BIM技術在培森柳江特大橋施工中的應用研究

中圖分類號：U446.2 文獻標識碼：A DOl：10.13282/j.cnki.WCcst.2025.04.022

文章編號：1673-4874（2025）04-0077-04

0 引言

建筑信息模型（BuildingInformationModeling，BIM）作為土木工程數字化轉型的核心技術，通過三維協同設計、全生命周期數據集成及施工工藝優化，能顯著提升復雜橋梁的建造效率。然而，現有研究多聚焦于常規橋型的BIM應用，針對大跨徑復雜橋梁施工中的BIM應用研究仍有不足，主要包括以下幾方面：（1）跨平臺數據交換標準缺失導致模型復用率低；（2）復雜地質條件下模型與施工協同性不足；（3關鍵工序缺乏BIM深度集成，制約施工效率。

針對上述問題，本文以培森柳江特大橋為工程載體，提出了一種適用于大型橋梁BIM應用的施工方法。通過構建適配復雜橋梁結構的項目級BIM標準、研發參數化建模方法、創新關鍵工序BIM驅動工藝，實現復雜橋梁的高效建造與智能管理，并驗證技術體系的普適性價值。全文從標準體系構建、模型快速創建、施工中創新應用三方面展開論述，為同類工程提供可復用的數字化建造模式。

1工程概況

培森柳江特大橋長2578.9m、寬29m，設計跨徑為15×40m+（145+280+145）m+35×40m， 主橋為雙塔單索面預應力混凝土部分斜拉橋（見圖1），引橋為先簡支后連續預應力混凝土T梁橋；主橋上構為單箱三室直腹板變截面箱梁，頂板寬29m，底板寬 20m ，兩側翼板懸臂為4.5m（見圖2）；主塔高 50m ，主墩為單箱雙室空心薄壁墩。大橋施工面臨以下技術難點：（1）橋位處于復雜巖溶及強透水卵漂石層區，樁基與大體積承臺施工困難；（2）主橋為寬幅大跨徑多節段懸澆箱梁，施工效率低、鋼筋定位安裝難度大；（3）全橋跨徑長、體量大，協同管理難。針對上述問題，項目積極采用BIM技術輔助大橋建設，以求解決施工中的技術難題，提高大橋施工效率。

圖1培森柳江特大橋總體布置示意圖

圖2培森柳江特大橋主箱梁斷面布置示意圖

2 BIM標準體系的構建

2.1BIM技術實施方案

項目前期，結合工程特點明確BIM應用目標，根據項目需求制定BIM實施計劃，確定項目建模標準和編碼規則，評估項目建模工作量，根據工作量大小合理安排人員進行結構建模和參數錄入。依托模型成果，結合現場情況進行信息協同應用，開發部署信息化管理系統，對項目進行信息化平臺管理。此外，依托模型成果探索BIM在綠色施工及數字孿生1等相關方面的應用，最大限度地提高BIM在施工階段的實施效益。BIM應用實施流程見圖3。

圖3BIM應用實施流程圖

2.2項目級標準的建立

信息化模型的成功應用離不開標準體系的完善。近年來，多部BIM標準陸續發布，使BIM標準體系有所完善，但針對公路設施及大型橋梁的相關標準仍不夠全面，這就導致公路行業BIM信息化、數字化模型成果的應用不夠標準化，傳遞銜接不夠緊密。基于國家和行業標準規范要求，制定項目級BIM標準體系，以更好地為公路橋梁設施信息化成果的應用服務。

2.2.1分類編碼標準

為保證構件信息具有唯一可識別性，對項目構件進行信息分類和編碼，幫助管理人員快速精準定位其相關參數，并將這些參數應用到下一施工階段。分類編碼標準的建立，可以有效保證構件模型信息的快速傳遞[2]。該項目模型分類編碼按國家標準《建筑信息模型分類和編碼標準》（GB/T51269一2017）和行業標準《公路工程信息模型應用統一標準》（JTG/T2420一2021）的規定進行，當國家和行業標準不能完全覆蓋相關內容時，在原有基礎上進行適當擴展和補充，以滿足實際需求。

