“BIM+互聯網”技術在鳊魚洲長江大橋施工中的研究和應用

孫明路 連飛

（1.武九鐵路客運專線湖北有限責任公司，湖北武漢 430000；2.中鐵大橋局集團公司，湖北武漢 430000）

0.引言

BIM（Building Information Model，建筑信息模型）技術最早由美國Autodesk公司在2002年率先提出[1-2]。BIM是將設計、施工、運營直至建筑全壽命周期的終結的各種信息整合于一個三維模型信息數據庫，參建各方人員可以基于BIM進行協同工作，有效提高工作效率、節省資源、降低成本、以實現可持續發展[3]。目前，大跨度橋梁施工過程中國內外一般比較重視橋梁結構安全監測和控制方面的研究，而對于橋梁施工設備的智能化方面，國內外在這方面的研究較少，主要偏重于施工設備的自動化和安全等方面[4-7]。本項目依托鳊魚洲長江大橋施工，采用移動互聯、云計算等技術，對橋梁施工設備智能監測和質量安全控制相關內容進行研究，對于提升施工質量安全和管理效率有較大意義。

1.項目概況

安慶至九江鐵路是京港高鐵的重要組成部分，鳊魚洲長江大橋是全線控制性工程。大橋北側位于湖北省黃梅縣，南側位于江西省九江市，距離下游已建成通車的九江長江二橋約5.3km。鳊魚洲長江大橋正線長度4257.58m，由正橋、北引橋和南引橋組成（見圖1）。正橋南汊航道橋長1320m，雙塔雙索面混合梁斜拉橋，主跨672m鋼箱混合梁，國內目前跨度最大，跨中72m范圍內斜拉索交叉布置，國內350km/h客運專線首次采用。項目工程投資大，施工環境復雜、結構形式多樣化，施工難度大，設計、質量、安全、進度等管理難度大，參建方多，協同難度也大，信息如何及時互聯互通問題突出，實現高效管理制約因素較多。

圖1 鳊魚洲長江大橋示意圖

2. BIM技術應用

2.1 BIM模型創建

BIM總模型包括地理信息模型、橋梁結構模型和臨時結構模型。

（1）地理信息模型。應用無人機攝影采集地物圖像，通過影像處理構建三維GIS數據模型。通過基準點將GIS模型、橋梁結構模型、臨時結構模型組合匹配，構建出主體結構、原始地貌、構筑物的相對關系（見圖2），在平臺中，在該地理位置將橋梁搭建出來，用于優化臨時設施布置和施工方案。

圖2 地理模型中測量面積、布置臨時設施

（2）橋梁結構模型。橋梁結構模型應用Bentley等軟件構建。軸線網絡線路模型由Bentley ORD軟件構建，橋跨模型由Bentley CSD參數化構建，橋梁結構模型通過平縱曲線組合而成，實現了模型的美觀與完整，模型軸網及標高的準確性也得到保證。主體模型結構屬性按照鐵路分部分項工程結構要求來劃分，并進行EBS編碼賦予[8]，實現模型與數據信息的互聯互通。

（3）臨時結構模型。應用Tekla2016軟件建立施工棧橋、平臺等大型臨時結構模型，主要用于實現施工方案的輔助優化。

2.2 搭建BIM管理平臺

應用“BIM+互聯網”管理技術，建立三維可視BIM管理平臺。3個操作端：BIM模型端、Web管理端、手機App端，3個端口數據互通實現施工情況能及時反應到模型，參建各方可通過數據查看及分析，及時采取應對措施，全程把控現場（見圖3）。

圖3 平臺組成及特點

（1）BIM模型端實現已完成的施工數據，將目前的進度、難點直觀地展示，管理人員依據實時數據和實際情況，及時決策。

（2）Web業務端應用EBS編碼，串聯技術、質量、安全、進度、物資管理等業務信息，按分部分項對工程進行劃分，細化結構單元，實現工程管理標準化、精細化的目的，數據信息來源移動端與Web業務端。

（3）手機App端實現現場實時填報施工數據，管理人員可及時掌握現場實時進度，可及時查詢監控數據。如超大體積混凝土智能溫控制技術，通過手機快速獲取到傳感器采集到的數據，及時采取應對措施，有效提升養護質量。

