鋼箱梁頂推施工BIM技術應用研究

朱蕊 杜海云 豐榮良 李順

作者簡介：朱蕊（1970—），女，本科，高級工程師，研究方向為工程施工。

摘要：該文以BIM技術對常熟通港國際物流快速通道建設工程S2施工標段主線高架橋進行建模，用動態模型模擬施工過程，指導鋼箱梁頂推施工。以BIM模型為基礎，實現工程量計算、項目成本計算、關鍵線路建模、進度計劃與實際進度對比等的可視化和智慧化。工程實踐表明，BIM技術在施工質量、進度、成本方面具有顯著的優勢。

關鍵詞：BIM技術 ?鋼箱梁 ?頂推施工 ?動態模型

中圖分類號：TU74 ?文獻標識碼：A ??文章編號：1672-3791（2021）12（b）-0000-00

Abstract： In this paper， BIM Technology is used to model the main line viaduct in S2 construction bid section of Changshu Tonggang international logistics express channel construction project， and the dynamic model is used to simulate the construction process and guide the jacking construction of steel box girder. Based on BIM model， the visualization and intelligence of engineering quantity calculation， project cost calculation， key line modeling， schedule and actual progress comparison are realized. Engineering practice shows that BIM Technology has significant advantages in construction quality， schedule and cost.

Key Words： BIM Technology; Steel box girder; Jacking construction; Dynamic model

“十三五”期間，全國加大公路交通信息化管理力度，推進“智慧工地”建設，提升公路建設項目管理信息化水平，探索“互聯網+交通基礎設施”發展新思路，推進大數據與項目管理系統深度融合，推進建筑信息模型（BIM）技術，積極推廣工藝監測、安全預警、隱蔽工程數據采集、遠程視頻監控等設施設備在施工管理中的集成應用[1]。

江蘇省出臺《江蘇省普通公路信息化“十三五”發展規劃》，提出了“1個目標、3個方向、4個階段、6大工程”的“1346”建設綱要，立足于“服務業務管理、服務社會公眾、服務領導決策”。六大重點工程建設中突出基礎設施工程，突出公路網感知能力、通信傳輸網絡、公路云平臺等建設，特別強調BIM技術應用，推進BIM技術在重大公路交通基礎設施建設、管養等全壽命周期示范應用，基于BIM，推進“智慧工地”管理系統建設，結合移動互聯、智能管控等技術，提升公路建設項目安全生產、質量管理、應急保障、精細化等建設水平，并推進開發可視、可測養護輔助決策管理平臺建設。

交通運輸部下發《交通運輸信息化“十三五”發展規劃》，明確“十三五”時期按照國家信息化工作總體部署，結合行業信息化發展實際需求，著力推進落實國家信息化戰略任務，全面支撐國家三大戰略實施，重點開展“三推進、五提升、兩保障”行業信息化工程。智慧公路示范工程：選取重點區域公路項目或路段，加強路網運行的全面感知能力，提升基礎設施建設、管理智慧化水平，開展高速無線通信、車路協同、區域路網協同管理、出行信息服務等智能應用。在交通運輸部信息化“十三五”發展規劃的指導下，各省相繼出臺發展規劃。

隨著國家加大公路交通信息化管理力度，推進“智慧工地”建設，提升公路建設項目管理信息化水平，“互聯網+交通基礎設施”在工程建設中的應用越來越廣泛。高架橋作為城市立交體系的一部分，施工方法復雜化和多樣化，導致施工和管理越來越復雜[2-3]。BIM技術的出現為解決復雜工程建設和管理提供了一條全新的路線。該文根據常熟通港國際物流快速通道建設工程S2施工標段主線高架橋的施工情況，運用BIM技術對常熟通港國際物流快速通道建設工程S2施工標段主線高架橋進行建模，用動態模型模擬施工過程，指導頂推過程，使鋼箱梁頂推施工智慧化、可視化，確保施工精確度和質量[4-5]。

1 工程概括

常熟通港國際物流快速通道建設工程S2施工標段主線高架橋Z73#～Z74#墩鋼箱梁上跨常合高速公路，施工范圍墩號為：Z72#～Z75#墩之間，里程樁K13+374.783～K13+444.783，總長179.6 m。本聯采用跨徑為47.3+70+62.3 m等高度連續鋼箱梁結構，與常合高速公路跨線橋、地面環交形成三層立交。連續鋼箱梁橋位如圖1所示。

鋼箱梁斷面主要采用單箱三室截面，底板水平設置，頂板設2%的雙向橫坡，邊腹板采用斜腹板。鋼箱梁中心線處梁高2.8 m，梁頂面總寬25 m，全梁底面總寬16.4 m，鋼箱懸臂長3.7 m。鋼箱梁斷面圖如圖2所示。

本聯高架橋平面設計線為直線;主梁豎曲線在R=8 000 m的圓曲線上，其中小樁號側縱坡為i=2%，大樁號側縱坡為i=-0.95%。邊中跨均設置了預拱度，拱度線形為二次拋物線。

