BIM技術在預制懸拼橋梁施工中的應用研究

楊成方，王珊珊，瞿志林，趙保峰，林 海（中建八局第三建設有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引 言

BIM技術是一種應用于工程設計、建設、項目管理的數據化工具。近年來，BIM技術方興未艾，在公路、鐵路、市政工程的橋梁建設中都得到了大量實踐應用[1-8]。

預制懸拼橋梁施工方法是橋梁領域的一種先進的施工工藝，適用于規?；?、程序化和標準化施工作業，具有施工速度快、施工質量高、科技含量高、橋下交通影響小等特點，在多跨度的連續梁橋、城市高架橋等工程中得到了非常廣泛的應用[9-12]。

南京市寧句城際軌道項目將BIM技術應用于預制懸拼橋梁施工設計、管理階段，通過智慧化信息管理平臺，嘗試建立信息化、精細化和規范化的施工管理流程，解決了實際施工中的一些難題，為BIM技術在預制懸拼橋梁施工中更好地發揮價值提供了參考。

1 項目概況

寧句城際軌道黃寶高架區間中，在HY37～HY40的位置處上跨既有黃東線立交橋，跨度為30.5 m＋50 m＋30 m。為了減少對既有黃東線立交橋的影響，項目方決定采用預制節段懸臂拼裝法施工。連續U梁墩頂截面采用U型與箱型結合截面，全寬10.88 m，主要由箱梁結構＋U型護欄板共同構成（僅1號和2號塊帶箱室）；跨中截面采用U型截面，由底板及腹板組成。節段預制采用工廠短線法施工，節段梁匹配面使用環氧樹脂膠作為膠結劑，并設置有濕接縫進行線型調整。首先進行中墩墩頂0號塊施工并設置臨時支撐，再進行邊跨現澆段8號、9號塊施工；其次采用造橋設備進行對稱懸臂拼裝預制節段，澆筑邊跨濕接縫完成邊跨合龍；最后進行中跨合龍，拆除臨時支撐，完成體系轉換。

2 BIM應用方式

2.1 建立BIM施工模型

以實現全過程BIM管理為目標，建立BIM工作室，統籌各專業、各系統開展BIM建造工作，深度探討在預制懸拼橋梁施工中BIM技術的各種應用可能性，通過全面性、系統性、專業性的應用，以指導現場，為預制懸拼橋梁施工的安全保駕護航。工作室選擇Autodesk Revit軟件建立BIM施工模型，將預制懸拼施工存在的技術難題，提前用BIM技術模擬實際施工進行可視化演練，提高與現場的契合度，通過三維可視化操作，提前了解施工中可能存在的問題，指導預制拼裝橋梁科學、安全施工，為工程管理提供有力的技術支撐。連續梁橋整體模型，如圖1所示。

圖1 連續梁橋整體模型

2.2 深化設計

根據初步設計方案，將全橋的Revit軟件模型和邁達斯模型結合，進行組合驗算，對整橋在施工階段及施工后運營養護階段的應力、應變、線性、混凝土裂縫等指標進行設計檢算和評估。連續梁受力示意圖，如圖2所示。通過分析數據指標，對施工重點部位予以預判，提前與設計、監理單位溝通，對設計圖紙、施工方案進行變更優化，以最優的設計方案進行施工，不僅具有提高施工效率、減少材料浪費、降低成本等優點，還大幅提高了施工的安全性。

圖2 連續梁受力示意圖

2.3 方案比選

結合黃東線立交周邊環境特點，為盡可能減少對既有交通的影響，保證道路正常通行，同時保證現場安全施工的作業空間和施工工期需要，利用Revit軟件模型對不同施工方案進行預先模擬，畫出實際的BIM施工模型?？紤]在保證施工安全的前提下，選擇合適的施工方法，以加快施工進度。通過BIM模擬和工期驗算，在龍門吊拼裝、架橋機拼裝、移動掛籃拼裝等施工方案中進行比選，結合成本和工期以及安全性考慮，最終選擇利用造橋機進行對稱懸臂拼裝預制節段施工作為最終的施工方案。

