BIM技術在大型橋塔施工中的應用

1、項目概述

伍家崗長江大橋是宜昌構建一江兩岸發展新格局，深度推進江南整體開發，打造區域商務中心的重點工程，總投資33.66億元。項目主線全長2.813公里，南起江城大道，跨長江、越伍臨路，后止于花溪路，在起點及跨伍臨路處分別設置艾家互通、伍臨路互通。主橋主跨為1160米正交異性橋面板鋼箱梁懸索橋，橋寬31.5米，實現一跨過長江。主塔為門形框架結構，錨碇形式為北岸隧道錨、南岸隧道錨。

伍家崗長江大橋建成通車后，將實現城區中環閉環，內中外三環真正成形，構建宜昌"三縱五橫"快速路網格局，對拓展城市骨架，完善城市路網布局，推進宜昌現代化特大城市和長江中上游區域性中心城市建設有著十分重要的意義。

2、BIM應用背景

近年來，BIM技術理論和技術發展正處于一個快速發展期，在建筑工程領域已得到廣泛應用，在橋梁工程中的應用也越來越受到關注，重慶永川長江大橋、肇慶閱江大橋、飛云江跨海大橋、卡塔爾多哈大橋等重點橋梁工程也從設計施工一體化、復雜節點深化設計、碰撞校核、方案比選、三維可視化交底、工期模擬、管理運維平臺等方面開展了有益的探索與實踐。BIM技術在橋梁領域屬于典型專業化應用，需結合橋梁工程的特點開展相關的平臺選型、建模標準、流程，特別是應用價值落地方面的研究工作。相較于建筑工程，橋梁工程一般以結構設計為主，涉及的其他專業相對較少，構件形狀及受力行為比較復雜，建造方法、工藝及流程對結構受力有很大的影響，同時橋梁工程的使用環境條件相對惡劣，后期運維重點關心的是結構安全及耐久性問題。

3、BIM應用目的

本項目施工采用BIM管理技術，主要是借鑒現有施工行業BIM技術應用，從而建立一套符合橋梁施工現場實際業務管控需要的BIM應用模式，提高項目建設質量和精細化管理水平。

4、BIM現場應用

4.1協同作業

橋梁工程項目管理中參與單位眾多，建設單位、施工單位、設計單位、監理單位等相關主體需要相互協調配合，工作過程中交叉工作眾多，增加了溝通協調難度，制約了工程項目質量、進度和費用的提高。通過以BIM技術為中心的項目管理云端平臺，可以大大提高各參建方的溝通效率，提高項目管理決策能力。

4.2進度模擬

橋梁施工相關的結構構件較多，施工工序也比較復雜，同時橋梁施工項目管理是一個實時變化的動態過程。傳統被動管理模式已不適用于橋梁施工的項目管理過程。而BIM技術可以建立施工過程各階段的三維模型，使得施工過程的管理更加精細，讓施工管理人員進更為合理的決策與安排。

利用BIM技術將施工進度與三維模型相結合，模擬橋梁的整個施工過程和施工進度，實際進度和計劃進度之間的不同可以非常直觀的展示出來，方便項目管理人員根據進度偏差調整現場生產部署。另外，利用無人機航拍技術實時掌握施工現場的實際進度，在進度控制的管理中把每天的航拍情況與模型中的進度進行反饋和比較。

4.3施工模擬動畫

一些危險性比較大的工程使用三維模型進行仿真模擬，橋墩墩身施工過程中模板吊裝過程中，模板會發生擺動，當模板擺動幅度較大時，就會對現場人員造成較大威脅，利用BIM技術進行仿真，可以保證現場人員人身安全。在對墩身進行仿真施工過程中，還可以使用REVIT軟件對施工安全性進行辨認，及時發現設計中存在的不合理現象，當操作人員存在作業困難且可能出現墜落危險時，及時調整三角支架平臺。

4.4可視化交底

在橋梁工程中，主塔內部預埋件種類較多（如檢查梯、電梯、輸送管和塔吊固定預埋件等），以三維模型的形式直觀顯現出來，便于施工前對工人進行交底工作，更加直觀，更加形象。

結合直觀的施工方案模擬動畫及三維效果圖，對工程管理人員及操作人員就關鍵部位設施進行三維可視化交底，避免對圖紙及技術方案的錯誤理解從而造成的錯誤施工，同時，節省看圖時間，提高共同的認知度，提高溝通效率，確保工序準確有序的開展。

4.5碰撞檢查

伍家崗長江大橋主塔結構復雜、內部鋼筋密集，外側還有勁性骨架作為支撐、各種預埋件、波紋管等構件定位精度要求。傳統施工管理中二維平面圖紙很難發現不同構件間的碰撞問題，由此引發返工造成極大的成本浪費與工期延誤。利用BIM軟件，設置相應的碰撞檢查規則，可以快速找出符合碰撞檢查條件的碰撞點，并生成碰撞報告，從而提前發現內部碰撞問題，達到對設計圖紙的三維校審效果，避免工期延誤或返工。

4.6工程量統計

伍家崗項目隧道錨為前小后大的楔形結構，軸線傾角40°。按照實際施工節段劃分對項目進行三維建模，解決傳統手算難以快速準確統計大體積混凝土施工實際工程量的問題，輔助項目做工程量管控和預結算。同時，利用BIM技術可以更加精細的管理施工材料、施工機械、施工人員，提高人、材、機的利用率。比如通過BIM模型可以隨時讀取橋梁施工過程中的各部位、各階段相應的鋼筋用量和混凝土量，進行數字化下料，為限額領料提供技術參考，便于節約成本、節約資源。

4.7檢測監控系統對接

將三維模型與各監測點結合，并設置不同類型的傳感器，與監測系統關聯，三維直觀展示監測過程的應力變化。通過將BIM模型與三局自主研發的智能監控平臺相關聯，實時接收各類運行參數并進行展示、預警，遠程實時監測平臺運行狀態，為平臺健康安全運行保駕護航。

4.8臨時構件設計指導施工

伍家崗項目依托三局的超高層施工平臺技術優勢，自主研發適用于橋塔施工的專屬施工平臺—“整體式自適應雙模板施工平臺”，受到社會各界的廣泛關注。項目根據自適應雙模板施工平臺施工方案及相關設計圖紙、規范等資料，對自適應雙模板施工平臺模架系統進行三維建模，結合塔吊吊重性能、施工節段劃分、雙模板循環作業、施工作業安全等因素綜合分析，驗證模架系統各節段施工工況，優化形成最終現場使用的模架系統。

將三維模型導入MIDAS、solidwork等結構驗算軟件，分別進行模架結構總體計算、框架局部驗算、支承系統結構計算、液壓系統計算、塔柱結構計算、模板計算。對結構自重、施工荷載、堆載、風荷載等方面反復驗證，各項目指標均滿足現場施工要求。

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最后，利用三維模型對模架系統各組成部分正向輸出立面、剖面、節點詳圖等二維圖紙，通過模型指導工廠加工下料。結合三維安裝詳圖及施工工藝模擬，指導現場模架系統安裝和頂升運行。

5、總結

目前國內BIM技術在建筑工程領域已得到廣泛應用，在橋梁工程領域的應用也越來越受到關注。本項目通過碰撞檢測、工程量校核統計、可視化交底、進度模擬等方面的應用，給項目帶來了比較大的收益，體現了其應用價值，得到了業主及其它參建方的認可?；?BIM 技術在橋梁施工中為新時期的項目管理提供了新的思路， 打破了傳統的施工作業模式， 促進了施工過程中信息的共享與傳遞，改變了工程業以往的施工管理方式，在未來必將發揮它的潛在價值。