BIM 技術在市政高架橋施工中的研究與應用

劉元兵

（中國電建市政建設集團有限公司，山東 威海 264204）

1 工程概況

熱電廠高架橋工程是采用異型蓋梁的市政高架橋梁。主要施工內容有雙柱式橋墩、兩側懸挑9.45 米的蓋梁、8*30米簡支預制小箱梁、橋面鋪裝、伸縮縫、支座、防撞欄桿、橋面排水等。

該項目墩高≤15m 的墩柱和蓋梁采用現澆結構，簡支小箱梁采用預制工藝施工，其中箱梁最大起吊重量為126t。由于作業空間有限，蓋梁支架采用鋼筒柱支撐工字鋼結構，鋼筒柱頂部設置沙箱，主梁雙拼40b 工字鋼，箱梁架設通過采用180 噸40 米跨架橋機將箱梁放置在橋臺及橋墩上的抗震擋塊之間并進行連接，形成整體橋梁結構。[1]

2 工程重難點

該項目中大懸臂預應力蓋梁是施工重難點之一。主橋結構與南側邊坡防護共同施工，主橋橋面與熱電廠現狀地面高差近40m。工程實施難點如下:（1）工期短;（2）場地狹小且交叉施工;（3）與居民區最小距離25 米;（4）大懸臂蓋梁支撐體系搭設難度大;（5）每片箱梁尺寸各不相同，預制難度大（6）單片箱梁吊裝質量大，施工安全風險高。

3 BIM 技術應用

將BIM 技術應用于該項目，施工中由BIM 應用人員將3D 模型、工程量及4D/5D 模型數據上傳至施工管理平臺，通過BIM 管理平臺對進度、成本、質量、安全進行有效管理。

3.1 BIM 模型管理

3.1.1 地形采集

傳統三維建模一般只有施工主體本身，在施工環境復雜的市政項目中，單獨的模型不能指導施工。該項目利用無人機對周邊環境進行地形采集，處理采集數據后，和主體模型一起導入平臺中，生成空間信息、靜態屬性和動態信息，為各項方案的制作提供依據。[2-3]

3.1.2 模型建立（見圖1）

圖1 模型建立

按照工程整體CAD 圖進行定位，相關數據對應圖紙內參數，將Revit 等軟件建好的模型導入BIM 管理平臺，再將處理過的地形數據導入管理平臺中，與主體模型融為一體，使施工情況一目了然。

3.2 施工管理應用

3.2.1 構件參數查看

BIM 平臺中的三維模型可進行旋轉、縮放及漫游。由于已提前導入相關數據，點擊具體模型時會顯示模型代表構件的相關信息、參數。

3.2.2 與周邊交叉作業指導

由于施工現場作業環境有限，且與橋下邊坡防護同時施工，現狀邊坡防護對主橋施工造成影響。在已建好的BIM模型中，根據實際地形模型，編制對應施工方案，可最大程度還原現場真實程度，在準確地形上模擬主橋及邊坡防護施工布置。

3.2.3 施工方案模擬

熱電廠高架橋項目中施工場地有限、施工結構復雜，施工時需考慮交通疏解、機械設備站位、箱梁吊裝順序、支架結構穩定性等因素。通過BIM 模型比對方案，選出最理想的支架搭設方案，并繼續進行施工模擬，反復優化方案（施工工況模擬如圖2-3 所示）。[4]

圖2 施工工況模擬

3.2.4 技術交底

針對現場復雜的施工環節，制作對應動畫，輔助現場作業人員進行施工和技術交底工作，便于一線施工人員準確理解施工工序和作業要求，使復雜工藝流程變得通俗易懂。

3.2.5 熱電廠冷卻塔與新建橋梁對應關系模擬

利用Revit 建立主橋及附近熱電廠冷卻塔的模型，能直觀看出冷卻塔對橋梁施工的影響，通過分析冷卻塔和主體模型相對位置，為施工方案的制定與優化提供依據。

3.2.6 預制構件管理

由于該項目采用簡支預制小箱梁，預制體量大且每片箱梁尺寸各不相同，需根據現場施工進度制定預制箱梁的施工順序，預制箱梁制作與出場需大量人員進行統計，操作繁瑣。為使預制箱梁實現可視化管理，項目部利用BIM技術結合微信客戶端，通過預制箱梁月度計劃制定及統計功能，進行計劃生產量與實際生產量的對比，同時通過臺座管理模塊，有序管理預制臺座和存放臺座，使預制場狀況一目了然。[5]

