BIM技術在平南三橋建設管理中的應用

李江華 李鑫

（1.重慶交通大學，重慶 400074；2.廣西平宣高速公路有限公司，廣西 南寧 530028）

一、引言

特大橋梁作為公路項目的關鍵控制性工程，社會關注度高、技術復雜、工程量大、投資額高，如何充分利用BIM技術發(fā)揮模型數(shù)據(jù)在施工階段的價值，提高特大橋梁的施工效率和建設質(zhì)量成為業(yè)內(nèi)亟需解決的難題。本項目在應用BIM技術的過程中緊緊圍繞工程管理向精細化、信息化、集約化發(fā)展的理念，充分利用BIM挖掘數(shù)字信息的價值，形成全過程數(shù)據(jù)鏈。

二、工程概況

廣西荔浦至玉林高速公路平南三橋是連接平南縣北互通的一座特大鋼管混凝土拱橋，全長1035m，主跨575m。大橋橋跨布置為：（40m+60m+2×35m）（連續(xù)鋼板梁）+575m（中承式鋼管混凝土拱橋）+（2×50m+60m+3×40m）（連續(xù)鋼板梁）。大橋南岸拱座基礎地基持力層為中風化灰?guī)r，采用明挖擴大基礎的施工方法；北岸拱座基礎地基土層結構不良，下含溶洞，采用地下連續(xù)墻結構加固基礎的施工方法。

平南三橋布置圖

三、BIM技術應用

（一）模型建立

項目搭建了全專業(yè)BIM模型，參建各方可通過三維模型的展示，充分了解項目的整體概況，Revit精細化建模范圍可涉及臨建設施、主體結構、臨時結構等部位。在施工過程中，隨著施工方案的完善，模型不斷更新，最終形成含有施工信息的施工模型，為項目建設提供指導；如可對臨建設施進行建模，通過模擬漫游查看場地布置是否合理，進行及時調(diào)整，最終設計出最優(yōu)的臨建設施方案，達到對項目臨建的管控；通過分別對拱肋、格子梁、拱座等主體結構和塔架、纜索系統(tǒng)等大型臨時結構進行建模，再根據(jù)模型不同角度剖切出施工過程中的細部構造直接進行交底，實現(xiàn)三維可視化交底，避免了傳統(tǒng)二維圖紙的復雜交底過程。

（二）碰撞檢查

項目利用三維模型對主體結構進行碰撞檢查，解決了鋼梁吊裝與主拱空間互相干涉、橋面與橫撐距離太近等問題，避免了運營階段對通行造成影響；如通過對塔架進行建模，發(fā)現(xiàn)節(jié)點板GP01與立柱G1-1發(fā)生碰撞的問題，提前解決了在設計階段臨建設施存在的各類碰撞問題，有效避免了后期臨建設施安裝返工、停工等情況而導致的經(jīng)濟和時間損失。

（三）模型算量

利用BIM模型直接獲取工程量。要求通過BIM技術，按照圖紙進行建模，模型需精細、尺寸要準確，通過模型可直接統(tǒng)計出混凝土用量或者構件的重量，如將構件的尺寸、屬性等各類族參數(shù)進行設置，可生成明細表獲取相關信息。

對于兩岸大型臨時結構塔架，可利用Revit模型導出塔架桿件明細表，快速獲取各類桿件和高強螺栓的數(shù)量，為項目工程量統(tǒng)計和結構用量的精確計算提供可靠來源。

（四）可視化交底

BIM模型實現(xiàn)了全三維瀏覽、漫游和測量，將空間關系復雜的區(qū)域記錄在視點中，通過精細化的模型，反映各構件之間的位置關系，便于各參建單位隨時瀏覽；通過三維可視化交底，便于各單位之間溝通、確認信息。

1.VR虛擬現(xiàn)實體驗

利用VR技術，結合一階段施工圖紙BIM模型，開展設計交底，讓各參建方可直觀查看設計效果，進行設計優(yōu)化。在施工階段，結合施工模型設計VR漫游，對大橋建設人員開展纜索系統(tǒng)等復雜結構三維可視化交底，讓一線施工人員能夠提前預知施工過程中的難點、危險點，避免事故發(fā)生。

2.3D打印

建模時按加工精度等級建立構件模型，然后按模型進行打印，如法蘭盤需分為肋板+法蘭盤、螺母、螺栓三個部分打印；如模型過大，無法一次性打印時，可分塊進行打印，再使用膠水將各部位拼合完整即可。通過打印塔架標準段、法蘭盤等構件，再利用實體三維模型對一線施工人員進行現(xiàn)場交底指導，顯著提升了安裝效率和質(zhì)量。

3.AR三維可視化交底

基于建立的高精度BIM模型，應用Vuforia軟件展開AR三維可視化應用。將復雜部位的施工圖紙，作為識別圖標，通過掃描即可在手機或iPad移動端隨時查看其三維模型，實現(xiàn)二維圖紙到三維模型交底的轉變。在加工過程中，施工人員通過查看法蘭盤、拱肋節(jié)段及塔架標準段等復雜構件的三維模型，實現(xiàn)了精準加工。

（五）施工場地規(guī)劃

針對平南三橋項目場地狹小，一面臨江的作業(yè)環(huán)境，對場地進行有效規(guī)劃，是保障項目進度、提高施工效率的前提。將整體BIM模型與真實施工現(xiàn)場環(huán)境結合，形成項目的真三維模型，在真三維模型的基礎上，將工程臨建設施、施工機械設備按照模型組件的組織結構程序和施工計劃統(tǒng)一布置到同一模型中，從而進行施工場地布置、運輸路線規(guī)劃及人機料等的配置模擬，避免碰撞情況的發(fā)生。通過BIM技術能夠對多個施工場地規(guī)劃方案進行探討，根據(jù)實際情況選擇最佳方案或優(yōu)化施工方案，提高施工場地規(guī)劃方案的合理性和可操作性。

