大型鋼管拱橋施工過程中BIM技術(shù)的應(yīng)用

陶雙龍，李林

（1.安徽建工集團(tuán)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(dāng)前，國際上新興的BIM(building informationmodel，建筑信息模型)技術(shù)已成為建設(shè)領(lǐng)域信息技術(shù)的研究和應(yīng)用熱點(diǎn)，BIM的應(yīng)用價(jià)值已經(jīng)得到政府的高度關(guān)注和行業(yè)的普遍認(rèn)可。

BIM技術(shù)的應(yīng)用在世界范圍內(nèi)呈現(xiàn)出較為顯著的增長趨勢，根據(jù)Dodge Data&Analytics公司在2017年所發(fā)布的《基礎(chǔ)設(shè)施BIM應(yīng)用的商業(yè)價(jià)值》報(bào)告，從2015年到2017年，高度BIM應(yīng)用者（超過半數(shù)的項(xiàng)目應(yīng)用BIM）的比例已從2015年的20%增長到2017年的52%。本文結(jié)合公司實(shí)際項(xiàng)目，為盡快讓BIM技術(shù)“落地”于項(xiàng)目、服務(wù)于項(xiàng)目，公司專門在此項(xiàng)目成立BIM技術(shù)小組，立足打造公司BIM技術(shù)示范項(xiàng)目。結(jié)合實(shí)際，闡述了大型鋼管拱橋施工過程中BIM技術(shù)的應(yīng)用。

2 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目為橋梁加寬工程，設(shè)計(jì)加寬橋長578m，主橋?yàn)?52m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(shù)1.5，主橋橋?qū)?3.2m，引橋均為小箱梁結(jié)構(gòu)，主、引橋均采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。主要施工內(nèi)容包括：道路、跨河橋梁一座、排水、綠化、照明、交通設(shè)施等，計(jì)劃工期24個(gè)月，合同造價(jià)1.008億元。

3 團(tuán)隊(duì)建設(shè)及軟件使用

根據(jù)項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)展情況，項(xiàng)目部建立了專門的BIM應(yīng)用部門，由項(xiàng)目總工直接領(lǐng)導(dǎo)，同時(shí)為工程部和物機(jī)部配備專項(xiàng)應(yīng)用人員和軟硬件設(shè)備，具體負(fù)責(zé)大橋BIM綜合應(yīng)用的實(shí)施工作。明確了開展施工階段BIM應(yīng)用價(jià)值點(diǎn)、BIM應(yīng)用系列標(biāo)準(zhǔn)、施工階段BIM模型創(chuàng)建、BIM模型應(yīng)用等方面目標(biāo)。

本次在項(xiàng)目BIM實(shí)施應(yīng)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(xiàn)實(shí)）、3D MAX2014（動(dòng)畫制作）等6款軟件，通過各軟件的協(xié)同作業(yè)，達(dá)到BIM技術(shù)應(yīng)用要求。

4 主要應(yīng)用點(diǎn)

4.1 圖紙復(fù)核

基于BIM軟件的明細(xì)表審圖應(yīng)用，利用BIM技術(shù)對圖紙進(jìn)行審核，提高了審圖效率和質(zhì)量，有利于減少返工和及時(shí)變更。通過Rrevit軟件復(fù)核了引橋下部結(jié)構(gòu)的坐標(biāo)高程，模型建立后，可以查詢模型上每一個(gè)部位的坐標(biāo)及高程，通過各構(gòu)件的相對位置，直觀的以立體影視模式復(fù)核坐標(biāo)準(zhǔn)確性，大大減少了坐標(biāo)復(fù)核的工作量,也為現(xiàn)場的測量工作減小了計(jì)算工作量，提高了效率。

4.2 場地布置

通過三維地形數(shù)據(jù)分析與BIM模型的三維數(shù)據(jù)結(jié)合，提前模擬施工場地并進(jìn)行布置謀劃，利用已經(jīng)建立好的BIM模型對施工平面組織、材料堆場、現(xiàn)場臨時(shí)建筑及運(yùn)輸通道等進(jìn)行場地布置虛擬策劃，調(diào)整建筑機(jī)械（塔吊、施工電梯）等合理布置位置，校驗(yàn)施工現(xiàn)場場平布置圖，為項(xiàng)目實(shí)施策劃及施工組織設(shè)計(jì)的編制工作提供科學(xué)參考，讓編制內(nèi)容更加的科學(xué)合理、可視可查，使得場地規(guī)劃更加合理可行，減少建造返工。

