梁位置；

（4）、落梁，同时安装地脚螺栓；

（5）、将边梁（左、右），落到中梁（左、右）垫梁石上，支撑顶进行加固，将1#、2#行车吊梁钢丝绳进行松绑；

（6）、为了保证架桥机架设边梁上部高度满足，将dj180架桥机整机落到低位，因隧道两侧电缆槽高度低，当3#柱大脚架设边梁横移时空间不足，需要进行拆除，然后进行3#柱倒稿，使3#柱缩到最短高度，满足横移空间；

（7）、再将放到中梁垫石上的边梁进行捆绑，将边梁提起，然后进行整机左右横移，大臂移梁，将边梁移到位，进行支撑顶搞加固；

（8）、将1#、2#行车吊梁钢丝绳进行松绑，架桥机整机横移到居中位置，架桥机升高位进行下片梁的喂梁工作；

（9）、接下来的边梁重复第一片梁工艺进行作业；

（10）、行车落钩、后退、焊接中间档联结板；

（11）、遇到此特殊情况架梁，每跨必须由边中边中方法进行架设，以方便边梁落到中梁垫石上，桥机落低位，完成边梁横到位。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明通过模拟施工方案，利用bim模型，通过虚拟现实技术对方案进行全方互动性的直观展现，推敲方案的合理性，提供在4d虚拟仿真环境中展示方案的方法与流程。模拟是否发生碰撞，优化整体施工方案，满足隧道口架梁的需求，保证了架梁施工的安全顺利，保证了在有限的时间内安全正点的完成架梁。

通过碰撞检测可以发现哪些地方需要改进，一方面依托施工组织设计，一方面又对施工组织设计进行改进，可以提高工作效率，减少返工。另一方面，通过施工工艺演示可以达到指导工人的作用，提高工人的操作熟练度，进一步提高工作效率。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明架桥机进出隧道口的结构示意图；

图3是架桥机架梁过程中1#吊梁行车捆梁、吊梁示意图；

图4是架桥机架梁过程中2#吊梁行车捆梁、吊梁示意图；

图5是本发明架桥机过孔及施工方法流程图。

图中：1、0#柱；2、1#柱；3、2#柱；4、3#柱。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-2所示，为本发明一种应用bim技术的dj180架桥机隧道口架梁模拟施工方法的一个实施例，该方法适用于进出隧道口的路基长度小于23.5mt梁架设，极限桥台距离隧道口3.5m，为保证架设边梁时能够横移对位而不与隧道壁产生碰撞，通过移动机臂，确定销接2#柱部位；利用navisworks制作视频进行施工工艺演示，指导施工，提高工作效率；步骤包括：

（1）、在bim中建模：应用bim中的revit软件1:1建立能真实描述施工方案的三维数字模型，包括环境模型和施工设施模型；

环境模型是施工方案的虚拟布置场地、前置及后置施工工序环境影响因素；

施工设施模型是施工方案采用的机械设备、模板、模具的作业设施；

（2）、模拟施工过程：通过bim中的navisworks软件进行施工模拟分析，进行施工方案的比选和优化；包括模拟架桥机进出隧道口和模拟架桥机架梁过程；

（3）、确定施工最优方案：根据模拟施工过程的碰撞检测，调整并确定最优施工方案；

（4）、施工视频制作：将步骤1中建立的模型导出到navisworks中，通过bim中的navisworks软件进行施工工艺的视频制作，主要包括：架桥机进出隧道口视频制作和架桥机架梁过程的视频制作。

隧道口架梁上应用bim技术，可以通过提前模拟，确定各个柱体的位置、高度、长度等。极大地降低了施工风险，不仅保证了架梁施工的连续性，确保施工进度；而且通过施工模拟，在施工前提高了工人的认知度与熟练度，节约人力、时间从而降低项目成本。