（六）施工模擬

利用Fuzor施工模擬軟件，將BIM模型與施工進度相結合，形成項目的4D進度模擬，既可以讓項目管理人員充分了解項目每個階段的工作安排、更有針對性地制定合理的專項施工方案，又可為管理單位和建設單位展示可視化的施工進度。當實際施工進度與計劃進度發(fā)生偏差時，可通過修改施工模型附加的資源來調(diào)整下一步的進度計劃，以達到整體進度要求和人料機的合理化配置。

（七）BIM+點云誤差校核

平南三橋拱肋節(jié)段大，制造精度要求高。為控制拱肋制造誤差，達到設計線型，平南三橋利用BIM高精度模型與點云模型精準對位，輔助校核誤差，點云校核精度達到毫米級，有效保證了拱肋制造的線型控制要求。通過對位模型的著色深淺來反映拱肋各構件的制造偏差，同時生成偏差分布報告，指導線型糾偏。

四、基于BIM的管理平臺應用

平南三橋BIM模型是按照WBS的分解結構建立的，以該模型為信息載體，對接施工管理中的進度、計量、質(zhì)量等管理內(nèi)容，形成基于“BIM+WBS”的施工管理平臺。該平臺將WBS（按照工序劃分形成結構樹）與BIM模型結合，在WBS中掛接工序表格并與BIM構件映射，賦予BIM構件豐富的信息，為后續(xù)橋梁運營提供了信息基礎；將各管理模塊與BIM模型融合，通過三維可視化BIM模型，將項目的進度、質(zhì)量、安全等在BIM模型上進行展示，有助于管理者對項目進行整體把控，提升了項目質(zhì)量，促進了項目精細化管理。

（一）進度管理

制定詳細的進度計劃，與施工模型構件一一綁定，也可根據(jù)施工進度細化，將計劃Project導入平臺生成計劃明細，再關聯(lián)BIM模型，進行模擬施工計劃以及實際施工進度展示，并作出對比，既可直觀地看到進度是否拖延或提前，也可統(tǒng)計完成量及產(chǎn)值（需有0#臺賬）。

（二）質(zhì)量管理

根據(jù)驗收評定標準，在平臺后臺管理系統(tǒng)提前錄入質(zhì)量問題庫，技術員可隨時調(diào)取問題庫輔助其快速檢查現(xiàn)場的每道施工工序，如發(fā)現(xiàn)驗收工序存在質(zhì)量問題，則通過手機端發(fā)起整改任務，基于BIM三維模型可讓整改人員迅速定位事件發(fā)生地點，進行及時整改，經(jīng)驗收人員審核合格后形成閉環(huán)。

（三）安全管理

根據(jù)項目自編的安全檢查標準，提前錄入安全、文明問題庫，為現(xiàn)場施工人員提供整改依據(jù)；由經(jīng)辦人每日例行檢查，用手機拍照上傳隱患部位發(fā)起事件并綁定相應模型，整改人員接受事件并基于模型進行整改，然后推送至督辦人員處進行驗收檢查，檢查合格后可閉合事件，結束流程。項目管理人員可通過手機端發(fā)布整改通知以及查看整改情況，同時也可將事件與模型構件進行關聯(lián)，隨時查看該構件狀態(tài)。

（四）物料管理

將材料計劃、物料進出情況錄入平臺并與模型相關聯(lián)，在平臺中嵌入物料管理審批流程，以實現(xiàn)對物料的精細化管控，讓物料使用可追溯。該模塊基本功能為物料跟蹤，如跟蹤拱肋的鋼板入場、加工、運輸、吊裝等過程，該功能需確定整個過程中的所有工序以及每個工序的責任人，通過工序管理可實時了解該構件的狀態(tài)，以此輔助決策。

（五）監(jiān)測管理

對地連墻的應力應變、基坑周邊土體的移動進行系統(tǒng)性監(jiān)測，通過提前埋設的監(jiān)測元件自動采集實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，系統(tǒng)自動生成應力應變—時間變化曲線，極大地減輕了現(xiàn)場人員處理數(shù)據(jù)的工作量。通過模型標識檢測元件點位，點擊模型點位調(diào)取變化曲線，可形象直觀地了解拱座基礎各部位的溫度應力消散情況。同時可設置預警閾值，當變化曲線異常時，模型點位亮現(xiàn)，技術人員可根據(jù)預警，快速準確地采取應急措施，保證現(xiàn)場施工的安全。

五、結語

BIM技術為特大橋梁施工的可視化、信息化、精細化管理提供了技術支撐，借助模型的三維仿真動態(tài)演示功能助力設計優(yōu)化和專項施工方案模擬，增強了施工風險管控的針對性，對保障工程質(zhì)量、提高工作效率、減少返工、縮短工期等方面起到較大作用。

BIM是一個從前期規(guī)劃到后期使用運維貫穿建筑全生命周期的信息集合體。目前大多數(shù)BIM技術的運用只是針對項目的某一建設階段，且各個階段之間缺乏模型傳遞的連續(xù)性，若想充分發(fā)揮BIM的價值，對項目進行全生命周期管理，還需要建立各階段模型的傳遞標準，使得各階段可以進行BIM模型的無縫對接。未來，BIM技術將在大橋的運維過程中發(fā)揮更重要的作用。