圖1 對橋面板標(biāo)高符合

圖2 利用軟件自動(dòng)生成工程量明細(xì)表

圖3 拌合站規(guī)劃效果

圖4 項(xiàng)目部規(guī)劃效果

4.3 重點(diǎn)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(xiàn)場拱肋安裝

因受本項(xiàng)目橋梁西側(cè)原有老橋影響，項(xiàng)目部采用的110t浮吊在作業(yè)時(shí)只能從東側(cè)進(jìn)行主橋支架及鋼縱梁安裝。考慮到河道通航要求，110t浮吊每天只能在上下午各施工4h，如果在此期間出現(xiàn)某一段鋼縱梁安裝不能及時(shí)完成，或者安裝的鋼縱梁不能及時(shí)準(zhǔn)確就位鎖定，將影響及時(shí)通航而造成不良社會(huì)影響。為此，項(xiàng)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(fù)多次演示鋼縱梁安裝吊裝過程的各個(gè)相關(guān)細(xì)節(jié)及浮吊行走路線，并不斷加以優(yōu)化，最終確定該施工方案中的合理工序及吊裝關(guān)鍵點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了各節(jié)段鋼縱梁安裝順利、如期完成。

4.3.2 拱肋安裝模擬

根據(jù)主橋?qū)ｍ?xiàng)施工方案，精確利用BIM軟件繪制專項(xiàng)方案中的支架、桁架、機(jī)械，等比例真實(shí)模擬現(xiàn)場拱肋吊裝空間位置，時(shí)間順序，解決了平面圖無法展現(xiàn)機(jī)械的吊裝空間，很直觀的解決了專家組在對方案論證時(shí)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(shù)交底

基于Revit軟件模型的創(chuàng)建，編制了3D作業(yè)指導(dǎo)書。利用BIM技術(shù)將文字交底內(nèi)容利用施工動(dòng)畫展示出來，交底過程中反復(fù)討論，使得交底更直觀，更易于接受，解決了傳統(tǒng)作業(yè)指導(dǎo)書、技術(shù)交底文字難懂，甚至與與實(shí)際交底脫節(jié)等問題。

圖7 3D作業(yè)指導(dǎo)書

4.5 方案優(yōu)化

由于設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)圖紙只給出一種橋梁鋼結(jié)構(gòu)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(yè)主要求對橋梁鋼結(jié)構(gòu)涂裝顏色進(jìn)行更改，同時(shí)還要與橋梁周邊環(huán)境相適應(yīng)，更加和諧美觀。項(xiàng)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(yè)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(shù)進(jìn)行施工進(jìn)度管理，首先，依據(jù)BIM技術(shù)的優(yōu)勢，集成BIM施工進(jìn)度管理流程之中，形成優(yōu)化后的進(jìn)度管理流程圖；然后，應(yīng)用BIM模擬技術(shù)將每一個(gè)施工環(huán)節(jié)的先行狀態(tài)模擬出來，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行進(jìn)度計(jì)劃的編制，涉及總進(jìn)度計(jì)劃、二級(jí)進(jìn)度計(jì)劃、周進(jìn)度計(jì)劃、每日進(jìn)度計(jì)劃4個(gè)層次。在施工階段，將施工進(jìn)度計(jì)劃整合進(jìn)施工圖BIM模型，形成4D施工模型，模擬項(xiàng)目整體施工進(jìn)度安排，對工程實(shí)際施工進(jìn)度情況與虛擬進(jìn)度情況進(jìn)行對比分析，檢查與分析施工工序銜接及進(jìn)度計(jì)劃合理性，并借助施工管理平臺(tái)進(jìn)行項(xiàng)目施工進(jìn)度管理，切實(shí)提供施工管理質(zhì)量與水平。

5 小結(jié)

通過在特大型鋼管拱橋張的BIM應(yīng)用，讓BI技術(shù)在公司成功“落地”，為BIM技術(shù)推廣應(yīng)用提供經(jīng)驗(yàn)分享。在項(xiàng)目應(yīng)用過程中，通過系統(tǒng)培訓(xùn)和實(shí)施應(yīng)用，培養(yǎng)了一批BIM應(yīng)用人才，為公司以后推廣BIM技術(shù)做好人才儲(chǔ)備。BIM技術(shù)的應(yīng)用，使得項(xiàng)目與業(yè)主、監(jiān)理等單位的溝通更加便捷、高效，展示了公司在該方面的實(shí)力，提升了在該地區(qū)的競爭力。

BIM應(yīng)用前期投入相比傳統(tǒng)方式較大，包括設(shè)計(jì)BIM建模、團(tuán)隊(duì)組建、軟硬件配備等等。但隨著項(xiàng)目應(yīng)用的深入，BIM方式的綜合效益開始突顯。