BIM技术在智能高铁预制梁场管理的应用研究

BIM技术在智能高铁预制梁场管理的应用研究

常亮

中交一公局第三工程有限公司 北京 101100

摘要：在改革开放的新时期，我国的综合国力在不断的提升，社会在不断的进步，针对当前高速铁路预制梁场的生产管理模式不能满足多维信息共享与管理的情况，提出一种基于BIM技术的智能高铁预制梁场管理的应用方法。提出基于BIM技术的智能高铁预制梁场管理平台的总体框架、技术架构和功能应用架构，介绍该平台的试点运行情况，并对未来智能高铁预制梁场管理平台的发展要点进行展望。

关键词：BIM技术；智能梁场；预制梁；高速铁路

引言

近些年我国经济技术高速发展，综合国力显著提高，随着国家基础建设步伐的加快，对铁路施工的投资也越来越大，混凝土作为施工建设最主要的基础材料之一，其性能品质成为关键，以耐久性为特点的高性能混凝土就是在这种高标准、高要求的前提下应用而生的，因此如何把好高性能混凝土的质量关尤为重要。

1总体框架

高铁预制梁场管理是铁路工程建设管理的重要组成部分，基于平台运用信息化、BIM等技术手段，建立高铁梁场全过程控制和管理的综合管理平台，有效关联集成拌和站、实验室、自动张拉、自动压浆、自动静载相关数据，为梁场生产管理辅助决策智能化提供支撑。高铁预制梁场的智能化是基于以BIM技术为核心的各类智能化信息技术的，其实现需要集合构架、系统、应用、管理和优化为一体，发挥感知、分析和决策的综合智慧能力，形成人、梁场和环境相互协调的综合体。智能高铁预制梁场为铁路桥梁建设提供服务，将相关业务过程、数据和成果进行全方位的管理，在信息安全规范体系和数据编码体系的支撑与保障下，形成感知层、网络及基础设施层、数据层和应用层的多层级框架（见图1）：（1）感知层。利用电子标签、RFID射频设备、GPS定位设备、手持读入设备和视频监控等终端设备，通过“人工+自动”的方式，实现动态智能化识别、感知、定位、跟踪、采集、监控和管理梁场生产全过程，为梁场管理提供实时、准确的数据来源。（2）网络及基础设施层。采用无线传输技术、移动通信技术、虚拟专用网技术和移动互联技术等数据传输技术，为梁场的智能管理提供数据传输通道，通过移动终端、固定终端等设备随地随时获取相关数据、声音、视频和报警消息，同时保证实现应急突发信息的上下行数据传输。（3）数据层。基于铁路工程管理平台的数据、BIM模型库的模型数据，通过计算机软硬件技术的数据收集、存储和分析，实现对梁场生产全过程的3D—4D—5D的BIM数据的建构、组织、定位、分类、编码、检索、更新及维护等。（4）应用层。围绕梁场的设计、原材料进场验收和运架生产（钢筋绑扎—组装模板—混凝土浇筑—拆模—养护—张拉—压浆封锚等）全过程，对原材料和构配件管理、试验管理、生产管理、安全质量管理以及运架管理等提供信息化、智能化应用支撑。智能高铁预制梁场管理平台的总体框架是在信息安全规范和统一的数据编码体系的保障下实现的，梁场的标准体系构建一方面统筹考虑梁场各个生产要素（人、物、事）信息及其交互关系的集合，另一方面考虑BIM作为一种数字信息应用载体，其标准规范为保障各个环节间信息的高效流转和利用提供了标准依据。在梁场生产过程的信息流转和共享的过程中，通过信息安全规范体系建立的信息安全管理制度等，可以更好地促进目标要素实现，以保障建造信息的安全和共享。

2BIM技术在智能高铁预制梁场管理的应用

2.1太阳能智慧照明技术

利用现有光伏科技，在厂区范围内照明采用太阳能照明，节约能源，充分体现绿色、节能、环保工地的要求。同时使用远程照明控制技术，设置灯光开启时间及时长，从而达到提高能源利用率，实现自动控制功能。太阳能智慧照明系统解决了厂区尤其是特殊区域的照明布线问题，在保证良好照明环境的同时从源头上解决了照明能耗高的问题；通过使用高光效长寿命LED灯具，降低了对照明设备的维护成本及管理成本，改善了传统的照明环境；通过智慧照明系统改善了照明管理环境，使管理者更方便的做到照明的数字化、精细化管理。

