BIM技术在预制悬拼桥梁施工中的应用研究

杨成方，王珊珊，瞿志林，赵保峰，林 海（中建八局第三建设有限公司，江苏 南京 210000）

0 引 言

BIM技术是一种应用于工程设计、建设、项目管理的数据化工具。近年来，BIM技术方兴未艾，在公路、铁路、市政工程的桥梁建设中都得到了大量实践应用[1-8]。

预制悬拼桥梁施工方法是桥梁领域的一种先进的施工工艺，适用于规模化、程序化和标准化施工作业，具有施工速度快、施工质量高、科技含量高、桥下交通影响小等特点，在多跨度的连续梁桥、城市高架桥等工程中得到了非常广泛的应用[9-12]。

南京市宁句城际轨道项目将BIM技术应用于预制悬拼桥梁施工设计、管理阶段，通过智慧化信息管理平台，尝试建立信息化、精细化和规范化的施工管理流程，解决了实际施工中的一些难题，为BIM技术在预制悬拼桥梁施工中更好地发挥价值提供了参考。

1 项目概况

宁句城际轨道黄宝高架区间中，在HY37～HY40的位置处上跨既有黄东线立交桥，跨度为30.5 m＋50 m＋30 m。为了减少对既有黄东线立交桥的影响，项目方决定采用预制节段悬臂拼装法施工。连续U梁墩顶截面采用U型与箱型结合截面，全宽10.88 m，主要由箱梁结构＋U型护栏板共同构成（仅1号和2号块带箱室）；跨中截面采用U型截面，由底板及腹板组成。节段预制采用工厂短线法施工，节段梁匹配面使用环氧树脂胶作为胶结剂，并设置有湿接缝进行线型调整。首先进行中墩墩顶0号块施工并设置临时支撑，再进行边跨现浇段8号、9号块施工；其次采用造桥设备进行对称悬臂拼装预制节段，浇筑边跨湿接缝完成边跨合龙；最后进行中跨合龙，拆除临时支撑，完成体系转换。

2 BIM应用方式

2.1 建立BIM施工模型

以实现全过程BIM管理为目标，建立BIM工作室，统筹各专业、各系统开展BIM建造工作，深度探讨在预制悬拼桥梁施工中BIM技术的各种应用可能性，通过全面性、系统性、专业性的应用，以指导现场，为预制悬拼桥梁施工的安全保驾护航。工作室选择Autodesk Revit软件建立BIM施工模型，将预制悬拼施工存在的技术难题，提前用BIM技术模拟实际施工进行可视化演练，提高与现场的契合度，通过三维可视化操作，提前了解施工中可能存在的问题，指导预制拼装桥梁科学、安全施工，为工程管理提供有力的技术支撑。连续梁桥整体模型，如图1所示。

图1 连续梁桥整体模型

2.2 深化设计

根据初步设计方案，将全桥的Revit软件模型和迈达斯模型结合，进行组合验算，对整桥在施工阶段及施工后运营养护阶段的应力、应变、线性、混凝土裂缝等指标进行设计检算和评估。连续梁受力示意图，如图2所示。通过分析数据指标，对施工重点部位予以预判，提前与设计、监理单位沟通，对设计图纸、施工方案进行变更优化，以最优的设计方案进行施工，不仅具有提高施工效率、减少材料浪费、降低成本等优点，还大幅提高了施工的安全性。

图2 连续梁受力示意图

2.3 方案比选

结合黄东线立交周边环境特点，为尽可能减少对既有交通的影响，保证道路正常通行，同时保证现场安全施工的作业空间和施工工期需要，利用Revit软件模型对不同施工方案进行预先模拟，画出实际的BIM施工模型。考虑在保证施工安全的前提下，选择合适的施工方法，以加快施工进度。通过BIM模拟和工期验算，在龙门吊拼装、架桥机拼装、移动挂篮拼装等施工方案中进行比选，结合成本和工期以及安全性考虑，最终选择利用造桥机进行对称悬臂拼装预制节段施工作为最终的施工方案。