3.3 進度管理應用

在傳統BIM 平臺基礎上，通過微信或小程序管控施工進度?，F場人員根據工程進度，每日在微信上填報工程量、消耗材料、當日機械和人員情況。

根據計劃進度和接收到的實際進度，平臺可分析現場進度，找出滯后節點，以便確定解決方案。

3.4 安全質量管理應用

本項目采用微信群實現安全質量管理。現場巡查發現安全問題和質量問題后，打開微信拍照取證，并填寫相關內容，如問題描述、整改要求、經辦人員、問題嚴重性等，填完后進行發送。現場負責人收到整改消息后，可選擇相應人員進行整改，整改完成后，負責人會收到整改完成通知。

3.5 物資機械管理應用

3.5.1 物資材料管理

平臺中錄入所需材料庫，并關聯進度計劃，進度計劃的填報可直接調用本地材料庫。平臺可統計收發材料，預警庫存不足的材料。

3.5.2 機械設備管理

與材料管理一樣，平臺內錄入建設該項目所需的機械庫，并關聯進度計劃，進度計劃的填報可直接調用本地機械庫，還可管理機械狀態、進出場時間。

3.6 視頻監控應用

利用BIM 平臺對接現場監控系統，實現平臺直接查看模型對應位置的實時狀態，項目部通過計算機客戶端、手機端與BIM 平臺相連，能直接在計算機、手機上查看現場狀態，且移動端可在任何地方操作攝像頭，對違規或危險情況進行截圖或攝像，方便項目部實時掌控現場情況。[6]

3.7 二維碼應用

將該項目的管理人員信息、現場作業人員信息、機械信息錄入系統后臺中，自動生成相應人員信息、機械信息二維碼，再將相應二維碼進行打印、粘貼。管理人員可通過微信掃描二維碼，得知相應人員信息、機械基本信息、檢查記錄。

4 BIM 技術應用中的障礙及改進方向

1.任務進度管理作為BIM 輔助管理的重要部分，可系統化查看、統計實際工程進度和計劃進度，并進行相應分析。但因工程業務較繁忙，導致錄入實際進度存在滯后現象，不能及時反映實際情況，所以設立專職人員，優化任務進度，有效改善該情況。

2.該項目工程體量較大、周邊建筑物眾多，因此使用傾斜攝影技術，獲得高質量的周邊環境模型，整體效果好，但存在以下問題:（1）由于模型較大，前期模型建立用時較長，從而對BIM 平臺的使用有一定影響;（2）高質量的傾斜攝影模型對硬件設備要求很高，往往需要更新替換臺式機滿足使用要求。所以需提前做好硬件準備制作項目模型，不影響正常開展BIM 工作。[7-8]

3.相比住宅等傳統建筑，橋梁建設過程中涉及的人員和流程更復雜，導致BIM 技術落地困難。以預制構件信息化管理為例，二維碼張貼、掃碼流程涉及預制場、設備物資部、工程技術部等部門，每個參與方必須正確履行掃碼流程，才能實現橋梁預制構件信息化管理。因此，BIM 技術在大型橋梁項目中的落地實施，企業除積極吸納先進技術外，還需逐步變革管理流程與模式。

4.目前橋梁建設過程中的各監測數據尚未接入系統中。將來可考慮將各監測、監控數據集成至數據中心，并結合BIM 技術，形成信息集成優勢，進一步提高橋梁建設的安全管理水平。[9]

5 結語

本文依托大連路東延項目BIM 技術應用實例，通過總結BIM 技術在施工階段的應用成果和不足，分析需提高行業領域整體應用水平的建議，并期望BIM 技術在大連路東延項目的應用成果能提高行業領域應用水平。在今后的城市高架橋施工過程中，應加強對BIM 技術關鍵環節與重點要素的重視程度，并注重具體措施與方法的科學性。