BIM技術(shù)在市政高架橋施工中的研究與應(yīng)用

劉元兵

摘 要 隨著我國城市化進程的加速，城市道路快速化改造的建設(shè)項目越來越多。道路改造中的高架橋多位于主干道交匯處，具有交通繁忙、場地狹小、工期短、地下構(gòu)筑物多、安全風(fēng)險高等特點。在城市高架橋施工中引入BIM技術(shù)具有十分重要的意義。本文以威海市大連路東延工程熱電廠高架橋為例，根據(jù)施工階段應(yīng)用BIM技術(shù)的實踐，總結(jié)BIM技術(shù)的應(yīng)用成果，并結(jié)合橋梁工程領(lǐng)域BIM技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀，提出在橋梁工程施工過程中應(yīng)用BIM技術(shù)的建議。

關(guān)鍵詞 BIM技術(shù) 市政工程 高架橋梁施工

中圖分類號：TU3;U443 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0745（2021）06-0013-03

1 工程概況

熱電廠高架橋工程是采用異型蓋梁的市政高架橋梁。主要施工內(nèi)容有雙柱式橋墩、兩側(cè)懸挑9.45米的蓋梁、8*30米簡支預(yù)制小箱梁、橋面鋪裝、伸縮縫、支座、防撞欄桿、橋面排水等。

該項目墩高≤15m的墩柱和蓋梁采用現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，簡支小箱梁采用預(yù)制工藝施工，其中箱梁最大起吊重量為126t。由于作業(yè)空間有限，蓋梁支架采用鋼筒柱支撐工字鋼結(jié)構(gòu)，鋼筒柱頂部設(shè)置沙箱，主梁雙拼40b工字鋼，箱梁架設(shè)通過采用180噸40米跨架橋機將箱梁放置在橋臺及橋墩上的抗震擋塊之間并進行連接，形成整體橋梁結(jié)構(gòu)。[1]

2 工程重難點

該項目中大懸臂預(yù)應(yīng)力蓋梁是施工重難點之一。主橋結(jié)構(gòu)與南側(cè)邊坡防護共同施工，主橋橋面與熱電廠現(xiàn)狀地面高差近40m。工程實施難點如下：（1）工期短;（2）場地狹小且交叉施工;（3）與居民區(qū)最小距離25米;（4）大懸臂蓋梁支撐體系搭設(shè)難度大;（5）每片箱梁尺寸各不相同，預(yù)制難度大（6）單片箱梁吊裝質(zhì)量大，施工安全風(fēng)險高。

3 BIM技術(shù)應(yīng)用

將BIM技術(shù)應(yīng)用于該項目，施工中由BIM應(yīng)用人員將3D模型、工程量及4D/5D模型數(shù)據(jù)上傳至施工管理平臺，通過BIM管理平臺對進度、成本、質(zhì)量、安全進行有效管理。

3.1 BIM模型管理

3.1.1 地形采集

傳統(tǒng)三維建模一般只有施工主體本身，在施工環(huán)境復(fù)雜的市政項目中，單獨的模型不能指導(dǎo)施工。該項目利用無人機對周邊環(huán)境進行地形采集，處理采集數(shù)據(jù)后，和主體模型一起導(dǎo)入平臺中，生成空間信息、靜態(tài)屬性和動態(tài)信息，為各項方案的制作提供依據(jù)。[2-3]

3.1.2 模型建立（見圖1）

按照工程整體CAD圖進行定位，相關(guān)數(shù)據(jù)對應(yīng)圖紙內(nèi)參數(shù)，將Revit等軟件建好的模型導(dǎo)入BIM管理平臺，再將處理過的地形數(shù)據(jù)導(dǎo)入管理平臺中，與主體模型融為一體，使施工情況一目了然。