3. BIM應用情況

3.1 價值應用分析

3.1.1 設計管理

實現傳統圖紙與三維模型進行關聯，發現設計文件的“差錯漏碰”，及時優化設計。

3.1.2 技術管理

線上查閱、審批方案、圖紙等技術資料，掌握現場實時進度，方便讀取各種數據，下達各種指示、指令。實時掌握監控數據，把控現場，手機App端亦可查看。

3.1.3 安全管理

問題發起后，實現與模型部位相關聯，提示存在問題具體位置，推送信息至相關責任人，提示至整改完成。實現問題提出、整改的閉環管理，全過程可追溯，手機App可發起。

3.1.4 質量管理

依據行業標準，建立以工序驗收為核心的質量控制體系，建立上道工序檢驗合格才能進行下個工序的流程，實現工序驗收與檢驗批關聯，工序驗收與模型關聯，施工和驗收全程可追溯。

內置檢驗批模塊，表單化輸入、基本信息自動錄入，提高了檢驗批驗收、填報的效率，手機App亦可現場審批簽認。

3.1.5 計劃進度管理

實現實際進度與計劃進度自動進行對比與分析，直觀反映每個分部分項工程提前、正常、滯后等施工狀態。列出時間數據，分析出現問題的工序，原因是什么？指導后續施工。

3.1.6 物料管理

對物料的供應商、采購、運輸、進庫量、出庫量進行數據采集，建立供應商的生產信息、進庫時的存儲信息、出庫后的使用信息一體化物資管理體系，實現物料數據與模型結合，幫助管理者全面掌握物料情況，為物資管理提供數據支撐，為決策提供依據。

3.2 應用創新點

（1）地質建模對比分析，優化設計，優化成孔工藝。橋位處于地質復雜地段，地下溶洞呈串珠狀發育，樁基施工過程中會遇到很多不確定因素，拉長工期。因此，通過對比分析地質勘探柱狀圖和三維CT物探巖溶性狀，建立三維地質模型（見圖4），可直觀揭示樁基地質分層級溶洞的分布，較準確及時復雜溶洞與樁基之間的相對關系（N15墩代表），提前優化設計，精確采取巖溶處理措施，優化成孔工藝，降低成孔風險，節省施工時間。

圖4 三維地質建模

（2）全過程數據收集匯總，便于分析，提供決策依據。平臺將施工中的質量、安全、進度、物料等關鍵要素產生的數據全程收集匯總，模型端數據將展現，便于管理人員下一步數據分析，可為后續施工決策提供數據支撐。竣工后，也可為運維管理提供數據支持。

4.取得的成效

4.1 優化設計

應用三維建模檢查（見圖5），發現鋼箱梁、鋼錨箱、板單元之間等設計圖紙300余處“差、錯、漏、碰”，及時修正，減少施工中錯誤。

圖5 鋼箱梁與錨固區模型檢查

4.2 可視化交底，指導施工

三維可視化交底（見圖6），便于現場技術、施工人員全面深入了解各工序、構件之間的銜接關系，減少返工。

圖6 棧橋、施工平臺模型、鋼筋模型可視化交底

4.3 搭建“數字工地”

全程數據收集分析，各業務模塊互聯互通，真正實現信息展現可視化、業務管理數字化、過程控制智能化、指揮決策智能化，搭建了真正意義上的“數字工地”。

5. 取得的應用優勢

（1）檢驗批及時簽認。按照鐵路相關驗收標準，內置檢驗批質量驗收記錄表與施工記錄表，通過規范流程、表單化錄入、審批簽認自動推送并信息提醒等方式，提高了效率。對錄入數據采用結構化、數字化方式存儲，進行質量趨勢分析，動態掌控現場施工質量。

（2）質量安全管理加強。現場問題可通過手機App選擇部位填寫具體問題、上傳照片等附件，指定責任人和整改時間。確保責任落實到人，問題有回復，處理有結果，系統將自動記錄出現同類問題的頻次，以便針對性地側重管理。

6. 結語

信息化、數字化、大數據應用是社會發展的大方向。“BIM+互聯網”技術在安九鐵路鳊魚洲長江大橋的研究和應用，實現建設各方同一平臺協同工作，提高了工作效率；三維建模檢查有效解決傳統圖紙的差、錯、漏、碰問題，優化設計；為物資采購和計劃編制提供依據，提高管理水平，減少浪費；同時建立各方協同管理體系，實現建設各方信息共享，方便各方對建設項目全程把控。在取得成效的同時，我們也深刻地感受到：BIM技術就是工程信息化，還需要行業主管部門能夠有效地推行電子資料的行業認可程度，只有行業主管認可電子數據后，BIM技術的推行才能更加的有力度，對工程建設過程的效率能帶來更大的提升。BIM技術的應用需要人力、物力、財力支撐，鐵路工程建設項目在推動BIM技術應用時應考慮這部分費用。“BIM+互聯網”技術的應用極大地推動了工程信息化的進程，為鐵路工程建設從機械化向信息化智能化方向邁出了堅實的一大步。