BIM技术在市政高架桥施工中的研究与应用

刘元兵

摘 要 随着我国城市化进程的加速，城市道路快速化改造的建设项目越来越多。道路改造中的高架桥多位于主干道交汇处，具有交通繁忙、场地狭小、工期短、地下构筑物多、安全风险高等特点。在城市高架桥施工中引入BIM技术具有十分重要的意义。本文以威海市大连路东延工程热电厂高架桥为例，根据施工阶段应用BIM技术的实践，总结BIM技术的应用成果，并结合桥梁工程领域BIM技术应用现状，提出在桥梁工程施工过程中应用BIM技术的建议。

关键词 BIM技术 市政工程 高架桥梁施工

中图分类号：TU3;U443 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2021）06-0013-03

1 工程概况

热电厂高架桥工程是采用异型盖梁的市政高架桥梁。主要施工内容有双柱式桥墩、两侧悬挑9.45米的盖梁、8*30米简支预制小箱梁、桥面铺装、伸缩缝、支座、防撞栏杆、桥面排水等。

该项目墩高≤15m的墩柱和盖梁采用现浇结构，简支小箱梁采用预制工艺施工，其中箱梁最大起吊重量为126t。由于作业空间有限，盖梁支架采用钢筒柱支撑工字钢结构，钢筒柱顶部设置沙箱，主梁双拼40b工字钢，箱梁架设通过采用180吨40米跨架桥机将箱梁放置在桥台及桥墩上的抗震挡块之间并进行连接，形成整体桥梁结构。[1]

2 工程重难点

该项目中大悬臂预应力盖梁是施工重难点之一。主桥结构与南侧边坡防护共同施工，主桥桥面与热电厂现状地面高差近40m。工程实施难点如下：（1）工期短;（2）场地狭小且交叉施工;（3）与居民区最小距离25米;（4）大悬臂盖梁支撑体系搭设难度大;（5）每片箱梁尺寸各不相同，预制难度大（6）单片箱梁吊装质量大，施工安全风险高。

3 BIM技术应用

将BIM技术应用于该项目，施工中由BIM应用人员将3D模型、工程量及4D/5D模型数据上传至施工管理平台，通过BIM管理平台对进度、成本、质量、安全进行有效管理。

3.1 BIM模型管理

3.1.1 地形采集

传统三维建模一般只有施工主体本身，在施工环境复杂的市政项目中，单独的模型不能指导施工。该项目利用无人机对周边环境进行地形采集，处理采集数据后，和主体模型一起导入平台中，生成空间信息、静态属性和动态信息，为各项方案的制作提供依据。[2-3]

3.1.2 模型建立（见图1）

按照工程整体CAD图进行定位，相关数据对应图纸内参数，将Revit等软件建好的模型导入BIM管理平台，再将处理过的地形数据导入管理平台中，与主体模型融为一体，使施工情况一目了然。

3.2 施工管理应用

3.2.1 构件参数查看

BIM平台中的三维模型可进行旋转、缩放及漫游。由于已提前导入相关数据，点击具体模型时会显示模型代表构件的相关信息、参数。

3.2.2 与周边交叉作业指导

由于施工现场作业环境有限，且与桥下边坡防护同时施工，现状边坡防护对主桥施工造成影响。在已建好的BIM模型中，根据实际地形模型，编制对应施工方案，可最大程度还原现场真实程度，在准确地形上模拟主桥及边坡防护施工布置。

3.2.3 施工方案模拟

热电厂高架桥项目中施工场地有限、施工结构复杂，施工时需考虑交通疏解、机械设备站位、箱梁吊装顺序、支架结构稳定性等因素。通过BIM模型比对方案，选出最理想的支架搭设方案，并继续进行施工模擬，反复优化方案（施工工况模拟如图2-3所示）。[4]

3.2.4 技术交底

针对现场复杂的施工环节，制作对应动画，辅助现场作业人员进行施工和技术交底工作，便于一线施工人员准确理解施工工序和作业要求，使复杂工艺流程变得通俗易懂。

3.2.5 热电厂冷却塔与新建桥梁对应关系模拟

利用Revit建立主桥及附近热电厂冷却塔的模型，能直观看出冷却塔对桥梁施工的影响，通过分析冷却塔和主体模型相对位置，为施工方案的制定与优化提供依据。

3.2.6 预制构件管理

由于该项目采用简支预制小箱梁，预制体量大且每片箱梁尺寸各不相同，需根据现场施工进度制定预制箱梁的施工顺序，预制箱梁制作与出场需大量人员进行统计，操作繁琐。为使预制箱梁实现可视化管理，项目部利用BIM技术结合微信客户端，通过预制箱梁月度计划制定及统计功能，进行计划生产量与实际生产量的对比，同时通过台座管理模块，有序管理预制台座和存放台座，使预制场状况一目了然。[5]

