宁波澄浪桥BIM技术施工应用

何昌连，潘淡浓

（宏润建设集团股份有限公司，上海市 200235）

0 引言

近年来，随着工程建造水平的不断提升，BIM技术的普及程度也愈加广泛。大量工程实践显示：BIM技术为工程建造赋予了全新的科技生命力。愈来愈多的施工单位正在将BIM技术应用在工程管控中。

本文以宁波澄浪桥为例，着重介绍了施工期间各重要节点的BIM施工模拟以及通过BIM信息平台整合施工信息进行项目工程精细化管理。

1 工程概况

宁波澄浪桥横跨奉化江，是连接海曙、江东、鄞州区的重要交通要道。桥梁总长约446 m，其中主主桥梁体长度为183 m，主拱跨径为175 m；主桥结构形式为斜桥布置的中承式钢箱拱桥，引桥采用预应力混凝土连续箱梁。主桥标准横断面总宽为33.5 m，引桥标准横断面总宽为28.5 m，道路设置为双向六车道。主桥效果图见图1。

图1 澄浪桥效果图

2 工程特点、难点

2.1 交通组织复杂

澄浪桥引桥4～6号墩现浇箱梁跨越现状江东南路，此处引桥施工时，在江东南路与桃源街交叉口处需设置门洞支架，门洞限高3.5 m，以保证道路畅通；现状桃源街道路总宽度为38 m，为双向四车道，车流量大、行人多，且施工期间需占用半幅道路进行南北分幅封闭施工，交通组织复杂，保通要求高，安全隐患大。

2.2 构件节点复杂，加工困难

主桥结构为中承式无风撑钢箱拱肋拱桥，主拱横桥向布置为两片拱肋；主拱拱肋采用矩形封闭钢箱形拱肋，并在主拱跨径1/4点附近由1个封闭钢箱分叉为2个封闭钢箱，2个钢箱拱肋之间设置钢桁架进行支撑连接。拱肋结构复杂，空间异形构件多，施工期间构件制作难度大。

2.3 钢拱肋吨位重，安装难度大

主拱肋竖直方向失高25 m，跨径为175 m，矢跨比1/7，拱轴线为多段圆弧线拟合而成。主要截面尺寸为跨中截面高2.5 m，顶宽3 m，底宽3.42 m，总重约1 500 t，共划分为48个节段进行吊装拼接施工，单个节段最大重量为51 t；澄浪桥桥面宽，构件较多，尺寸大、吨位重，水上作业拼装危险性较大，钢拱安装风险高。

2.4 精细化管理目标要求高

澄浪桥项目为宁波市重点工程，项目工期紧、任务重，施工工艺复杂，质量、安全文明施工要求高；在项目开工之前就定下了无重大安全事故、创省级文明工地、确保钱江杯（争创鲁班奖）的管理目标；故在整个项目实施过程中，就对项目的管理提出了较高的要求，若不利用BIM技术进行精细化管理就很难保证项目的既定目标得以实现。

3 工程重难点BIM应用[1,2]

3.1 交通组织方案优化

澄浪桥项目地处中心城区，引桥施工阶段对周边交通影响显著。在工程顺利推进的同时，应保证周边居民的通行安全。施工环境要素对施工质量也有着很大的影响,在有限的空间内，合理安排支架、围挡、门洞范围和交通指示标牌等施工要素,既能保证交通通行安全,同时又最大限度减少对施工质量的影响,是我们需要解决的问题。

BIM团队考虑到现场情况的复杂性，利用BIM技术，基于IFC标准建立了澄浪桥BIM模型，利用参数化的BIM场景模型结合CarSim与Vissim软件对微观的车辆通行情况和宏观的交通流量进行了三阶段模拟：即门洞支架搭设阶段，箱梁施工阶段，门洞支架拆除阶段，见图2。根据模拟出来的情况给出了一个宏观的交通流量控制的方案。然后又经过结合BIM模型仿真计算得出转弯半径，从而合理划定了门洞支架搭设的范围，以及围挡范围，验证并优化引桥门洞支架搭设方案，见图3。