原理：本方法bim技术以3d数字模型为基础，以三维模型的平、立、剖等视图联动架梁方案设计，整合传统的二维cad位置关系和现场测量数据，以“所见即所得的形式，把三维的方案思考变成可见的立体实物，提供真正的三维方案可视化分析模拟环境。利用bim模型，通过虚拟现实技术对方案进行全方互动性的直观展现，推敲方案的合理性，提供在4d虚拟仿真环境中展示方案的方法与流程。

实现施工方案的3d可视化和4d虚拟仿真的基础，是建立能真实描述施工方案的三维数字模型，包括环境模型和施工设施模型。其中，环境模型是施工方案的虚拟布置场地、前置及后置施工工序等环境影响因素。施工设施模型是施工方案采用的机械设备、模板、模具等作业设施，是bim辅助施工方案设计的关键。依据模型构件的施工动态逻辑关系，通过施工步序的时间任务项驱动模型构件，表达施工方案的虚拟建造过程。在施工前期对进出隧道口架梁各施工流程及施工工艺采用bim技术进行优化完善，保证了在有限的时间内安全正点的完成架梁。

如果隧道口处路基长度小于23.5m，需要改动2#柱与机臂销接的位置。首先，新建一个revit项目，按照设计图纸将隧道以及路基、桥台绘制完成，然后将提前绘制好的dj180架桥机模型导入，由于2#柱位置已经确定，通过移动机臂确保3#柱完全脱离隧道，以此确定机臂与2#柱销接的位置，在该处重新开孔并与2#柱曲梁销接。最后，保存项目并导出dwf格式，利用navisworks按照已有的隧道口架梁施工工艺进行演示操作。

步骤（1）中施工设施模型包括dj180架桥机模型，给定其材料、重量、生产厂家等信息，既可以做到设备维修保养，也能达到施工模拟的作用；还包括运梁车、轴线车、倒装龙门架一系列配套设施的模型。

步骤（2）中模拟架桥机进出隧道口前要对架桥机通过隧道口进行如下准备：

（1）、将架桥机转运托架装到运梁车上，利用运梁车驮运架桥机通过隧道；

（2）、运梁车运行驮运架桥机处；

（3）、将0#柱折起；

（4）、1#、2#、3#柱收通过倒镐使得柱体收至最短的状态，将机臂落在转运托架上；

（5）、确定线隧道线间距，电缆槽高度，线路中心高度，架桥机柱体宽度，架桥机落地位后柱体最高处距离隧道内壁最小距离，使其都满足架桥机通过要求。

步骤（4）中架桥机进出隧道口视频制作包括：驮运过程中与隧道内壁的净空、桥机降低机位之后的高度和进出隧道口各个柱体的高度以及位置确定。

架桥机为dj180架桥机。

步骤（2）中架桥机架梁过程是隧道口架梁施工过程，架桥机一部分在隧道内。

如图3-5所示，隧道口架梁施工过程为：

（1）、2#运梁车运梁至架桥机机臂尾端，1#吊梁行车捆梁、吊梁；

（2）、1#吊梁行车与后运梁台车同步前进，到2#吊梁行车吊梁位,2#吊梁行车捆梁、吊梁；

（3）、1#、2#吊梁行车同时前行至落梁位置；

（4）、落梁，同时安装地脚螺栓；

（5）、将边梁（左、右），落到中梁（左、右）垫梁石上，支撑顶进行加固，将1#、2#行车吊梁钢丝绳进行松绑；

（6）、为了保证架桥机架设边梁上部高度满足，将dj180架桥机整机落到低位。因隧道两侧电缆槽高度低，当3#柱大脚架设边梁横移时空间不足，需要进行拆除，然后进行3#柱倒稿，使3#柱缩到最短高度，满足横移空间；

