一、應(yīng)用背景
模板腳手架工程是混凝土結(jié)構(gòu)施工最基本的施工工序，直接影響工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量。目前，在大部分橋梁現(xiàn)澆段施工中，模架工程仍采用傳統(tǒng)施工工藝，缺少詳細(xì)的深化設(shè)計(jì)，以致生產(chǎn)效率低下、質(zhì)量安全問(wèn)題頻發(fā)、進(jìn)度及成本管控困難，嚴(yán)重依賴(lài)勞務(wù)分包或工人，難以進(jìn)行精細(xì)化管理。
近幾年，BIM精細(xì)化建模、模型交換共享及參數(shù)化設(shè)計(jì)等技術(shù)的日益成熟，為應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行模板腳手架深化設(shè)計(jì)提供了必要條件。通過(guò)洛陽(yáng)新伊大街、G311國(guó)道等多個(gè)項(xiàng)目實(shí)踐，使用BIM軟件結(jié)合模架布置規(guī)則，來(lái)進(jìn)行參數(shù)化的模架布置設(shè)計(jì)，確定詳細(xì)的深化設(shè)計(jì)方案，進(jìn)而對(duì)模板腳手架施工進(jìn)行精細(xì)化的管理，解決目前模架設(shè)計(jì)施工中的問(wèn)題已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。
二、重難點(diǎn)分析
☆ 策劃不易深入
項(xiàng)目策劃階段，大部分施工單位對(duì)模架部分的策劃過(guò)于簡(jiǎn)單或僅依靠習(xí)慣。工程技術(shù)及管理人員對(duì)各種模架體系不夠了解，難以進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。
☆ 現(xiàn)場(chǎng)不易管理
技術(shù)人員或工人依靠自身經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)、采購(gòu)或租賃，然后進(jìn)行加工、搭設(shè)；管理人員對(duì)工程眾多節(jié)點(diǎn)缺少過(guò)程控制，未能進(jìn)行精細(xì)化管理。
☆ 成本難以管控
現(xiàn)場(chǎng)往往存在材料管理混亂、計(jì)劃不合理、加工不當(dāng)、浪費(fèi)嚴(yán)重、常常隨意堆放、周轉(zhuǎn)利用不足等情況，以致難以進(jìn)行有效的成本管控。
三、解決方案
☆ 整體解決方案
通過(guò)BIM軟件自建族和參數(shù)化算法表達(dá)，實(shí)現(xiàn)模架的快速布置及方案調(diào)整，借助三維模架方案呈現(xiàn)，進(jìn)而精確統(tǒng)計(jì)材料、輸出關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)詳圖，解決現(xiàn)場(chǎng)模架深化設(shè)計(jì)及管控難題。
☆ 應(yīng)用目標(biāo)
☆ 應(yīng)用流程
☆ 應(yīng)用方法
對(duì)平時(shí)在應(yīng)用實(shí)施過(guò)程中遇到的問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)，匯總出針對(duì)模架工程的應(yīng)用方法，見(jiàn)下圖：
☆ 可視化設(shè)計(jì)方案
利用BIM技術(shù)對(duì)腳手架、工字鋼等進(jìn)行建模、受力分析，提前模擬設(shè)計(jì)效果，并將不易理解的草圖模型化（從圖1到圖2），方便現(xiàn)場(chǎng)施工交底。
圖1 現(xiàn)場(chǎng)討論草圖▲
圖2 腳手架方案模型▲
☆ 創(chuàng)建模型，統(tǒng)計(jì)工程量
①精確創(chuàng)建腳手架模型（圖3）
圖3 馬棚楊互通立交模架模型（局部）
②根據(jù)方案繪制出每一根立桿、水平桿和斜桿，使其腳手架型號(hào)和工程量盡量與實(shí)際施工保持一致（圖4）。
圖4 腳手架不同搭設(shè)方案區(qū)域展示
③同時(shí)，模型中的腳手架需求量也是進(jìn)行材料采購(gòu)和材料堆放的主要依據(jù)。通過(guò)分區(qū)域分型號(hào)的腳手架工程量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)（圖5），可根據(jù)實(shí)際進(jìn)度計(jì)劃，對(duì)腳手架的需求和擺放位置做到心中有數(shù)，減少腳手架材料租賃費(fèi)和二次搬運(yùn)的發(fā)生。