3.3 进度管理应用

在传统BIM平台基础上，通过微信或小程序管控施工进度。现场人员根据工程进度，每日在微信上填报工程量、消耗材料、当日机械和人员情况。

根据计划进度和接收到的实际进度，平台可分析现场进度，找出滞后节点，以便确定解决方案。

3.4 安全质量管理应用

本项目采用微信群实现安全质量管理。现场巡查发现安全问题和质量问题后，打开微信拍照取证，并填写相关内容，如问题描述、整改要求、经办人员、问题严重性等，填完后进行发送。现场负责人收到整改消息后，可选择相应人员进行整改，整改完成后，负责人会收到整改完成通知。

3.5 物资机械管理应用

3.5.1 物资材料管理

平台中录入所需材料库，并关联进度计划，进度计划的填报可直接调用本地材料库。平台可统计收发材料，预警库存不足的材料。

3.5.2 机械设备管理

与材料管理一样，平台内录入建设该项目所需的机械库，并关联进度计划，进度计划的填报可直接调用本地机械库，还可管理机械状态、进出场时间。

3.6 视频监控应用

利用BIM平台对接现场监控系统，实现平台直接查看模型对应位置的实时状态，项目部通过计算机客户端、手机端与BIM平台相连，能直接在计算机、手机上查看现场状态，且移动端可在任何地方操作摄像头，对违规或危险情况进行截图或摄像，方便项目部实时掌控现场情况。[6]

3.7 二维码应用

将该项目的管理人员信息、现场作业人员信息、机械信息录入系统后台中，自动生成相应人员信息、机械信息二维码，再将相应二维码进行打印、粘贴。管理人员可通过微信扫描二维码，得知相应人员信息、机械基本信息、检查记录。

4 BIM技术应用中的障碍及改进方向

1.任务进度管理作为BIM辅助管理的重要部分，可系统化查看、统计实际工程进度和计划进度，并进行相应分析。但因工程业务较繁忙，导致录入实际进度存在滞后现象，不能及时反映实际情况，所以设立专职人员，优化任务进度，有效改善该情况。

2.该项目工程体量较大、周边建筑物众多，因此使用倾斜摄影技术，获得高质量的周边环境模型，整体效果好，但存在以下问题：（1）由于模型较大，前期模型建立用时较长，从而对BIM平台的使用有一定影响;（2）高质量的倾斜摄影模型对硬件设备要求很高，往往需要更新替换台式机满足使用要求。所以需提前做好硬件准备制作项目模型，不影响正常开展BIM工作。[7-8]

3.相比住宅等传统建筑，桥梁建设过程中涉及的人员和流程更复杂，导致BIM技术落地困难。以预制构件信息化管理为例，二维码张贴、扫码流程涉及预制场、设备物资部、工程技术部等部门，每个参与方必须正确履行扫码流程，才能实现桥梁预制构件信息化管理。因此，BIM技术在大型桥梁项目中的落地实施，企业除积极吸纳先进技术外，还需逐步变革管理流程与模式。

4.目前桥梁建设过程中的各监测数据尚未接入系统中。将来可考虑将各监测、监控数据集成至数据中心，并结合BIM技术，形成信息集成优势，进一步提高桥梁建设的安全管理水平。[9]

5 结语

本文依托大连路东延项目BIM技术应用实例，通过总结BIM技术在施工阶段的应用成果和不足，分析需提高行业领域整体应用水平的建议，并期望BIM技术在大连路东延项目的应用成果能提高行业领域应用水平。在今后的城市高架桥施工过程中，应加强对BIM技术关键环节与重点要素的重視程度，并注重具体措施与方法的科学性。

参考文献：

[1] 范安全，王玉伟，朱若愚，等.BIM技术在浪滩坡特大桥施工中的应用[J].施工技术，2020，49（02）：115-118.

[2] 王伟.永宁黄河公路大桥主桥设计中的BIM应用探析[J].中国勘察设计，2017（01）：80-82.

[3] 喻江武，雷瑜，宋超林，等.基于BIM的内罗毕国家公园特大桥施工管理系统研究[J].施工技术，2019，48（11）：1-5.

[4] 朱奕蓓，程耀东，朱志峰.BIM技术在钢桁架加劲PC连续箱梁桥中的应用研究[J].山西建筑，2017，43（02）：179-180.

[5] 陈永高，单豪良.长江公铁斜拉桥BIM模拟与计算分析[J].山东农业大学学报（自然科学版），2016，47（06）：894-899.

[6] 张建平，李丁，林佳瑞，等.BIM在工程施工中的应用[J].施工技术，2012，41（16）：18-21.

[7] 周明科，张鑫，张波，等.基于BIM技术的城市轨道交通工程风险识别方法研究[J].施工技术，2019，48（03）：107-110.

[8] 孙宏志.基于BIM技术的高架桥工程施工中应用研究[J].四川水泥，2016（06）：312.

[9] 张忻.BIM在高架桥管养项目中的应用[D].成都：西南交通大学，2015.