BIM技术在平南三桥建设管理中的应用

李江华 李鑫

（1.重庆交通大学，重庆 400074；2.广西平宣高速公路有限公司，广西 南宁 530028）

一、引言

特大桥梁作为公路项目的关键控制性工程，社会关注度高、技术复杂、工程量大、投资额高，如何充分利用BIM技术发挥模型数据在施工阶段的价值，提高特大桥梁的施工效率和建设质量成为业内亟需解决的难题。本项目在应用BIM技术的过程中紧紧围绕工程管理向精细化、信息化、集约化发展的理念，充分利用BIM挖掘数字信息的价值，形成全过程数据链。

二、工程概况

广西荔浦至玉林高速公路平南三桥是连接平南县北互通的一座特大钢管混凝土拱桥，全长1035m，主跨575m。大桥桥跨布置为：（40m+60m+2×35m）（连续钢板梁）+575m（中承式钢管混凝土拱桥）+（2×50m+60m+3×40m）（连续钢板梁）。大桥南岸拱座基础地基持力层为中风化灰岩，采用明挖扩大基础的施工方法；北岸拱座基础地基土层结构不良，下含溶洞，采用地下连续墙结构加固基础的施工方法。

平南三桥布置图

三、BIM技术应用

（一）模型建立

项目搭建了全专业BIM模型，参建各方可通过三维模型的展示，充分了解项目的整体概况，Revit精细化建模范围可涉及临建设施、主体结构、临时结构等部位。在施工过程中，随着施工方案的完善，模型不断更新，最终形成含有施工信息的施工模型，为项目建设提供指导；如可对临建设施进行建模，通过模拟漫游查看场地布置是否合理，进行及时调整，最终设计出最优的临建设施方案，达到对项目临建的管控；通过分别对拱肋、格子梁、拱座等主体结构和塔架、缆索系统等大型临时结构进行建模，再根据模型不同角度剖切出施工过程中的细部构造直接进行交底，实现三维可视化交底，避免了传统二维图纸的复杂交底过程。

（二）碰撞检查

项目利用三维模型对主体结构进行碰撞检查，解决了钢梁吊装与主拱空间互相干涉、桥面与横撑距离太近等问题，避免了运营阶段对通行造成影响；如通过对塔架进行建模，发现节点板GP01与立柱G1-1发生碰撞的问题，提前解决了在设计阶段临建设施存在的各类碰撞问题，有效避免了后期临建设施安装返工、停工等情况而导致的经济和时间损失。

（三）模型算量

利用BIM模型直接获取工程量。要求通过BIM技术，按照图纸进行建模，模型需精细、尺寸要准确，通过模型可直接统计出混凝土用量或者构件的重量，如将构件的尺寸、属性等各类族参数进行设置，可生成明细表获取相关信息。

对于两岸大型临时结构塔架，可利用Revit模型导出塔架杆件明细表，快速获取各类杆件和高强螺栓的数量，为项目工程量统计和结构用量的精确计算提供可靠来源。

（四）可视化交底

BIM模型实现了全三维浏览、漫游和测量，将空间关系复杂的区域记录在视点中，通过精细化的模型，反映各构件之间的位置关系，便于各参建单位随时浏览；通过三维可视化交底，便于各单位之间沟通、确认信息。

1.VR虚拟现实体验

利用VR技术，结合一阶段施工图纸BIM模型，开展设计交底，让各参建方可直观查看设计效果，进行设计优化。在施工阶段，结合施工模型设计VR漫游，对大桥建设人员开展缆索系统等复杂结构三维可视化交底，让一线施工人员能够提前预知施工过程中的难点、危险点，避免事故发生。

2.3D打印

建模时按加工精度等级建立构件模型，然后按模型进行打印，如法兰盘需分为肋板+法兰盘、螺母、螺栓三个部分打印；如模型过大，无法一次性打印时，可分块进行打印，再使用胶水将各部位拼合完整即可。通过打印塔架标准段、法兰盘等构件，再利用实体三维模型对一线施工人员进行现场交底指导，显著提升了安装效率和质量。

3.AR三维可视化交底

基于建立的高精度BIM模型，应用Vuforia软件展开AR三维可视化应用。将复杂部位的施工图纸，作为识别图标，通过扫描即可在手机或iPad移动端随时查看其三维模型，实现二维图纸到三维模型交底的转变。在加工过程中，施工人员通过查看法兰盘、拱肋节段及塔架标准段等复杂构件的三维模型，实现了精准加工。