2 高架橋施工BIM管理

2.1 BIM+GIS的三維實景模型研究

依據鋼橋頂推施工涉及的施工場地布置優化、和跨常合高速施工安全等需求，以成橋后的鋼橋位置為中心，沿縱向方向向兩邊各1 km、沿橫向方向兩邊各500 m劃定為鋼橋實景建模區域，采用無人機傾斜攝影和三維激光點云掃描相結合的方式，對鋼橋實景模型區域進行圖像和GIS數據采集，而后進行數據解析，形成鋼橋頂推施工所需實景模型，構建規劃項目區域的大比例尺實景三維模型，建立項目可能走廊帶內的三維空間網絡模型，構建數字化公路基礎GIS平臺。對路線可能走廊帶各比選方案中，路線紅線范圍內關鍵控制點進行統計，如跨越高速公路，穿越城鎮、林地等，對各方案涉及征地拆遷、三線遷移等數量進行精確統計，并計算相應工程建設規模。

2.2 施工場布建模

依據施工組織場布平面布置圖，搭建施工場布模型。施工過程中，根據現場施工進度以及場布變動，更新場布模型。基于施工場地地形地貌的模型協助完成施工現場總平面布置，并進行三維可視化展示，模擬機械設備、材料進場，形象進度模擬、施工機械模擬、臨時設施模擬、質量安全防護設施模擬等。按節點或階段調整施工場布BIM模型，真實反映施工現場狀態及工況。提前預知難點問題，找到最優方案，并基于施工場布模型，模擬施工設備的進出轉場，保證現場場布最優。

2.3 施工方案及工期管理

利用BIM技術進行鋼箱梁頂推施工模擬，形象進度模擬頂推施工過程和質量安全防護設施模擬等。按節點或階段調整鋼箱梁頂推施工BIM模型，真實反映頂推施工現場狀態及工況，進行計劃進度和實際進度對比。檢查鋼箱梁頂推施工作業的凈空、凈寬、凈高及各種構件間距是否滿足規范及標準要求，各構件空間位置是否滿足力學及安全施工的要求，用以掌握工程實施完成后的實景效果。按照不同的施工組織進行力學、空間、交通量、資金投入、安全性能、施工工期等多方面校驗，并根據綜合結果進行優化，進而對施工圖設計進行比選優化。

2.4 三維碰撞檢查

鋼箱梁頂推施工與下跨高速以及周邊作業施工之間不協調之處，根據輸出的結果核對具體圖紙，分析碰撞問題，編制碰撞報告，并提供碰撞漫游動畫。利用BIM模型進行三維頂推施工深化，能夠更全面地復核頂推施工方案，同時通過不同專業間的協調，避免了傳統二維圖紙疊加帶來的圖紙錯綜復雜、不夠直觀等問題，減少在后期施工出現的拆改及返工，同時對復雜區域可以更加形象地指導施工，也可以作為檢驗施工質量的依據。并輸出鋼箱梁頂推施工圖，指導現場施工。

2.5 三維技術交底

對BIM模型進行加工，對施工復雜節點制成動畫模擬或漫游模擬的方式，便于理解;安排BIM駐場工程師跟隨項目，利用BIM可視化能力實時輔助項目部的工作;通過現場會議，組織相關人員參與，利用BIM模型的平立剖視圖進行關鍵節點的技術剖析。

3應用效果分析

為了保證鋼箱梁施工過程中的安全管理、質量管理，工期管理和成本控制等要素，運用BIM技術對鋼箱梁頂推施工進行模擬，分析了頂推過程中的安全質量、工期和成本管理要點，對頂推過程進行了科學布置，實現了頂推過程的智能化和可視化，并取得了良好的效果，總結如下：（1）安全控制：安全是現場生產的第一原則，特別是該項目涉及鋼箱梁頂推施工，施工難度較大，同類型項目可借鑒的工程經驗比較少，增加了工程安全控制的難度。通過BIM技術模擬頂推過程，實現了鋼箱梁頂推過程的可視化，有助于查找安全隱患，從而做到事先控制，及時調整，避免安全事故的發生;（2）成本控制：BIM技術的應用使施工過程可視化，精準把控原材料的用量，避免原材料的浪費，從而達到成本的控制[6]。

4 結語

鋼箱梁頂推施工BIM技術的應用對保證施工質量、安全、工期和施工過程的控制具有顯著的效益。運用BIM技術對鋼箱梁頂推過程建模，動態模擬施工過程，使頂推過程智慧化，工序可視化，指導施工。BIM技術的運用，一方面可以減輕技術人員的工作負擔，確保施工精確度;另一方面，還可以預測關鍵線路施工進度和施工成本，加快施工進度，節約成本，經濟效益顯著。

參考文獻

[1] 楊剛.蕪湖長江公鐵大橋江南接線高架橋鋼箱梁施工若干關鍵技術研究[D].合肥：合肥工業大學，2020.

[2] 陳海華.公路高架橋鋼箱梁振動噪聲仿真研究[D].南昌：華東交通大學，2017.

[3] 李江.城市跨線立交橋鋼箱梁施工技術[J].工程建設，2021，53（5）：54-59.

[4] 曾懿生.高架橋鋼箱梁支架法滑移施工技術[J].城市道橋與防洪，2018（11）：118-120，136，17.

[5] 楊懷英.基于多點頂推施工的連續鋼箱梁橋結構分析[J].工程與建設，2019，33（4）：547-549.

[6] 褚輝.轉體鋼箱梁與混凝土主墩臨時固結設計與施工[J].珠江水運，2019（11）：24-25.

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