李旭

（中交二航局第四工程有限公司，安徽芜湖241000）

1 引言

桥梁工程为公路建设中的控制性项目，尤其是特大型桥梁工程的顺利进行极大程度上影响着公路项目的进展。近年来，随着经济的发展和技术的进步，大跨径桥梁工程越来越多，而且结构形式也更加复杂，这给桥梁工程师带了很大的挑战。传统管理手段愈发不能满足业主对工程项目的要求，更不能满足工程建设项目数字化管理的要求。

BIM技术以建筑物的各项信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息[1]。BIM技术在民用建筑领域应用的较为广泛，但是针对于交通领域，BIM技术的应用依旧远远落后于建筑领域。

本文以广西荔浦至玉林高速公路平南相思洲大桥为背景，研究BIM技术在大跨径组合梁斜拉桥施工过程中的应用。

2 项目介绍

广西荔浦至玉林高速公路是国家高速公路网呼和浩特至北海（G59）和广西高速公路网规划“6纵7横8支线”中“纵2”重要组成部分，项目起自荔浦县城东北蒙村，接在建汕头至昆明国家高速公路阳朔至鹿寨段，止于玉林市新桥镇，接已建呼和浩特至北海国家高速公路玉林至铁山港段。

平南相思洲大桥是广西荔玉高速公路上的一座特大桥，在平南县城附近跨越浔江，距离相思洲尾约100m。该大桥是荔玉高速公路项目的一个重点控制性工程，主桥采用双塔双索面半漂浮体系斜拉桥，跨径布置为40m+170m+450m+170m+40m。大桥主跨450m跨越南汊通航孔，170m边跨跨越相思洲北汊。主塔承台基础为长54m，宽17m，厚6m的圆端形承台，下设23根直径2.5m的钻孔桩。大桥索塔采用钻石形索塔的形式，南北主塔高均为147.3m，主梁采用分离式双箱组合梁，组合梁中心高度3.5m，梁全宽33.5m。北岸引桥为预应力混凝土小箱梁桥+预应力混凝土T梁桥，南岸引桥为钢混组合连续梁桥。

3 BIM在桥梁施工过程中的应用

针对大跨径组合梁斜拉桥项目的建设特点，通过BIM技术与三维实景的综合应用，逐一解决项目中存在的难点问题。

3.1 桥梁复杂结构设计成果三维可视化交底

相思洲大桥为大跨径组合梁斜拉桥，钢混组合梁、索塔钢锚梁等结构不仅种类繁多而且构造复杂，传统的二维设计成果存在着专业化程度高、艰涩难懂等特点，同时也很难直观反映设计人员的真实意图。本项目中全桥共40种80套索塔钢锚梁以及14种共89榀钢混组合梁，传统的设计成果采用标准断面并以表格形式将不同的型号钢锚梁、钢混组合梁表示。以表格形式对复杂结构进行表达不仅存在着参数繁多、难懂，并且难以发现构件之间的空间对应问题。

因此，本项目从设计开始就规划BIM总体应用，通过利用BIM技术与传统方式进行二、三维同步设计。利用BIM技术对钢锚梁、钢混组合梁进行参数化建模，将表格表示的钢锚梁、钢混组合梁进行实体化，如图1所示。利用BIM技术的可视化优势可以直观地检查参数是否正确，确定钢锚梁、钢混组合梁各构件尺寸是否存在矛盾、冲突情况，从设计的源头保证工程质量，并且在施工阶段可直接利用钢锚梁、钢-混叠合梁的BIM设计成果对施工人员进行可视化交底。通过利用BIM设计成果进行桥梁复杂结构技术交底，不仅能让施工人员直观地理解图纸，理解设计人员的真实意图，同时施工人员可根据以往的施工经验指出设计中存在的问题，提前对设计进行优化处理，避免施工过程中产生设计变更，减少工期的延误，从而确保工程的质量。

图1 参数化钢锚梁、钢混组合梁BIM模型

3.2 桥梁施工工艺三维仿真与可视化交底

相思洲大桥为目前广西在建最大跨径的组合梁斜拉桥，涉及的施工工艺繁多而且复杂，危险系数高、施工难度大。传统的施工方案及技术交底方式存在着一定的局限性，施工人员对工艺的控制要点、危险源等没有较为直观的认识。