（7）、再将放到中梁垫石上的边梁进行捆绑，将边梁提起，然后进行整机左右横移，大臂移梁，将边梁移到位，进行支撑顶搞加固；

（8）、将1#、2#行车吊梁钢丝绳进行松绑，架桥机整机横移到居中位置，架桥机升高位进行下片梁的喂梁工作；

（9）、接下来的边梁重复第一片梁工艺进行作业；

（10）、行车落钩、后退、焊接中间档联结板；

（11）、遇到此特殊情况架梁，每跨必须由边中边中方法进行架设，以方便边梁落到中梁垫石上，桥机落低位，完成边梁横到位。

实施例2：

与实施例1方案相同，具体的

1、要解决让架桥机顺利通过隧道需要解决的问题是压缩架桥机的高度使其在通过隧道时架桥机的构件与隧道不发生刮碰，为此对架桥机通过隧道进行了以下的准备：

1)、将架桥机转运托架装到运梁车上，利用运梁车驮运架桥机通过隧道，运梁车高度1.1米，转向架高度2.64米；

2）、运梁车运行驮运架桥机处，前台车横向载重中心距离架桥机机臂前端14.5米，后台车横向载重中心距离架桥机机臂后端7米；

3）、将0#柱折起；

4）、1#、2#、3#柱收通过倒镐使得柱体收至最短的状态，将机臂落在转运托架上，此时架桥机柱体，高度为4.48米，柱体距离地面高度为1.1米；

5）、线隧道线间距4.4米，电缆槽高度1.1米；线路中心高度8.5米，架桥机柱体宽度4.1米，架桥机落地位后柱体最高处距离隧道内壁最小距离0.84米，满足架桥机通过。

2、架桥机2#柱和3#柱在隧道里如何完成梁片的架设任务，架桥机在隧道内无法完成整机横移进行架梁；因此要顺利完成在隧道口进行架梁施工，对架桥机技术改造及架梁工艺的变化首先要解决一个问题：1、如何使架桥机在喂进梁后使梁片横移到边梁位置上；为此，架桥机需要进行如下技术工艺变化：

本次施工所采用的2#运梁车为合肥正浩机械设备有限公司生产的zh220轮胎型运梁车。前台车长度6.9米，后台车吊点距前端3.3米；

1）、2#运梁车运梁至架桥机机臂尾端，1#吊梁行车捆梁、吊梁；

2）、1#吊梁行车与后运梁台车同步前进，到2#吊梁行车吊梁位,2#吊梁行车捆梁、吊梁；

3）、1#、2#吊梁行车同时前行至落梁位置；

4）落梁３米，同时安装地脚螺栓，落梁至距离垫梁石１０ｃｍ；

5）、将边梁（左、右），落到中梁（左、右）垫梁石上，支撑顶搞进行进行加固，将1#、2#行车吊梁钢丝绳进行松绑；

6）、为了保证架桥机架设边梁上部高度满足，将dj180架桥机整机落到低位。因隧道两侧电缆槽高度1.1m，当3#柱大脚架设边梁横移时空间不足，需要进行拆除，然后进行3#柱倒稿，使3#柱缩到最短高度超过1.1m，满足横移空间；

7）、再将放到中梁垫石上的边梁进行捆绑，将边梁提起500mm，然后进行整机左右横移，大臂移梁750mm，将边梁移到位，进行支撑顶搞加固；

8）、将1#、2#行吊梁钢丝绳进行松绑，桥机整机横移到居中位置，架桥机升高位进行下片梁的喂梁工作；

9）、第4片边梁重复第一片梁工艺进行作业；

10）、行车落钩、后退、焊接中间档联结板；

11）、遇到此特殊情况架梁，每跨必须由边中边中方法进行架设，以方便边梁落到中梁垫石上，桥机落低位，完成边梁横到位。

实施例3：

与实施例1方案相同

一、为了保证质量：

1、喂梁、捆梁、吊梁

（1）、捆梁时应安好铁瓦，两边铁瓦要对正，钢丝绳应在铁瓦中间，并检查钢丝绳有无互压情况是否搭结。

（2）、捆梁时千斤绳应保持垂直，不得斜挂，禁止纵向或横向向强力推动大钩就位挂千斤绳，以免起吊时发生剧烈的摆动，或导致钢丝绳突然滑动割断钢丝绳，挤伤梁体。

（3）、任何一次吊梁作业前，均需试吊一次。即捆好梁后，应先将卷扬机制动试验2-3次，然后将梁吊起少许，检查钢丝绳有无跳槽、护梁铁瓦有无串动和脱落等情况，确认可靠后方可正式作业。

