BI M技術在不等跨獨塔鋼箱梁斜拉橋轉體施工中的應用

秦定松

(中鐵一局集團橋梁工程有限公司，重慶401121)

1 工程概況

襄陽市東西軸線是襄陽城市“一心四城”的空間布局結構中聯系樊城與東津新城中心區最為便捷的交通大通道。本項目為清河路段東西軸線上跨鐵路橋工程，橋位處鐵路線為直線段，與既有鐵路交角為90°。主橋孔跨布置為（60+90）m獨塔鋼箱梁斜拉橋，采用蓋梁跨中轉體施工工藝。鋼箱梁為等高箱梁，梁高3.01 m，箱梁頂寬34.5 m，底寬13.32 m。橋塔為矩形鋼結構箱梁截面，高35 m，尺寸為5.04 m×2.80 m。墩身采用門式墩結構，其橫梁為預應力橫梁，采用分離式承臺。轉體系統采用鋼球鉸，噸位為6 000 t。斜拉索為單索面單排索的布置，主跨、邊跨均布置9根斜拉索，縱向非對稱布置，塔端為錨固端錨具，梁端為張拉端錨具[1]。

2 BI M技術簡述

BIM技術是以三維模型為基礎，提供多接口數據平臺，完成全周期各方數據集成，賦予三維模型除幾何信息以外的參數、成本、進度等更多的數據信息，實現全周期的管理需要。所以BIM技術的核心在信息集成，而非模型建立；在信息使用，而非模型使用。

施工階段是工程項目一個重要的實施階段，是實現設計意圖、完善模型信息的關鍵階段。近年來，BIM技術在橋梁施工階段的主要應用多為數字化三維建模、場地布置、圖紙審核、動畫展示、碰撞檢測等技術應用。本項目通過建立三維數字模型，結合BIM管理平臺實現項目BIM技術及管理應用，強化了前期策劃及過程管控，更好地輔助項目做好施工管理工作。

項目前期通過建立BIM三維數字模型，并合理匹配工程進度計劃、過程管理目標等信息，過程中通過BIM管理平臺及時反饋施工進度、安全、質量等信息，實現信息收集及過程管控。在技術應用階段主要是建立三維模型輔助圖紙審核、三維可視化交底、施工工藝模擬、方案比選、碰撞檢查[2]等實現橋梁施工過程中的建筑信息可視化表達、施工工序優化、增加溝通效率、明確施工控制要點及風險點。過程中借助BIM管理平臺的問題反饋、點對點整改、進度預警等實現過程安全、質量及進度管控、預警，實時形成項目管理數據整合，更好地指導項目施工安排及決策。

3 BI M技術應用

通過BIM技術實現橋梁施工階段數據信息的可視化，能夠有效避免施工前的各項隱患，直觀展示施工過程各環節的關鍵信息，充分實現模型信息技術優化施工方案過程，同時能有效地促進工程項目形象化的發展。橋梁施工模型如圖1所示。

圖1 橋梁施工模型

3.1 輔助圖紙審核

本橋箱梁及橋塔均采用鋼結構加工制造，內部結構復雜，設計圖紙易產生構件位置交叉沖突。運用BIM技術建立三維精細化模型，模擬節段劃分、構件組拼，通過碰撞檢查找到存在交叉沖突的構件，如圖2所示，發現圖紙交叉問題60處，有效地避免了鋼梁制造加工錯誤、返工等問題，避免材料浪費，節約工期。

圖2 構件交叉沖突

3.2 碰撞檢查

本橋采用蓋梁墩頂轉體，蓋梁荷載較大，設計有預應力，預應力管束的精確定位直接影響結構受力。運用BIM技術建立蓋梁混凝土、鋼筋及預應力管束模型，并在碰撞軟件中精確組拼，生成節點位置3D碰撞報告。積極將問題反饋至設計單位修正，合理優化鋼筋、預應力布置，確保結構受力滿足設計要求。

3.3 三維可視化交底

運用BIM三維模型對細部結構進行可視化展示，如圖3所示。增加現場作業人員的溝通效率，快速高效高質量地完成技術交底工作。

圖3 鋼結構拼裝線型調整構造

3.4 施工工藝模擬

本項目鋼結構拼裝工位距離既有營業線僅3.8 m，同時地下有既有污水、通信、燃氣、電力等管線及泵站、車庫等設施，周邊環境較為復雜、場地狹小，大噸位鋼結構吊裝安全風險高。運用BIM技術模擬現場施工條件、節段及機械，展示機械進出、站位及吊裝工況，如圖4所示。比選確認機械選型、最不利工況吊裝等，超前模擬施工過程，明確重點及難點，從而更好地指導現場實施。

圖4 吊機吊裝施工過程模擬

4 BI M管理應用

基于公司自有BIM平臺進行管理應用，通過進度計劃、安全質量閉合環路、物料清單分析、二維碼信息管理實現過程可視化數據信息充分應用，有效提升施工過程精細化管理水平。

4.1 進度管理

依據既定施工計劃，在平臺導入施工計劃，過程中通過手機端實時輸入現場完成情況，平臺自動生成日、周、月、季度等完成情況，并與進度計劃對比，適時推送至主要管理人員手機端，即時掌握現場施工進度滯后或正常等情況，幫助項目管理人員更好地做決策。

4.2 安全質量管理

BIM模型按橋梁分部分項工程、施工節段劃分單元，形成單元庫，并掛接至手機端。平臺內置安全質量檢查記錄表，現場管理過程中發現問題后，按施工部位拍照上傳，描述問題后指定專人限期整改。由專人完成整改后，平臺提示項目管理人員驗收整改情況，形成安全質量管理閉合，更好地把控現場施工安全質量。同時平臺自動生成周、月、季度等問題庫，警示教育。

4.3 物料清單分析

項目管理人員在手機端錄入物料收發記錄，對物料收發料明細分析、匯總分析，即時動態更新，客觀、真實、準確地反映收發料情況，按時間、材料、供應商、來源、偏差等多視角組合分析，支撐實際采購、實際到貨、實際發料分析，為采購計劃、資金計劃、用料安排、工程進度等提供精準數據支持。

4.4 二維碼管理

在BIM平臺對構件信息采集自動生成二維碼，擺放至相應位置，結合場地漫游功能，直觀地展示構件參數、施工時間等信息。

5 結語

通過將BIM技術應用于襄陽市東西軸線道路工程上跨鐵路橋，消除了鋼梁復雜構件的沖突問題、確保了轉體球鉸安裝精度、為狹小空間下鋼結構的精確吊裝提供參考依據、避免鋼筋與預應力管束碰撞導致返工帶來的人、材、機等資源的浪費，全面提高了項目的施工質量和安全管理水平，在BIM技術的成功應用下，實現了全國首創全鋼獨塔非對稱斜拉橋蓋梁墩頂精度吊裝及轉體，同時取得了良好的社會效益及經濟效益。