寧波澄浪橋BIM技術施工應用

何昌連，潘淡濃

（宏潤建設集團股份有限公司，上海市 200235）

0 引言

近年來，隨著工程建造水平的不斷提升，BIM技術的普及程度也愈加廣泛。大量工程實踐顯示：BIM技術為工程建造賦予了全新的科技生命力。愈來愈多的施工單位正在將BIM技術應用在工程管控中。

本文以寧波澄浪橋為例，著重介紹了施工期間各重要節點的BIM施工模擬以及通過BIM信息平臺整合施工信息進行項目工程精細化管理。

1 工程概況

寧波澄浪橋橫跨奉化江，是連接海曙、江東、鄞州區的重要交通要道。橋梁總長約446 m，其中主主橋梁體長度為183 m，主拱跨徑為175 m；主橋結構形式為斜橋布置的中承式鋼箱拱橋，引橋采用預應力混凝土連續箱梁。主橋標準橫斷面總寬為33.5 m，引橋標準橫斷面總寬為28.5 m，道路設置為雙向六車道。主橋效果圖見圖1。

圖1 澄浪橋效果圖

2 工程特點、難點

2.1 交通組織復雜

澄浪橋引橋4～6號墩現澆箱梁跨越現狀江東南路，此處引橋施工時，在江東南路與桃源街交叉口處需設置門洞支架，門洞限高3.5 m，以保證道路暢通；現狀桃源街道路總寬度為38 m，為雙向四車道，車流量大、行人多，且施工期間需占用半幅道路進行南北分幅封閉施工，交通組織復雜，保通要求高，安全隱患大。

2.2 構件節點復雜，加工困難

主橋結構為中承式無風撐鋼箱拱肋拱橋，主拱橫橋向布置為兩片拱肋；主拱拱肋采用矩形封閉鋼箱形拱肋，并在主拱跨徑1/4點附近由1個封閉鋼箱分叉為2個封閉鋼箱，2個鋼箱拱肋之間設置鋼桁架進行支撐連接。拱肋結構復雜，空間異形構件多，施工期間構件制作難度大。

2.3 鋼拱肋噸位重，安裝難度大

主拱肋豎直方向失高25 m，跨徑為175 m，矢跨比1/7，拱軸線為多段圓弧線擬合而成。主要截面尺寸為跨中截面高2.5 m，頂寬3 m，底寬3.42 m，總重約1 500 t，共劃分為48個節段進行吊裝拼接施工，單個節段最大重量為51 t；澄浪橋橋面寬，構件較多，尺寸大、噸位重，水上作業拼裝危險性較大，鋼拱安裝風險高。

2.4 精細化管理目標要求高

澄浪橋項目為寧波市重點工程，項目工期緊、任務重，施工工藝復雜，質量、安全文明施工要求高；在項目開工之前就定下了無重大安全事故、創省級文明工地、確保錢江杯（爭創魯班獎）的管理目標；故在整個項目實施過程中，就對項目的管理提出了較高的要求，若不利用BIM技術進行精細化管理就很難保證項目的既定目標得以實現。

3 工程重難點BIM應用[1,2]

3.1 交通組織方案優化

澄浪橋項目地處中心城區，引橋施工階段對周邊交通影響顯著。在工程順利推進的同時，應保證周邊居民的通行安全。施工環境要素對施工質量也有著很大的影響,在有限的空間內，合理安排支架、圍擋、門洞范圍和交通指示標牌等施工要素,既能保證交通通行安全,同時又最大限度減少對施工質量的影響,是我們需要解決的問題。

BIM團隊考慮到現場情況的復雜性，利用BIM技術，基于IFC標準建立了澄浪橋BIM模型，利用參數化的BIM場景模型結合CarSim與Vissim軟件對微觀的車輛通行情況和宏觀的交通流量進行了三階段模擬：即門洞支架搭設階段，箱梁施工階段，門洞支架拆除階段，見圖2。根據模擬出來的情況給出了一個宏觀的交通流量控制的方案。然后又經過結合BIM模型仿真計算得出轉彎半徑，從而合理劃定了門洞支架搭設的范圍，以及圍擋范圍，驗證并優化引橋門洞支架搭設方案，見圖3。