2.4 指导施工

2.4.1 优化预制梁场布置

梁场作为预制节段梁的生产工厂，其自身的建造布局对施工有着举足轻重的影响。施工前，采用无人航拍技术，对现状的地形地貌进行扫描，将扫描的点云模型与BIM模型进行结合，提前了解场地特点，便于开展场地规划。然后利用BIM技术模拟各种梁场模型，逼真地模拟预制梁场各种可能的布置状况（如图3所示），并根据不同阶段工况特点分析物料需求及场内场地使用状态，合理优化梁场布置，保证梁场布设合理，方便施工。BIM技术的运用有利于现场管理，能确保U梁节段预制和运输的实际需求。

图3 梁场布置模型

2.4.2 优化预制节段钢模板

在预制梁厂制作U梁节段前，通过BIM建模提前进行节段的曲线拟合，为精准配置钢模板提供参考和依据，然后进行U梁节段的生产。通过BIM模型提前对钢模版的线性进行拟合并进行调整，有效保证了后期节段拼装的精准度，解决了错台等质量弊病，而且很好地达到设计的外观效果，保证了实体质量。

2.4.3 合理化布置钢筋绑扎顺序

钢筋绑扎作为梁体施工的重要环节，也是耗时最多的环节。利用建立的BIM模型，深度分析墩柱与现浇0号块等部位大直径钢筋的施工顺序是否存在冲突与矛盾，然后对大直径主筋进行分类编号，确定安装顺序，解决局部钢筋交叉、排布密集的繁杂问题。通过优化不同型号钢筋之间的绑扎顺序，不仅保证了施工的精确度，方便工人施工，还加快了施工进度。

2.4.4 模拟吊装作业

现场吊装前，对架桥机械进行BIM建模，并进行模拟吊装作业，确保吊具设计合理、安全性强，架桥机具备正常拼装运行的能力。工作室通过对预制装配过程的模拟，分析这一流程的技术难点和控制要点，加深作业人员的理解度，有效规避作业风险，实现质量一次成优。

3 BIM应用成果

3.1 智慧平台

以广联达为信息总控平台，深度开展BIM技术在预制悬拼桥梁项目管理中的深度应用。通过广联达BIMFACE平台的专业技术，实现了BIM模型轻量化应用，在网页端即可实现模型浏览、模型上安全隐患和质量通病问题查询分析、现场构件信息追踪等功能。BIM工程师将模型上传至智慧总控中心，将模型与施工数据关联，实现大数据的实时共享、实时分析。模型上传平台采用快速轻量化传输，便于上传及下载。项目各方主体包括一线工人都可以在同一个空间中读取、查阅、审核数据信息，保证模型信息的同步性和真实性。通过模型编号定位，在平台可以对预制构件出场、安装等进行全过程实时跟踪。

借助智慧工地可视、可管、可控、可测的管理手段，整合各类数据信息到BIMFACE平台，将项目实际执行情况共享给项目部、监理单位、建设单位，提升各方信息的准确性与及时性，便于及时做出科学的管理决策。通过BIM专业化工具应用，实现及时准确的信息共享，为后续施工提供可靠的技术支撑及参考依据。

3.2 安全技术交底

借助BIM技术可视化的特点，在进行方案交底、安全技术交底时，用BIM模型清楚地展示施工过程和重点部位，可以帮助管理人员和工人加深对施工的理解，提前掌握施工的重难点，打破传统交底枯燥乏味、流于形式的弊端。不仅有助于项目实现标准化建设，保证和提高项目施工质量，而且对项目施工安全、进度、材料损耗等方面的管理提供大量帮助，还有利于“智慧工地”建设，推动了工程项目朝着数字化、智能化与信息化的方向发展。

4 结 语

目前，在预制装配结构中应用BIM技术是工程建设发展的必然趋势，也为解决问题提供了一些新的思路。在复杂工况下预制悬拼桥梁施工中，BIM技术还处于探索发展阶段，有待更多同行在后续工程上应用与创新。

南京市宁句城际轨道交通项目通过在预制悬拼桥梁施工中应用BIM技术，结合广联达智慧信息平台，有效解决了复杂工况下大跨度预制悬拼桥梁施工中的一系列技术难题，提升了生产效能，优化了服务与管理理念，缩短了工期，保证了工程质量一次成优，有效降低了施工成本。