圖5 腳手架延樁號(hào)工程量統(tǒng)計(jì)
☆ 可調(diào)底座定位
馬鵬楊立交現(xiàn)澆部分橋梁因需跨越107國(guó)道，所以先搭設(shè)兩側(cè)跨度的橋梁。應(yīng)用BIM技術(shù)對(duì)可調(diào)底座的位置進(jìn)行定位，避免了現(xiàn)場(chǎng)模架從兩端合攏搭設(shè)出現(xiàn)錯(cuò)位的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了模架的精準(zhǔn)定位搭設(shè)。
步驟為：①據(jù)實(shí)獲取數(shù)據(jù)，根據(jù)一側(cè)已搭設(shè)腳手架距橋臺(tái)間距，得到已搭設(shè)腳手架的樁號(hào)位置，修正腳手架模型樁號(hào)（圖6）。
圖6 根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)修正腳手架模型樁號(hào)
②推測(cè)全局，根據(jù)腳手架搭設(shè)方案，推測(cè)出所有腳手架應(yīng)在的樁號(hào)位置。
③計(jì)算他側(cè)，計(jì)算出另一側(cè)腳手架距橋臺(tái)間距，提供給施工員進(jìn)行放線（圖7）。
④數(shù)據(jù)校核，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量腳手架樁號(hào)位置，確認(rèn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。
圖7 馬棚楊互通立交可調(diào)底座定位線
☆ 工字鋼排布方案
現(xiàn)場(chǎng)工字鋼尺寸為4m,但馬棚楊互通立交現(xiàn)澆橋梁梁高為拋物線變徑，若全部使用標(biāo)準(zhǔn)4m尺寸，會(huì)影響橋梁美觀，但截短后的工字鋼費(fèi)用會(huì)從租賃費(fèi)變?yōu)椴牧腺?gòu)置費(fèi)，需合理規(guī)劃工字鋼排布方案（圖8）。通過(guò)BIM技術(shù)進(jìn)行工字鋼的可視化排布，在不影響橋梁美觀的情況下，給現(xiàn)場(chǎng)提供了合理的排布方案（圖9），據(jù)統(tǒng)計(jì)本次節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)尺寸工字鋼14根。
圖8 馬棚楊互通立交工字鋼排布方案
圖9 馬棚楊互通立交工字鋼三維模型圖
四、經(jīng)濟(jì)效益分析
1、工字鋼
3米以上工字鋼可按租賃費(fèi)計(jì)算，3米以下工字鋼只能按材料費(fèi)計(jì)算，通過(guò)對(duì)方案比選優(yōu)化，少使用3米以下工字鋼14根，按照市場(chǎng)價(jià)格每根約100元計(jì)算，合計(jì)1400元。
2、桿件
通過(guò)方案優(yōu)化，節(jié)省桿件5捆，按照市場(chǎng)租賃價(jià)格每捆500元計(jì)算，合計(jì)2500元。
3、綜合工日
準(zhǔn)確計(jì)算各個(gè)區(qū)域工程量，通過(guò)減少一次運(yùn)輸少量或超量的誤差和二次搬運(yùn)來(lái)節(jié)約工期。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)節(jié)約工日約10天，按照施工經(jīng)驗(yàn)，每天工人數(shù)量3名，單價(jià)300元/人/工日；每天機(jī)械數(shù)量2臺(tái)，單價(jià)600元/臺(tái)/工日計(jì)算，合計(jì)21000元。
4、節(jié)約總計(jì)見(jiàn)下表：
五、應(yīng)用總結(jié)
通過(guò)BIM技術(shù)在橋梁模架設(shè)計(jì)施工中的應(yīng)用，既提高了腳手架搭設(shè)的管理和技術(shù)水平，又節(jié)省了腳手架材料的租賃量和二次搬運(yùn)費(fèi)用，同時(shí)三維模型也方便現(xiàn)場(chǎng)對(duì)工人進(jìn)行交底，提高了施工人員的工作效率，最終也為企業(yè)積累了腳手架的搭設(shè)數(shù)據(jù)、方案和模型模板，值得推廣應(yīng)用。