（五）施工场地规划

针对平南三桥项目场地狭小，一面临江的作业环境，对场地进行有效规划，是保障项目进度、提高施工效率的前提。将整体BIM模型与真实施工现场环境结合，形成项目的真三维模型，在真三维模型的基础上，将工程临建设施、施工机械设备按照模型组件的组织结构程序和施工计划统一布置到同一模型中，从而进行施工场地布置、运输路线规划及人机料等的配置模拟，避免碰撞情况的发生。通过BIM技术能够对多个施工场地规划方案进行探讨，根据实际情况选择最佳方案或优化施工方案，提高施工场地规划方案的合理性和可操作性。

（六）施工模拟

利用Fuzor施工模拟软件，将BIM模型与施工进度相结合，形成项目的4D进度模拟，既可以让项目管理人员充分了解项目每个阶段的工作安排、更有针对性地制定合理的专项施工方案，又可为管理单位和建设单位展示可视化的施工进度。当实际施工进度与计划进度发生偏差时，可通过修改施工模型附加的资源来调整下一步的进度计划，以达到整体进度要求和人料机的合理化配置。

（七）BIM+点云误差校核

平南三桥拱肋节段大，制造精度要求高。为控制拱肋制造误差，达到设计线型，平南三桥利用BIM高精度模型与点云模型精准对位，辅助校核误差，点云校核精度达到毫米级，有效保证了拱肋制造的线型控制要求。通过对位模型的着色深浅来反映拱肋各构件的制造偏差，同时生成偏差分布报告，指导线型纠偏。

四、基于BIM的管理平台应用

平南三桥BIM模型是按照WBS的分解结构建立的，以该模型为信息载体，对接施工管理中的进度、计量、质量等管理内容，形成基于“BIM+WBS”的施工管理平台。该平台将WBS（按照工序划分形成结构树）与BIM模型结合，在WBS中挂接工序表格并与BIM构件映射，赋予BIM构件丰富的信息，为后续桥梁运营提供了信息基础；将各管理模块与BIM模型融合，通过三维可视化BIM模型，将项目的进度、质量、安全等在BIM模型上进行展示，有助于管理者对项目进行整体把控，提升了项目质量，促进了项目精细化管理。

（一）进度管理

制定详细的进度计划，与施工模型构件一一绑定，也可根据施工进度细化，将计划Project导入平台生成计划明细，再关联BIM模型，进行模拟施工计划以及实际施工进度展示，并作出对比，既可直观地看到进度是否拖延或提前，也可统计完成量及产值（需有0#台账）。

（二）质量管理

根据验收评定标准，在平台后台管理系统提前录入质量问题库，技术员可随时调取问题库辅助其快速检查现场的每道施工工序，如发现验收工序存在质量问题，则通过手机端发起整改任务，基于BIM三维模型可让整改人员迅速定位事件发生地点，进行及时整改，经验收人员审核合格后形成闭环。

（三）安全管理

根据项目自编的安全检查标准，提前录入安全、文明问题库，为现场施工人员提供整改依据；由经办人每日例行检查，用手机拍照上传隐患部位发起事件并绑定相应模型，整改人员接受事件并基于模型进行整改，然后推送至督办人员处进行验收检查，检查合格后可闭合事件，结束流程。项目管理人员可通过手机端发布整改通知以及查看整改情况，同时也可将事件与模型构件进行关联，随时查看该构件状态。

（四）物料管理

将材料计划、物料进出情况录入平台并与模型相关联，在平台中嵌入物料管理审批流程，以实现对物料的精细化管控，让物料使用可追溯。该模块基本功能为物料跟踪，如跟踪拱肋的钢板入场、加工、运输、吊装等过程，该功能需确定整个过程中的所有工序以及每个工序的责任人，通过工序管理可实时了解该构件的状态，以此辅助决策。

（五）监测管理

对地连墙的应力应变、基坑周边土体的移动进行系统性监测，通过提前埋设的监测元件自动采集实时监测数据，系统自动生成应力应变—时间变化曲线，极大地减轻了现场人员处理数据的工作量。通过模型标识检测元件点位，点击模型点位调取变化曲线，可形象直观地了解拱座基础各部位的温度应力消散情况。同时可设置预警阈值，当变化曲线异常时，模型点位亮现，技术人员可根据预警，快速准确地采取应急措施，保证现场施工的安全。

五、结语

BIM技术为特大桥梁施工的可视化、信息化、精细化管理提供了技术支撑，借助模型的三维仿真动态演示功能助力设计优化和专项施工方案模拟，增强了施工风险管控的针对性，对保障工程质量、提高工作效率、减少返工、缩短工期等方面起到较大作用。

BIM是一个从前期规划到后期使用运维贯穿建筑全生命周期的信息集合体。目前大多数BIM技术的运用只是针对项目的某一建设阶段，且各个阶段之间缺乏模型传递的连续性，若想充分发挥BIM的价值，对项目进行全生命周期管理，还需要建立各阶段模型的传递标准，使得各阶段可以进行BIM模型的无缝对接。未来，BIM技术将在大桥的运维过程中发挥更重要的作用。