3.2 施工管理應(yīng)用

3.2.1 構(gòu)件參數(shù)查看

BIM平臺中的三維模型可進行旋轉(zhuǎn)、縮放及漫游。由于已提前導(dǎo)入相關(guān)數(shù)據(jù)，點擊具體模型時會顯示模型代表構(gòu)件的相關(guān)信息、參數(shù)。

3.2.2 與周邊交叉作業(yè)指導(dǎo)

由于施工現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境有限，且與橋下邊坡防護同時施工，現(xiàn)狀邊坡防護對主橋施工造成影響。在已建好的BIM模型中，根據(jù)實際地形模型，編制對應(yīng)施工方案，可最大程度還原現(xiàn)場真實程度，在準(zhǔn)確地形上模擬主橋及邊坡防護施工布置。

3.2.3 施工方案模擬

熱電廠高架橋項目中施工場地有限、施工結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工時需考慮交通疏解、機械設(shè)備站位、箱梁吊裝順序、支架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等因素。通過BIM模型比對方案，選出最理想的支架搭設(shè)方案，并繼續(xù)進行施工模擬，反復(fù)優(yōu)化方案（施工工況模擬如圖2-3所示）。[4]

3.2.4 技術(shù)交底

針對現(xiàn)場復(fù)雜的施工環(huán)節(jié)，制作對應(yīng)動畫，輔助現(xiàn)場作業(yè)人員進行施工和技術(shù)交底工作，便于一線施工人員準(zhǔn)確理解施工工序和作業(yè)要求，使復(fù)雜工藝流程變得通俗易懂。

3.2.5 熱電廠冷卻塔與新建橋梁對應(yīng)關(guān)系模擬

利用Revit建立主橋及附近熱電廠冷卻塔的模型，能直觀看出冷卻塔對橋梁施工的影響，通過分析冷卻塔和主體模型相對位置，為施工方案的制定與優(yōu)化提供依據(jù)。

3.2.6 預(yù)制構(gòu)件管理

由于該項目采用簡支預(yù)制小箱梁，預(yù)制體量大且每片箱梁尺寸各不相同，需根據(jù)現(xiàn)場施工進度制定預(yù)制箱梁的施工順序，預(yù)制箱梁制作與出場需大量人員進行統(tǒng)計，操作繁瑣。為使預(yù)制箱梁實現(xiàn)可視化管理，項目部利用BIM技術(shù)結(jié)合微信客戶端，通過預(yù)制箱梁月度計劃制定及統(tǒng)計功能，進行計劃生產(chǎn)量與實際生產(chǎn)量的對比，同時通過臺座管理模塊，有序管理預(yù)制臺座和存放臺座，使預(yù)制場狀況一目了然。[5]

3.3 進度管理應(yīng)用

在傳統(tǒng)BIM平臺基礎(chǔ)上，通過微信或小程序管控施工進度?，F(xiàn)場人員根據(jù)工程進度，每日在微信上填報工程量、消耗材料、當(dāng)日機械和人員情況。

根據(jù)計劃進度和接收到的實際進度，平臺可分析現(xiàn)場進度，找出滯后節(jié)點，以便確定解決方案。

3.4 安全質(zhì)量管理應(yīng)用

本項目采用微信群實現(xiàn)安全質(zhì)量管理。現(xiàn)場巡查發(fā)現(xiàn)安全問題和質(zhì)量問題后，打開微信拍照取證，并填寫相關(guān)內(nèi)容，如問題描述、整改要求、經(jīng)辦人員、問題嚴(yán)重性等，填完后進行發(fā)送?，F(xiàn)場負(fù)責(zé)人收到整改消息后，可選擇相應(yīng)人員進行整改，整改完成后，負(fù)責(zé)人會收到整改完成通知。

3.5 物資機械管理應(yīng)用

3.5.1 物資材料管理

平臺中錄入所需材料庫，并關(guān)聯(lián)進度計劃，進度計劃的填報可直接調(diào)用本地材料庫。平臺可統(tǒng)計收發(fā)材料，預(yù)警庫存不足的材料。