图2 早、晚高峰交通流量仿真分析示意图

图3 门洞示意图

3.2 异形构件制作

澄浪桥拱肋的预制加工是质量控制的重点，拱肋的预制加工在于拱肋模型的精确度，为此施工单位BIM小组依据设计院提供的设计图纸建立三维模型，见图4，基于BIM可视化及参数化的特点在三维模型中调整各项参数，进行预拼装，当发现阶段尺寸有误或预拱度不符时，及时调整相应参数，直至完整拼装，调整后的BIM模型自动生成完整的预制加工图，加工厂收到加工图纸后进行工厂化加工，最后将预制好的构件送至施工现场安装。

图4 拱肋节点图

3.3 钢拱肋安装施工模拟

澄浪桥施工工艺复杂，拱肋施工又是施工过程中质量和安全控制的重难点。桥梁在吊装施工过程中，受空间结构、空间位置的限制及构件体积大、质量重、施工机械的交叉等因素的影响，主要存在以下几个难点:（1）大体积预制构件吊装过程是否会与周围实体发生碰撞；（2）在施工过程中汽车吊的参数是否满足安装要求；（3）拱肋分段多,预制构件的运输路线、进场安排与吊装工序是否合理。如何形成安全可靠的施工方案，这是项目的参建方关心的一个问题。利用BIM技术，依据平面二维图纸建立拱肋安装三维模型，综合考虑空间结构、空间位置及施工机械等影响因素，形成参数化施工场景模型。基于时间维度建立起来的真实的4D精细化施工模拟对施工质量、安全管理起到很好的支撑作用，优化施工组织方案，保证整体施工过程安全，减少施工安全事故，降低施工风险。

澄浪桥拱肋分段多，安装难度大。下游有通航净高限制，要保证通航要求。采用“先梁后拱”的施工工艺，利用两台汽车吊上桥抬吊安装拱肋，由两端向跨中对称安装，见图5。

3.4 精细化管理

3.4.1 施工图纸三维校核

采用Autodesk公司Revit2016软件作为BIM建模的软件平台进行三维建模，发现施工图上部分钢梁标高超过铺装层标高，此外还有集水槽与加劲肋相互冲突，雨水管与电力管相互碰撞等问题，见图6。提前发现设计图纸的“错、漏、碰、缺”等问题，反馈给设计进行设计变更，避免返工、节约施工工期。

图5 拱肋施工工艺示意图

图6 雨水管与电力管碰撞示意图

3.4.2 施工进度模拟

澄浪桥项目将二维施工进度计划与BIM进行整合，以四维的形式直观地呈现在人们眼前，见图7，让项目管理人员可以清晰地了解整个工程进度安排，并及时发现每个环节的重点、难点，方便制订并完善合理可行的进度计划，保证整个项目实施过程中人力、材料、机械安排的合理性。

图7 施工进度模拟图

3.4.3 施工管理平台

BIM项目团队，结合项目管理的需要，在Revit和Navisworks可扩展接口基础上，开发了澄浪桥BIM应用信息平台，见图8，实现了项目各方的过程管理信息、质量信息、监理信息等与BIM模型的有效整合。整个平台的应用为澄浪桥的施工质量和安全施工起到了很好的支撑作用，为施工期间资料的追溯和查询提供了保障，极大得提升了施工管理的效率，见图9。

图8 BIM应用平台示意图

图9 澄浪桥构件信息示意图

4 结语

BIM技术在澄浪桥施工管理过程中应用实现了桥梁工程的信息化管理，大大提高了施工效率，节约了时间和成本，对桥梁施工管理具有重要意义。

（1）通过BIM三维信息模型，对建筑、结构、管线等进行碰撞检查，检测建筑空间与结构及管线之间有无功能冲突，图纸的错误大大减少，提高了施工图纸量。

（2）基于BIM进行Navisworks动态施工模拟，对施工进度、施工方案优化，并利用模型进行施工交底，基本实现了虚拟辅助施工的功能。进行交通模拟分析，实现对宏观、微观交通的控制。借助BIM技术对施工现场的管理进行模拟，实现了合理调配各种建筑材料、施工设备以及相关人员等建设资源，进行施工计划编制并优化工作流程。

（3）建立桥梁信息管理平台，为保证BIM技术在项目施工阶段切实应用，BIM团队及时采集和输入施工各阶段相关信息数据，实现了BIM技术信息集成、施工信息记录、进度管理、辅助工程量统计等功能，为后期澄浪桥运维阶段提供了可靠的信息依据。