BIM技術在市政高架橋施工中的研究與應用

劉元兵

摘 要 隨著我國城市化進程的加速，城市道路快速化改造的建設項目越來越多。道路改造中的高架橋多位于主干道交匯處，具有交通繁忙、場地狹小、工期短、地下構筑物多、安全風險高等特點。在城市高架橋施工中引入BIM技術具有十分重要的意義。本文以威海市大連路東延工程熱電廠高架橋為例，根據施工階段應用BIM技術的實踐，總結BIM技術的應用成果，并結合橋梁工程領域BIM技術應用現狀，提出在橋梁工程施工過程中應用BIM技術的建議。

關鍵詞 BIM技術 市政工程 高架橋梁施工

中圖分類號：TU3;U443 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2021）06-0013-03

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）

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]

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?，F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?，F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。

參考文獻：

[1] 范安全，王玉偉，朱若愚，等.BIM技術在浪灘坡特大橋施工中的應用[J].施工技術，2020，49（02）：115-118.

[2] 王偉.永寧黃河公路大橋主橋設計中的BIM應用探析[J].中國勘察設計，2017（01）：80-82.

[3] 喻江武，雷瑜，宋超林，等.基于BIM的內羅畢國家公園特大橋施工管理系統研究[J].施工技術，2019，48（11）：1-5.

[4] 朱奕蓓，程耀東，朱志峰.BIM技術在鋼桁架加勁PC連續箱梁橋中的應用研究[J].山西建筑，2017，43（02）：179-180.

[5] 陳永高，單豪良.長江公鐵斜拉橋BIM模擬與計算分析[J].山東農業大學學報（自然科學版），2016，47（06）：894-899.

[6] 張建平，李丁，林佳瑞，等.BIM在工程施工中的應用[J].施工技術，2012，41（16）：18-21.

[7] 周明科，張鑫，張波，等.基于BIM技術的城市軌道交通工程風險識別方法研究[J].施工技術，2019，48（03）：107-110.

[8] 孫宏志.基于BIM技術的高架橋工程施工中應用研究[J].四川水泥，2016（06）：312.

[9] 張忻.BIM在高架橋管養項目中的應用[D].成都：西南交通大學，2015.