（4）、吊梁走行或落梁时，应保持前后左右水平，横向倾斜不大于2%，纵向不大于300mm。密切注意四个钩的升降量，严防出现三台卷扬机受力现象，严防吊梁扁担与钢丝绳发生倾斜。

（5）、吊梁卷扬机应动作一致，受力均匀。严防出现卷扬机偏载过大及梁体剧烈摆动等现象。

（6）、梁体在起吊、行走和下落时，应尽量保持水平。

2、落梁、稳梁

（1）、落梁过程中及时清理梁体移动范围内障碍物，桥下人员及时疏散，不允许梁上站有人时下落，且梁体在下落时，下面严禁人员通行或停留。

（2）、对细微处的调整应该在梁片处于低位的时候进行。左右偏差时，可以通过推动机臂来调整。前后偏差时，可以通过交替轻点1#、2#行车来调整。当偏差距离小于1m时，严禁通过同时前进或后退1#、2#行车来调整。

（3）、落梁时先落固定端，再落活动端，不得颠倒顺序。

（4）、落梁就位时，要求速度均匀；梁体平稳。梁落实后，应立即支护，并用导链进行封锚，经检查稳妥后，方可松动钩。

（5）、梁体垂直度误差在范围内，不得大于3mm；梁端与垫梁石上的端线误差应控制在+1.5cm范围内，梁身中心线（支座中线）与垫梁石上的中心线误差应控制在+1cm范围内；张拉孔正对，错位不大于1／3孔径；活动支座错动量小于3mm。

（6）、稳梁完成后，及时打上木支撑，防止梁体倾斜；支撑采用ø100-150mm圆木自制，长度符合要求，支撑角度控制在450-600之间。前后各采用2台100t千斤顶进行顶梁稳固梁体，顶梁应前后分次进行，千斤顶下必须安放垫层，4个支点全设于梁体上。千斤顶以稍微受力为准，4个支点受力力求一致。

二、为了保证安全，实施方案为：

1、喂梁、捆梁、吊梁

（1）、运梁车走行至3#柱后方30m时，必须减速停车，调试制动是否有效。

（2）、进出3#柱时必须派2人在梁体两侧进行监控，防止梁体与桥机任何部位发生刮蹭。

（3）、运梁过程中前后台车各采用2台5t的倒链呈八字形将梁片固定于运梁车上,防止梁片发生窜动。

（4）、运梁车走行至距离2#柱1米处时，进行减速停车，并在运梁车前后打好三角木。

（5）、吊梁索具及起绳钢丝绳安全系数不得低于10倍，其他部位不得低于5倍。

（6）、起重用钢丝绳必须采用插接，其插结的长度不得小于钢丝绳直径的20倍，总长度不得小于300mm。

（7）、根据梁体尺寸设置吊梁索具的长度，长度以方便挂绳，梁体吊装中不发生晃动为准。本桥机架设32m梁倒装龙门架使用ø47.5mm、16.2m长钢丝绳、架桥机使用ø37.5mm或39mm、23.7米长钢丝绳。

（8）、通过滑轮的钢丝绳不准有接头，以免在通过时卡住。

（9）、起绳钢丝绳在卷筒上应排列整齐，在工作中放出钢丝绳时，重物降到最低位时，应在卷筒上保留三圈以上，以防钢丝绳末端松脱。

（10）、起吊梁体时，吊梁扁担中心应垂直梁体中心。

（11）、起吊梁必须进行试吊---离地面20cm时停车检查:

1）、起重机械的稳定性；

2）、制动器的可靠性；

3）、重物的平稳性；

4）、绑扎的牢固性；确认可靠后方可正式作业。

（12）、梁体吊点一般为距离前、后梁端3m范围内。

（13）、要点架梁施工中，摘绳时，采用麻绳捆绑一端慢系松绳。

2、落梁、稳梁

（1）、横移轨道的调整。轨道全长高差不大于15mm，1#柱轨道中心到2#柱轨道中心（二号主两根轨道的中心）35.9米，误差50mm，且轨道下部须用薄厚不同的硬杂木垫实，垫墩位置摆放均匀，2#柱最外侧铁墩摆放位置距挡砟墙40cm。

（2）、架梁状态时，调整1#、2#柱间机臂水平高差不大于100mm。

（3）、桥机运行过程中，除操作人员外，绝对不允许有人停留在桥机及所吊梁片上。

（4）、架设边梁，机臂横移时，为减少摩擦阻力及减少横梁与曲梁的磨耗，定期需在横梁轨道涂抹二硫化钼---2#润滑脂。

（5）、保证桥机的安全性，每次架梁时柱体销轴必须穿插；曲梁与机臂必须穿插销轴及紧固锁紧装置。

（6）、架桥机在非工作状态时，必须用挂钩连接1#柱走行梁与1#柱横移轨道；2#柱走行梁与2#柱横移轨道。

（7）、停止架梁（12小时以上）时，桥机降至最低位，并做好防风防滑工作。

（8）、各种架梁设备，在作业前必须进行检查，确认符合使用要求后方可投入使用，严禁带病作业。吊车、架桥机等设备属大型特种设备，需按要求进行特检，取得安全合格证后方可投入使用。

（9）、各指挥信号要统一、简单、明确、准确，严禁用对讲机闲谈及干扰他人指挥。

（10）、如发现梁端及梁间缝偏小时，应在保持梁体竖直和桥梁顶面中心线与墩台纵向中心线相一致条件下，按下列原则调整：

1）、纵向偏差应在保证梁体活动端自由伸缩条件下，将偏差向梁体两端分配。

2）、横向偏差应在保证梁顶面宽度符合设计要求和梁片间缝宽度满足挡碴盖板安装要求条件下，向墩台中心两侧分配。

3、出隧道首跨架梁时的安全技术施工注意措施：

（1）、黄柏坑岭中桥首跨梁为24米梁，2#柱和3号柱位于隧道里面，因隧道顶部高度不满足架桥机横移架设边梁时的高度，根据施工现场，操作平台有必要拆时，并进行拆解，满足边梁架设时2#柱横移的距离。因隧道两侧的电缆槽高度不满足架桥机3#柱大脚边梁横移时的高度，在进行横移时，需要把3#柱的大脚拆解掉，3#柱进行倒稿工作，满足横移高度时，再进行横移。

（2）、架设第1、4片边梁时，桥机起高位居中喂梁，先把梁喂进1号柱与2#柱之间，然后1#、2#行车同时落钩，把边梁落到2#和3#垫梁石上，边梁进行支撑顶稿加固，然后把1#和2#吊梁钢丝绳进行松绑。

（3）、架桥机整机落到最低位，并进行3#柱倒稿。然后再将已落到2#和3#垫梁石的边梁进行吊梁钢丝绳的捆绑，捆绑完毕后，并将支撑顶搞进行撤离，并进行同时起钩，起到梁底支座的底部与垫梁石高差为200mm时，架桥机整机进行横移，并将边梁横移到位，进行落梁，落梁完毕后并对边梁进行支撑顶搞加固，然后方可松绑吊梁钢丝绳，进行下片梁的架设。

实施例4：

与实施例1方法相同，应用的工程实例为：

新建九景衢铁路jqjxzq-4标铺架工程中，该地区桥梁工程量较大，隧道较多，中铁六局根据隧道口短距离架梁没有施工的经验，采用bim技术进行进出隧道口架梁工况进行模拟，优化架梁施工方法，，安全正点的完成了新建九景衢铁路jqjxzq-4标铺架中进出隧道口架梁。bim施工技术用于指导进出隧道口架梁施工收到了南昌铁路局及业主的一致好评。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。