圖2 早、晚高峰交通流量仿真分析示意圖

圖3 門洞示意圖

3.2 異形構件制作

澄浪橋拱肋的預制加工是質量控制的重點，拱肋的預制加工在于拱肋模型的精確度，為此施工單位BIM小組依據設計院提供的設計圖紙建立三維模型，見圖4，基于BIM可視化及參數化的特點在三維模型中調整各項參數，進行預拼裝，當發現階段尺寸有誤或預拱度不符時，及時調整相應參數，直至完整拼裝，調整后的BIM模型自動生成完整的預制加工圖，加工廠收到加工圖紙后進行工廠化加工，最后將預制好的構件送至施工現場安裝。

圖4 拱肋節點圖

3.3 鋼拱肋安裝施工模擬

澄浪橋施工工藝復雜，拱肋施工又是施工過程中質量和安全控制的重難點。橋梁在吊裝施工過程中，受空間結構、空間位置的限制及構件體積大、質量重、施工機械的交叉等因素的影響，主要存在以下幾個難點:（1）大體積預制構件吊裝過程是否會與周圍實體發生碰撞；（2）在施工過程中汽車吊的參數是否滿足安裝要求；（3）拱肋分段多,預制構件的運輸路線、進場安排與吊裝工序是否合理。如何形成安全可靠的施工方案，這是項目的參建方關心的一個問題。利用BIM技術，依據平面二維圖紙建立拱肋安裝三維模型，綜合考慮空間結構、空間位置及施工機械等影響因素，形成參數化施工場景模型。基于時間維度建立起來的真實的4D精細化施工模擬對施工質量、安全管理起到很好的支撐作用，優化施工組織方案，保證整體施工過程安全，減少施工安全事故，降低施工風險。

澄浪橋拱肋分段多，安裝難度大。下游有通航凈高限制，要保證通航要求。采用“先梁后拱”的施工工藝，利用兩臺汽車吊上橋抬吊安裝拱肋，由兩端向跨中對稱安裝，見圖5。

3.4 精細化管理

3.4.1 施工圖紙三維校核

采用Autodesk公司Revit2016軟件作為BIM建模的軟件平臺進行三維建模，發現施工圖上部分鋼梁標高超過鋪裝層標高，此外還有集水槽與加勁肋相互沖突，雨水管與電力管相互碰撞等問題，見圖6。提前發現設計圖紙的“錯、漏、碰、缺”等問題，反饋給設計進行設計變更，避免返工、節約施工工期。

圖5 拱肋施工工藝示意圖

圖6 雨水管與電力管碰撞示意圖

3.4.2 施工進度模擬

澄浪橋項目將二維施工進度計劃與BIM進行整合，以四維的形式直觀地呈現在人們眼前，見圖7，讓項目管理人員可以清晰地了解整個工程進度安排，并及時發現每個環節的重點、難點，方便制訂并完善合理可行的進度計劃，保證整個項目實施過程中人力、材料、機械安排的合理性。

圖7 施工進度模擬圖

3.4.3 施工管理平臺

BIM項目團隊，結合項目管理的需要，在Revit和Navisworks可擴展接口基礎上，開發了澄浪橋BIM應用信息平臺，見圖8，實現了項目各方的過程管理信息、質量信息、監理信息等與BIM模型的有效整合。整個平臺的應用為澄浪橋的施工質量和安全施工起到了很好的支撐作用，為施工期間資料的追溯和查詢提供了保障，極大得提升了施工管理的效率，見圖9。

圖8 BIM應用平臺示意圖

圖9 澄浪橋構件信息示意圖

4 結語

BIM技術在澄浪橋施工管理過程中應用實現了橋梁工程的信息化管理，大大提高了施工效率，節約了時間和成本，對橋梁施工管理具有重要意義。

（1）通過BIM三維信息模型，對建筑、結構、管線等進行碰撞檢查，檢測建筑空間與結構及管線之間有無功能沖突，圖紙的錯誤大大減少，提高了施工圖紙量。

（2）基于BIM進行Navisworks動態施工模擬，對施工進度、施工方案優化，并利用模型進行施工交底，基本實現了虛擬輔助施工的功能。進行交通模擬分析，實現對宏觀、微觀交通的控制。借助BIM技術對施工現場的管理進行模擬，實現了合理調配各種建筑材料、施工設備以及相關人員等建設資源，進行施工計劃編制并優化工作流程。

（3）建立橋梁信息管理平臺，為保證BIM技術在項目施工階段切實應用，BIM團隊及時采集和輸入施工各階段相關信息數據，實現了BIM技術信息集成、施工信息記錄、進度管理、輔助工程量統計等功能，為后期澄浪橋運維階段提供了可靠的信息依據。