大型鋼管拱橋施工過程中BIM技術的應用

陶雙龍，李林

（1.安徽建工集團有限公司，安徽 合肥 230022；2.安徽省公路橋梁工程有限公司，安徽 合肥 230025）

1 前言

當前，國際上新興的BIM(building informationmodel，建筑信息模型)技術已成為建設領域信息技術的研究和應用熱點，BIM的應用價值已經得到政府的高度關注和行業的普遍認可。

BIM技術的應用在世界范圍內呈現出較為顯著的增長趨勢，根據Dodge Data&Analytics公司在2017年所發布的《基礎設施BIM應用的商業價值》報告，從2015年到2017年，高度BIM應用者（超過半數的項目應用BIM）的比例已從2015年的20%增長到2017年的52%。本文結合公司實際項目，為盡快讓BIM技術“落地”于項目、服務于項目，公司專門在此項目成立BIM技術小組，立足打造公司BIM技術示范項目。結合實際，闡述了大型鋼管拱橋施工過程中BIM技術的應用。

2 項目概況

本項目為橋梁加寬工程，設計加寬橋長578m，主橋為152m下承式鋼管混凝土系桿拱橋，矢跨比1/4,主拱拱軸線為懸鏈線，懸鏈系數1.5，主橋橋寬23.2m，引橋均為小箱梁結構，主、引橋均采用鉆孔灌注樁基礎。主要施工內容包括：道路、跨河橋梁一座、排水、綠化、照明、交通設施等，計劃工期24個月，合同造價1.008億元。

3 團隊建設及軟件使用

根據項目實施進展情況，項目部建立了專門的BIM應用部門，由項目總工直接領導，同時為工程部和物機部配備專項應用人員和軟硬件設備，具體負責大橋BIM綜合應用的實施工作。明確了開展施工階段BIM應用價值點、BIM應用系列標準、施工階段BIM模型創建、BIM模型應用等方面目標。

本次在項目BIM實施應用使用了AutoCAD2014（制圖軟件）、Revit 2017（模型制作）、Navisworks2017（施工模擬）、Civil 3D2015(地形制作）、Fuzor2017(虛擬現實）、3D MAX2014（動畫制作）等6款軟件，通過各軟件的協同作業，達到BIM技術應用要求。

4 主要應用點

4.1 圖紙復核

基于BIM軟件的明細表審圖應用，利用BIM技術對圖紙進行審核，提高了審圖效率和質量，有利于減少返工和及時變更。通過Rrevit軟件復核了引橋下部結構的坐標高程，模型建立后，可以查詢模型上每一個部位的坐標及高程，通過各構件的相對位置，直觀的以立體影視模式復核坐標準確性，大大減少了坐標復核的工作量,也為現場的測量工作減小了計算工作量，提高了效率。

4.2 場地布置

通過三維地形數據分析與BIM模型的三維數據結合，提前模擬施工場地并進行布置謀劃，利用已經建立好的BIM模型對施工平面組織、材料堆場、現場臨時建筑及運輸通道等進行場地布置虛擬策劃，調整建筑機械（塔吊、施工電梯）等合理布置位置，校驗施工現場場平布置圖，為項目實施策劃及施工組織設計的編制工作提供科學參考，讓編制內容更加的科學合理、可視可查，使得場地規劃更加合理可行，減少建造返工。

圖1 對橋面板標高符合

圖2 利用軟件自動生成工程量明細表

圖3 拌合站規劃效果

圖4 項目部規劃效果

4.3 重點施工方案模擬

4.3.1 鋼縱梁安裝模擬

圖5 拱肋安裝方案模擬

圖6 現場拱肋安裝

因受本項目橋梁西側原有老橋影響，項目部采用的110t浮吊在作業時只能從東側進行主橋支架及鋼縱梁安裝?？紤]到河道通航要求，110t浮吊每天只能在上下午各施工4h，如果在此期間出現某一段鋼縱梁安裝不能及時完成，或者安裝的鋼縱梁不能及時準確就位鎖定，將影響及時通航而造成不良社會影響。為此，項目部周密策劃，BIM小組通過BIM三維模型以立體、全方位、影視模式，反復多次演示鋼縱梁安裝吊裝過程的各個相關細節及浮吊行走路線，并不斷加以優化，最終確定該施工方案中的合理工序及吊裝關鍵點，實現了各節段鋼縱梁安裝順利、如期完成。

4.3.2 拱肋安裝模擬

根據主橋專項施工方案，精確利用BIM軟件繪制專項方案中的支架、桁架、機械，等比例真實模擬現場拱肋吊裝空間位置，時間順序，解決了平面圖無法展現機械的吊裝空間，很直觀的解決了專家組在對方案論證時提出的無法斷定拱肋支架間距是否滿足吊裝空間的問題。

4.4 輔助技術交底

基于Revit軟件模型的創建，編制了3D作業指導書。利用BIM技術將文字交底內容利用施工動畫展示出來，交底過程中反復討論，使得交底更直觀，更易于接受，解決了傳統作業指導書、技術交底文字難懂，甚至與與實際交底脫節等問題。

圖7 3D作業指導書

4.5 方案優化

由于設計院設計圖紙只給出一種橋梁鋼結構的涂裝顏色，對于建成后橋梁的整體外觀效果不能更多的對比。特別是后期業主要求對橋梁鋼結構涂裝顏色進行更改，同時還要與橋梁周邊環境相適應，更加和諧美觀。項目部BIM小組通過BIM軟件種的Fuzor軟件，建立橋梁整體模型后，利用軟件渲染功能給出多種顏色效果圖，給業主提供了三套拱肋與鋼梁的涂裝顏色搭配方案，最終選擇了最佳顏色涂裝方案，縮短了工期。

4.6 基于BIM4D管控

基于BIM技術進行施工進度管理，首先，依據BIM技術的優勢，集成BIM施工進度管理流程之中，形成優化后的進度管理流程圖；然后，應用BIM模擬技術將每一個施工環節的先行狀態模擬出來，結合現場實際經驗進行進度計劃的編制，涉及總進度計劃、二級進度計劃、周進度計劃、每日進度計劃4個層次。在施工階段，將施工進度計劃整合進施工圖BIM模型，形成4D施工模型，模擬項目整體施工進度安排，對工程實際施工進度情況與虛擬進度情況進行對比分析，檢查與分析施工工序銜接及進度計劃合理性，并借助施工管理平臺進行項目施工進度管理，切實提供施工管理質量與水平。

5 小結

通過在特大型鋼管拱橋張的BIM應用，讓BI技術在公司成功“落地”，為BIM技術推廣應用提供經驗分享。在項目應用過程中，通過系統培訓和實施應用，培養了一批BIM應用人才，為公司以后推廣BIM技術做好人才儲備。BIM技術的應用，使得項目與業主、監理等單位的溝通更加便捷、高效，展示了公司在該方面的實力，提升了在該地區的競爭力。

BIM應用前期投入相比傳統方式較大，包括設計BIM建模、團隊組建、軟硬件配備等等。但隨著項目應用的深入，BIM方式的綜合效益開始突顯。