3.5.2 機械設(shè)備管理

與材料管理一樣，平臺內(nèi)錄入建設(shè)該項目所需的機械庫，并關(guān)聯(lián)進度計劃，進度計劃的填報可直接調(diào)用本地機械庫，還可管理機械狀態(tài)、進出場時間。

3.6 視頻監(jiān)控應(yīng)用

利用BIM平臺對接現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)平臺直接查看模型對應(yīng)位置的實時狀態(tài)，項目部通過計算機客戶端、手機端與BIM平臺相連，能直接在計算機、手機上查看現(xiàn)場狀態(tài)，且移動端可在任何地方操作攝像頭，對違規(guī)或危險情況進行截圖或攝像，方便項目部實時掌控現(xiàn)場情況。[6]

3.7 二維碼應(yīng)用

將該項目的管理人員信息、現(xiàn)場作業(yè)人員信息、機械信息錄入系統(tǒng)后臺中，自動生成相應(yīng)人員信息、機械信息二維碼，再將相應(yīng)二維碼進行打印、粘貼。管理人員可通過微信掃描二維碼，得知相應(yīng)人員信息、機械基本信息、檢查記錄。

4 BIM技術(shù)應(yīng)用中的障礙及改進方向

1.任務(wù)進度管理作為BIM輔助管理的重要部分，可系統(tǒng)化查看、統(tǒng)計實際工程進度和計劃進度，并進行相應(yīng)分析。但因工程業(yè)務(wù)較繁忙，導(dǎo)致錄入實際進度存在滯后現(xiàn)象，不能及時反映實際情況，所以設(shè)立專職人員，優(yōu)化任務(wù)進度，有效改善該情況。

2.該項目工程體量較大、周邊建筑物眾多，因此使用傾斜攝影技術(shù)，獲得高質(zhì)量的周邊環(huán)境模型，整體效果好，但存在以下問題：（1）由于模型較大，前期模型建立用時較長，從而對BIM平臺的使用有一定影響;（2）高質(zhì)量的傾斜攝影模型對硬件設(shè)備要求很高，往往需要更新替換臺式機滿足使用要求。所以需提前做好硬件準(zhǔn)備制作項目模型，不影響正常開展BIM工作。[7-8]

3.相比住宅等傳統(tǒng)建筑，橋梁建設(shè)過程中涉及的人員和流程更復(fù)雜，導(dǎo)致BIM技術(shù)落地困難。以預(yù)制構(gòu)件信息化管理為例，二維碼張貼、掃碼流程涉及預(yù)制場、設(shè)備物資部、工程技術(shù)部等部門，每個參與方必須正確履行掃碼流程，才能實現(xiàn)橋梁預(yù)制構(gòu)件信息化管理。因此，BIM技術(shù)在大型橋梁項目中的落地實施，企業(yè)除積極吸納先進技術(shù)外，還需逐步變革管理流程與模式。

4.目前橋梁建設(shè)過程中的各監(jiān)測數(shù)據(jù)尚未接入系統(tǒng)中。將來可考慮將各監(jiān)測、監(jiān)控數(shù)據(jù)集成至數(shù)據(jù)中心，并結(jié)合BIM技術(shù)，形成信息集成優(yōu)勢，進一步提高橋梁建設(shè)的安全管理水平。[9]

5 結(jié)語

本文依托大連路東延項目BIM技術(shù)應(yīng)用實例，通過總結(jié)BIM技術(shù)在施工階段的應(yīng)用成果和不足，分析需提高行業(yè)領(lǐng)域整體應(yīng)用水平的建議，并期望BIM技術(shù)在大連路東延項目的應(yīng)用成果能提高行業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用水平。在今后的城市高架橋施工過程中，應(yīng)加強對BIM技術(shù)關(guān)鍵環(huán)節(jié)與重點要素的重視程度，并注重具體措施與方法的科學(xué)性。

參考文獻：

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