2.2梁场生产管理信息系统应用

为更好地指导现场施工生产，自行研发了生产管理系统，该系统以计划管理和作业工序管理为主线，依托高清视频监控设施、ＲFID无线射频技术、二维码、BIM等先进的信息技术，集成预应力自动张拉系统及自动喷淋养护系统，通过大数据集成，系统集成拌和站信息数据、试验室信息数据、预应力自动张拉数据及自动喷淋养护信息，实现数据的自动采集、统计、分析及预警，按管理层级共享数据资源，实现管理信息化。该系统突出了进度管理、安全质量、物料管理、工序管理等四大核心管理内容。1)进度管理。进度管理以生产计划管理和实际进度对比分析为主线，通过工序管理ＲFID技术，实现实际进度自动采集和对比分析，确保制梁计划的实现。2)安全质量管理。设置安全质量视频监控系统和特殊作业人员管理系统。在关键工序和重要场地安装高清视频系统，实时监控现场作业安全质量控制点，做到细节管控;建立特种设备和特殊作业人员查询和上岗状态查询系统，特殊作业人员通过持卡上岗，保证人、机对应一致。3)物料管理。与现有物资管理系统实现无缝对接，从进场统计、消耗统计及库存统计三方面，建立理论数量和实际用量的统计、分析及预警功能。

2.3原材料的选择

按冬期施工混凝土要求优选各种原材料，砂石料要在进入冬期前进场、筛选完毕，保持干燥状态。在晚上和雨雪天气对砂、石料料仓内的骨料再用蓬布覆盖，使漂浮的雨雪不进入料堆，确保骨料中不积水、不带有冰雪和冻块。白天出太阳时，掀开塑料布通风，并可用装载机对当天所需用量进行翻晒。各种原材料必须具有出厂合格证书，并按有关项目、批次规定，严格实施进场检验。水泥采用强度等级不低于42.5级的低碱硅酸盐或底碱普通硅酸盐水泥，细骨料采用硬质洁净的天然砂，细度模数为2.6~3.0，含泥量不大于2.0%。粗骨料为坚硬耐久的碎石，压碎指标不应大于8%，粒径应为5~20mm，含泥量不应大于0.5%，针片状不应大于5%。选用骨料还应在试生产进行碱活性试验。外加剂为聚羧酸高效减水剂，氯离子含量不大于0.1%。混凝土矿物活性掺合料（1级粉煤灰、磨细矿粉），其中粉煤灰需水量比不应大于100%，磨细矿粉比表面积大于450㎡/Kg。以上具体规定应符合《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》和《客专预砼预制梁暂行技术条件》的规定。

2.4箱梁预应力自动张拉系统应用

梁场预应力张拉采用第三代自动张拉系统，相较于前两代，具有数据实时回传、张拉力自动控制、不同步率自动调整、持荷时间自动补压等特点。该系统一套4台张拉设备，通过1台主机控制3台从机进行张拉，在千斤顶上安装力值传感器及位移传感器，根据位移传感器实时回传的数据进行实时计算，按照计算结果实时调整每个泵站给油的快慢，保证四点同步对称张拉。张拉完成后张拉数据实时回传、实时导出。

结语

通过梁场生产管理信息系统、梁场设备物联网信息系统、BIM+航拍倾斜摄影技术、箱梁预应力自动张拉系统、箱梁静载试验自动控制系统、太阳能智慧照明信息系统、箱梁自动喷淋养护工艺等信息化、智能化在高铁预制梁场中的创新应用，取得了较好的社会经济效果，但是在今后的实践中还需继续改进和优化，尤其是BIM技术在预制梁场中的应用，还有待进一步的研究和创新。

参考文献

[1] 郝蕊.  BIM技术在铁路工程建设质量监测方面的应用探讨[C]. 重庆：第十一届中国智能交通年会，2016 .

[2] 曾波，朱洁，杨文博，等.  BIM技术在大型城市综合体工程智能建造中的应用[J]. 建筑施工，2017(6)：903-905.