2.2.2數據儲存交換標準

為保證不同軟件之間數據的有效儲存和交換，必須確定一個可以統一描述模型儲存交換的格式標準，此標準能夠準確描述項目全生命周期內各階段所覆蓋的信息情況，通過統一的格式標準來滿足不同軟件、不同系統之間模型成果的兼容性，從而降低數據傳遞的損耗，提高信息數據的共享和傳遞。該項目級數據儲存交換標準主要按照數據交換標準（IndustryFoundationClasses，IFC）3來擴展制定，解決了不同環境、不同用戶之間的數據交換和共享問題，同時也保證不同場景下數據的完整性、有效性、一致性、規范性和開放性。該標準既滿足了數據的交換，又滿足了數據的儲存。

2.2.3信息模型交付標準

信息數字化交付是對傳統紙質交付模式的革新，可以使建設與運維階段數字信息銜接更加便捷，方便運營單位進行有效的管理。因此，對交付的數字化成果制定一個合理交付標準十分重要，可以達到信息成果的有效傳遞和使用。該項目級交付標準是依據國際數據管理標準（InformatioDeliveryManual，IDM）來擴展制定的，包括數字化工程文件的交付、模型成果的交付和平臺應用成果的交付，保證了模型數據信息后期使用的完整性，明確施工階段BIM交付成果的具體內容。

3 BIM模型的快速創建

3.1地質模型的創建

大橋樁基處于強巖溶發育地質，存在多層溶洞，地質情況十分復雜，技術團隊采用EarthVolumetricStudio（EVS）軟件進行三維地質模型的創建和模擬分析（圖4），通過對模型進行剖切，實現對巖溶孔洞的精細化展示；基于地質模型的橋梁樁基施工分析，可以形象展示樁基附近巖溶孔洞情況，為樁基施工提供合理的施工方案和技術指導，大大提高樁基的施工效率和質量；地質模型還可以精準判斷主墩樁位巖溶及其填充物種類、分布情況，為復雜地質下的樁基施工提供精準超前預報。

圖4三維地質模型創建和模擬分析示意圖

3.2地形模型的創建

技術團隊通過無人機對項目范圍內地形進行三維航拍，完成施工區域地形數據的收集，整理得到帶有地理坐標信息的數字地形文件，采用實景建模軟件ContextCapture進行數據篩選處理，生成地形模型（圖5）[4]。對工程范圍內臨時便道、沿線地表進行特定寬幅的高精度傾斜攝影，建立項目全線實景模型并導入項目BIM模型，完成三維設計環境的搭建，為項目前期建設提供三維可視的數據支撐，輔助進行施工場站的選址、施工便道的設計，為項目建設節省成本，提高效率。

圖5三維地形模型圖

3.3橋梁結構模型的創建

目前橋梁模型的創建主要為手動輸入創建，此方式建模效率低、模型精度和質量都難以保證。因此，該項目采用一種基于“Revit + Dynamo”的參數化建模方法來進行大橋模型創建[5]。利用Dynamo軟件的可視化編程技術，建立大橋下構基礎和上部結構的參數化模型，模型構件的各種截面尺寸都可以根據實際情況利用參數進行實時調整。該方法可以實現橋梁BIM模型的快速批量創建、修改、信息批量導入，并且保證模型的高精度，同時腳本具有一定的通用性。

4基于BIM技術的施工應用

4.1基于BIM的復雜巖溶樁基精準研判及成孔技術

針對厚卵漂石層與強發育巖溶復合地質的樁基施工難題，項目團隊創新提出“地震波 CT⁺ 多功能地質鉆探 + BIM三維建模\"集成技術。通過地震波CT掃描與高精度地質鉆探獲取巖溶分布數據，結合BIM技術構建三維地質模型，精準定位橋墩樁位地下溶洞形態、填充物性質及巖層構造。同步引入大直徑全套管全回轉鉆機成套設備，動態優化成孔路徑與護壁工藝，解決巖溶區樁基塌孔、偏位等難題。該技術應用后，樁基成孔合格率提升 30% ，節約工期93 d。

