大型钢管拱桥施工过程中BIM技术的应用

陶双龙，李林

（1.安徽建工集团有限公司，安徽 合肥 230022；2.安徽省公路桥梁工程有限公司，安徽 合肥 230025）

1 前言

当前，国际上新兴的BIM(building informationmodel，建筑信息模型)技术已成为建设领域信息技术的研究和应用热点，BIM的应用价值已经得到政府的高度关注和行业的普遍认可。

BIM技术的应用在世界范围内呈现出较为显著的增长趋势，根据Dodge Data&Analytics公司在2017年所发布的《基础设施BIM应用的商业价值》报告，从2015年到2017年，高度BIM应用者（超过半数的项目应用BIM）的比例已从2015年的20%增长到2017年的52%。本文结合公司实际项目，为尽快让BIM技术“落地”于项目、服务于项目，公司专门在此项目成立BIM技术小组，立足打造公司BIM技术示范项目。结合实际，阐述了大型钢管拱桥施工过程中BIM技术的应用。

2 项目概况

本项目为桥梁加宽工程，设计加宽桥长578m，主桥为152m下承式钢管混凝土系杆拱桥，矢跨比1/4,主拱拱轴线为悬链线，悬链系数1.5，主桥桥宽23.2m，引桥均为小箱梁结构，主、引桥均采用钻孔灌注桩基础。主要施工内容包括：道路、跨河桥梁一座、排水、绿化、照明、交通设施等，计划工期24个月，合同造价1.008亿元。

3 团队建设及软件使用

根据项目实施进展情况，项目部建立了专门的BIM应用部门，由项目总工直接领导，同时为工程部和物机部配备专项应用人员和软硬件设备，具体负责大桥BIM综合应用的实施工作。明确了开展施工阶段BIM应用价值点、BIM应用系列标准、施工阶段BIM模型创建、BIM模型应用等方面目标。

本次在项目BIM实施应用使用了AutoCAD2014（制图软件）、Revit 2017（模型制作）、Navisworks2017（施工模拟）、Civil 3D2015(地形制作）、Fuzor2017(虚拟现实）、3D MAX2014（动画制作）等6款软件，通过各软件的协同作业，达到BIM技术应用要求。

4 主要应用点

4.1 图纸复核

基于BIM软件的明细表审图应用，利用BIM技术对图纸进行审核，提高了审图效率和质量，有利于减少返工和及时变更。通过Rrevit软件复核了引桥下部结构的坐标高程，模型建立后，可以查询模型上每一个部位的坐标及高程，通过各构件的相对位置，直观的以立体影视模式复核坐标准确性，大大减少了坐标复核的工作量,也为现场的测量工作减小了计算工作量，提高了效率。

4.2 场地布置

通过三维地形数据分析与BIM模型的三维数据结合，提前模拟施工场地并进行布置谋划，利用已经建立好的BIM模型对施工平面组织、材料堆场、现场临时建筑及运输通道等进行场地布置虚拟策划，调整建筑机械（塔吊、施工电梯）等合理布置位置，校验施工现场场平布置图，为项目实施策划及施工组织设计的编制工作提供科学参考，让编制内容更加的科学合理、可视可查，使得场地规划更加合理可行，减少建造返工。

图1 对桥面板标高符合

图2 利用软件自动生成工程量明细表

图3 拌合站规划效果

图4 项目部规划效果

4.3 重点施工方案模拟

4.3.1 钢纵梁安装模拟

图5 拱肋安装方案模拟

图6 现场拱肋安装

因受本项目桥梁西侧原有老桥影响，项目部采用的110t浮吊在作业时只能从东侧进行主桥支架及钢纵梁安装。考虑到河道通航要求，110t浮吊每天只能在上下午各施工4h，如果在此期间出现某一段钢纵梁安装不能及时完成，或者安装的钢纵梁不能及时准确就位锁定，将影响及时通航而造成不良社会影响。为此，项目部周密策划，BIM小组通过BIM三维模型以立体、全方位、影视模式，反复多次演示钢纵梁安装吊装过程的各个相关细节及浮吊行走路线，并不断加以优化，最终确定该施工方案中的合理工序及吊装关键点，实现了各节段钢纵梁安装顺利、如期完成。

4.3.2 拱肋安装模拟

根据主桥专项施工方案，精确利用BIM软件绘制专项方案中的支架、桁架、机械，等比例真实模拟现场拱肋吊装空间位置，时间顺序，解决了平面图无法展现机械的吊装空间，很直观的解决了专家组在对方案论证时提出的无法断定拱肋支架间距是否满足吊装空间的问题。

4.4 辅助技术交底

基于Revit软件模型的创建，编制了3D作业指导书。利用BIM技术将文字交底内容利用施工动画展示出来，交底过程中反复讨论，使得交底更直观，更易于接受，解决了传统作业指导书、技术交底文字难懂，甚至与与实际交底脱节等问题。

图7 3D作业指导书

4.5 方案优化

由于设计院设计图纸只给出一种桥梁钢结构的涂装颜色，对于建成后桥梁的整体外观效果不能更多的对比。特别是后期业主要求对桥梁钢结构涂装颜色进行更改，同时还要与桥梁周边环境相适应，更加和谐美观。项目部BIM小组通过BIM软件种的Fuzor软件，建立桥梁整体模型后，利用软件渲染功能给出多种颜色效果图，给业主提供了三套拱肋与钢梁的涂装颜色搭配方案，最终选择了最佳颜色涂装方案，缩短了工期。

4.6 基于BIM4D管控

基于BIM技术进行施工进度管理，首先，依据BIM技术的优势，集成BIM施工进度管理流程之中，形成优化后的进度管理流程图；然后，应用BIM模拟技术将每一个施工环节的先行状态模拟出来，结合现场实际经验进行进度计划的编制，涉及总进度计划、二级进度计划、周进度计划、每日进度计划4个层次。在施工阶段，将施工进度计划整合进施工图BIM模型，形成4D施工模型，模拟项目整体施工进度安排，对工程实际施工进度情况与虚拟进度情况进行对比分析，检查与分析施工工序衔接及进度计划合理性，并借助施工管理平台进行项目施工进度管理，切实提供施工管理质量与水平。

5 小结

通过在特大型钢管拱桥张的BIM应用，让BI技术在公司成功“落地”，为BIM技术推广应用提供经验分享。在项目应用过程中，通过系统培训和实施应用，培养了一批BIM应用人才，为公司以后推广BIM技术做好人才储备。BIM技术的应用，使得项目与业主、监理等单位的沟通更加便捷、高效，展示了公司在该方面的实力，提升了在该地区的竞争力。

BIM应用前期投入相比传统方式较大，包括设计BIM建模、团队组建、软硬件配备等等。但随着项目应用的深入，BIM方式的综合效益开始突显。