BIM技術在城市高架橋施工中的應用*

李 磊，李 江

(中鐵大橋局集團第五工程有限公司，江西 九江 332001)

0 引言

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。道路改造中的立交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。

本文以長沙湘府路快速化改造工程為例，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。

1 工程概況

長沙湘府路快速化改造工程為長沙市南部東西向的城市快速路，是湖南省首次采用裝配式工藝施工的市政高架橋梁(見圖1)。主要施工內容有主線、平行匝道、萬家麗立交、萬家麗路高架橋拼寬段的橋梁主體結構、橋面鋪裝、伸縮縫、支座、防撞欄桿、橋梁排水等。

圖1 湘府路快速化改造工程建筑效果

該項目墩高≤15m的墩柱和蓋梁及所有鋼板組合梁采用預制拼裝工藝施工，其中蓋梁最大節段吊重為120t，立柱最大吊重95t。鋼板組合梁采用國內首創的二次疊合施工技術，即底層10cm厚的混凝土梁板在工廠與單片工字鋼梁進行疊合，整孔組合梁吊裝上橋后再進行頂層20cm厚的混凝土梁板疊合，形成整體梁板結構。

2 工程重難點

該項目中萬家麗立交是施工重難點之一。下部結構與地鐵5，8號線換乘站共建，上部結構5次跨越既有萬家麗路高架橋，上下共5層，最高橋面距地面40m。工程實施難點如下：①工期短；②交通流量大；③場地狹小且交叉施工；④地下構筑物多；⑤沿線高壓線；⑥多層立交鋼梁跨既有橋梁吊裝；⑦單節鋼梁吊裝質量大，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。

3.1.2模型建立(見圖2)

圖2 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道路交通疏解指導

由于施工現場交通壓力大，且與地鐵、管廊等同時施工，現有施工圍擋對道路交通導行造成影響。在已建好的BIM模型中，根據實際地形模型，編制交通疏導方案，可最大程度還原現場真實程度，在準確地形上模擬交通疏導、圍擋布置。

3.2.3施工方案模擬

萬家麗立交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、鋼梁吊裝順序、對地鐵的影響等因素。通過BIM模型比對方案，選出最理想的吊裝方案，并繼續進行施工模擬，反復優化方案。施工工況模擬如圖3所示。

圖3 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高壓線與新建橋梁對應關系模擬

利用Revit建立主橋及附近高壓電塔和電線的模型，能直觀看出高壓線對施工的影響，通過分析高壓線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

由于該項目采用裝配式施工，存在大量預制構件，需根據現場進度制定預制構件的施工順序，預制構件制作與出廠需大量人員進行統計，操作繁瑣。為使預制構件實現可視化管理，項目部利用BIM技術結合微信客戶端，通過預制構件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，使預制廠狀況一目了然。

3.3 進度管理應用

在傳統BIM平臺基礎上，通過微信公眾號或微信小程序管控施工進度。現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

本項目采用微信公眾號實現安全質量管理。現場巡查發現安全問題和質量問題后，打開公眾號拍照取證，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。

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。

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、掃碼流程涉及構件廠、物機部、工程部等部門，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。

5 結語

本文依托湘府路項目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技術在湘府路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。