本项目通过利用无人机倾斜摄影技术获取现场的数据信息，通过BIM软件生成三维实景模型来真实重构施工现场环境。在三维实景真实重构的现场施工环境中对不同的施工工艺进行三维动态仿真模拟，如图2所示，并考虑各种不利的因素，对施工方案进行前置分析并进行优化。并且利用BIM模型的可视化特点，对现场施工人员进行多维度的技术交底，加速各方对施工工艺的理解，规避不必要的风险，提高施工质量和效率。

同时，由于钢锚梁在塔内未水平放置，且锚点、塔内预埋管与锚拉板之间为空间角度，坐标计算较为复杂。在BIM模型中，测量人员可以在实景模型中直接获取各构件的坐标，与计算的坐标进行比较、核对，以保证各构件位置的准确性[1]。

图2 相思洲大桥主桥施工BIM模型

3.3 基于BIM技术的施工管理

如何将BIM技术与过程管理系统地结合是施工阶段BIM技术应用的重点和难点。针对大跨径组合梁斜拉桥项目的建设特点，本项目基于BIM模型进行施工管理平台的二次开发。在设计BIM模型基础上建立符合施工要求的深化模型，通过制定EBS编码，将数字信息、技术数据与BIM模型挂接，并与施工过程融合，实现基于BIM技术的进度管理、安全质量管理和技术管理，从而提高工程的数字化管理水平，保障工程质量。

3.3.1 多源数据融合和多终端的施工信息化管理

项目施工管理平台由客户端、Web端、APP组成，以云平台为数据存储层，以BIM模型为基础，用轻量化数据方式关联工程结构数据、施工组织计划、设计图纸等多源数据信息，实现多源数据的融合和共享。同时基于成熟的数据架构方式，实现多个终端直接对BIM模型关联的所有属性进行管理、检索和修改。通过这种方式，对桥梁施工过程进行统一的数字化管理，确保施工过程中的信息传递的流畅性和及时性，提高施工管理能力。

3.3.2 技术资料三维数字化管理

基于唯一编码实现设计图纸、施工方案等技术资料与工程部位关联。相关技术人员通过BIM模型直接定位到具体施工部位，可快速查阅相关图纸信息及施工方案等技术信息，实现施工全过程的资料记录、查询和追溯。

3.3.3 工序控制与项目进度管理

本项目为技术复杂的大跨径组合梁斜拉桥，在施工过程中通过将各工程部位的施工控制要点与BIM模型进行关联，实现工程部位工序的卡控，确保责任落实到人，从而实现在源头控制工程质量的目的。与此同时，本项目通过将工序控制与施工进度相关联，并与BIM施工模型挂接，可实时查看项目进度。通过与项目的计划进度对比，可随时直观地对项目进度进行了解，便于管理人员有针对性地进行调整管控，确保项目的顺利进行[2]。

3.3.4 安全、质量管理

在基于BIM模型的管理平台，可从以下几个方面对大桥施工的安全、质量问题进行有效的控制：（1）在工序卡控的环节，按设计及施工要求进行重点的控制，现场技术人员需按照要求进行验收并将验收结果上传至指定的质量验收人，通过后方可完成验收程序；（2）利用BIM技术与三维实景结合，提前进行施工场地合理规划布置，预先调配好施工需要的人机物料；（3）技术人员可利用APP将现场的质量、安全问题进行上传并与具体工程部位关联，第一时间发现并解决问题，实现对工程质量、安全问题的跟踪留痕。并形成安全、质量问题分析库，从而提醒施工管理人员及时调整和优化施工工艺，保障工程质量，提升施工管理水平。

项目施工管理平台还包括施工日志、人员管理、机械管理、实时监控等模块，进一步提高了平台的实用性，实现了BIM技术与施工管理的系统性结合应用，避免了以“建模为主，应用为辅”的尴尬现状，使BIM技术能够真正的发挥其作用，有效地提升了桥梁的施工管理水平和工程质量。

4 结语

将BIM技术真正运用于桥梁施工过程中，是实现其价值的重要途径。本项目从工程本身需求出发进行BIM技术的应用，通过利用其可视化、参数化建模等优势并结合倾斜摄影技术解决了大跨径组合梁斜拉桥施工过程中存在的工序复杂、施工难度大、风险高等一系列工程难点，并且基于BIM模型进行施工管理平台的二次开发，实现了BIM技术与施工过程管理系统的结合应用，提高了桥梁施工的数字化管理水平和建设水平，为后续全面实现公路桥梁数字化提供参考借鉴。