4.2基于BIM技術的堰模一體鋼圍堰結構設計

針對強透水卵漂石層下大體積埋置式承臺施工困難的問題，項目團隊開展了基于BIM的外圍穩固、內部零干擾堰模一體鋼圍堰結構設計。通過三維參數化建模（圖6），動態模擬封底、抽水及澆筑工況，優化圍堰拼裝順序與止水構造，實現圍堰系統與模板體系同步集成、鋼筋無干涉精準定位及承臺尺寸誤差 ?10mm 的施工目標。該技術突破傳統鋼圍堰汛期下沉作業的高風險瓶頸，施工周期壓縮30d，綜合成本降低 25% ，為復雜地質水文條件下的大體積承臺施工提供了創新解決方案。

圖6基于BIM技術的堰模一體鋼圍堰結構設計流程圖

4.3基于BIM的裝配式主箱梁內模吊架設計

針對主橋大跨箱梁懸澆節段多、施工效率低的難題，項目團隊開展了基于BIM技術的裝配式主箱梁內模吊架設計。通過參數化設計構建標準化、輕量化、模塊化的吊架體系，實現模板拼裝效率提升 40% ；同步創新了掛籃模板施工系統，采用裝配式內模吊架替代傳統鋼管支架，減少支架搭拆時間 50% 。該技術的應用共節省橋梁上構工期69d，降低成本207萬元，解決了大跨箱梁多節段同步施工的精度與效率矛盾，為同類工程提供了可復用的工業化解決方案。

4.4基于BIM的箱梁鋼筋與預應力筋精準定位安裝技術

針對寬幅箱梁鋼筋與預應力筋精準定位安裝難，箱梁腹板裂縫控制難的問題，技術團隊研發基于BIM的鋼筋與預應力筋精準定位安裝技術（圖7），采用BIM技術進行箱梁鋼筋定位架設計，解決了鋼筋安裝中位置沖突的問題，保證了鋼筋的安裝質量，提高了鋼筋的安裝效率。此技術大幅提升了箱梁施工品質，施工完成后的主箱梁腹板沒有出現任何裂縫，成功解決以往連續剛構橋腹板容易開裂的問題。

4.5 BIM+GIS數字協同管控

針對大橋整體協調管理難的問題，團隊自主研發BIM+GIS信息管理系統，以BIM模型為管理框架，整合施工階段所需的各類資源，將項目的進度管理、質量管理、安全管理、技術管理、監測管理等模塊融合到一個平臺，通過科學的歸類方法和三維的人機界面，使項目管理人員能更方便地完成整個項目的智能監控化管理。同時還開發基于BIM的數字梁場管理系統，通過實時記錄預制梁生產過程中的各項數據，實現預制梁從計劃、下料、出庫和架設全過程可追溯。

圖7基于BIM技術的箱梁鋼筋與預應力精準定位安裝技術流程圖

5結語

本文通過在培森柳江特大橋施工中的BIM應用，系統構建了BIM技術應用體系，通過項目級標準制定、模型參數化建立及施工過程綜合應用，實現大跨徑復雜橋梁的快速、品質、綠色建造。

（1）實現大跨徑復雜結構橋梁的快速建造。首創\"BIM + 地質勘探\"融合技術，巖溶樁基成孔合格率提升30% ，累計節約工期93d；研發裝配式內模吊架結構，模板拼裝效率提升 40% ，綜合降本207萬元，突破大跨徑橋梁快速施工瓶頸。

（2）實現大跨徑復雜結構橋梁品質建造。基于BIM的箱梁鋼筋與預應力筋精準定位安裝技術，實現鋼筋保護層合格率 295% 、全橋腹板零可見裂縫，解決寬幅箱梁施工質量通病，形成薄壁混凝土結構精細化施工范式。

（3）實現大跨徑復雜結構橋梁綠色智能管理突破。自主研發BIM+GIS數字孿生平臺，集成進度、質量、安全多維度智能監控，施工碳排放降低 15% ；通過“堰模一體圍堰優化\"“無支架裝配工藝\"等技術，減少臨時材料用量30% ，推動橋梁工程向低碳化、工業化轉型。

參考文獻

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[3]董繆思，楊彬，劉伯達，等.基于IFC標準的施工信息模型至圖數據庫的自動映射機制及其應用[J].建筑結構學報，2023，44（2）：273-283.

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[6]張小鳳.BIM + GIS技術應用于在役橋梁智慧運營平臺的架構功能研究[J].西部交通科技，2024（6）：161-163.

收稿日期：2025-01-07