2.4 指導施工

2.4.1 優化預制梁場布置

梁場作為預制節段梁的生產工廠，其自身的建造布局對施工有著舉足輕重的影響。施工前，采用無人航拍技術，對現狀的地形地貌進行掃描，將掃描的點云模型與BIM模型進行結合，提前了解場地特點，便于開展場地規劃。然后利用BIM技術模擬各種梁場模型，逼真地模擬預制梁場各種可能的布置狀況（如圖3所示），并根據不同階段工況特點分析物料需求及場內場地使用狀態，合理優化梁場布置，保證梁場布設合理，方便施工。BIM技術的運用有利于現場管理，能確保U梁節段預制和運輸的實際需求。

圖3 梁場布置模型

2.4.2 優化預制節段鋼模板

在預制梁廠制作U梁節段前，通過BIM建模提前進行節段的曲線擬合，為精準配置鋼模板提供參考和依據，然后進行U梁節段的生產。通過BIM模型提前對鋼模版的線性進行擬合并進行調整，有效保證了后期節段拼裝的精準度，解決了錯臺等質量弊病，而且很好地達到設計的外觀效果，保證了實體質量。

2.4.3 合理化布置鋼筋綁扎順序

鋼筋綁扎作為梁體施工的重要環節，也是耗時最多的環節。利用建立的BIM模型，深度分析墩柱與現澆0號塊等部位大直徑鋼筋的施工順序是否存在沖突與矛盾，然后對大直徑主筋進行分類編號，確定安裝順序，解決局部鋼筋交叉、排布密集的繁雜問題。通過優化不同型號鋼筋之間的綁扎順序，不僅保證了施工的精確度，方便工人施工，還加快了施工進度。

2.4.4 模擬吊裝作業

現場吊裝前，對架橋機械進行BIM建模，并進行模擬吊裝作業，確保吊具設計合理、安全性強，架橋機具備正常拼裝運行的能力。工作室通過對預制裝配過程的模擬，分析這一流程的技術難點和控制要點，加深作業人員的理解度，有效規避作業風險，實現質量一次成優。

3 BIM應用成果

3.1 智慧平臺

以廣聯達為信息總控平臺，深度開展BIM技術在預制懸拼橋梁項目管理中的深度應用。通過廣聯達BIMFACE平臺的專業技術，實現了BIM模型輕量化應用，在網頁端即可實現模型瀏覽、模型上安全隱患和質量通病問題查詢分析、現場構件信息追蹤等功能。BIM工程師將模型上傳至智慧總控中心，將模型與施工數據關聯，實現大數據的實時共享、實時分析。模型上傳平臺采用快速輕量化傳輸，便于上傳及下載。項目各方主體包括一線工人都可以在同一個空間中讀取、查閱、審核數據信息，保證模型信息的同步性和真實性。通過模型編號定位，在平臺可以對預制構件出場、安裝等進行全過程實時跟蹤。

借助智慧工地可視、可管、可控、可測的管理手段，整合各類數據信息到BIMFACE平臺，將項目實際執行情況共享給項目部、監理單位、建設單位，提升各方信息的準確性與及時性，便于及時做出科學的管理決策。通過BIM專業化工具應用，實現及時準確的信息共享，為后續施工提供可靠的技術支撐及參考依據。

3.2 安全技術交底

借助BIM技術可視化的特點，在進行方案交底、安全技術交底時，用BIM模型清楚地展示施工過程和重點部位，可以幫助管理人員和工人加深對施工的理解，提前掌握施工的重難點，打破傳統交底枯燥乏味、流于形式的弊端。不僅有助于項目實現標準化建設，保證和提高項目施工質量，而且對項目施工安全、進度、材料損耗等方面的管理提供大量幫助，還有利于“智慧工地”建設，推動了工程項目朝著數字化、智能化與信息化的方向發展。

4 結 語

目前，在預制裝配結構中應用BIM技術是工程建設發展的必然趨勢，也為解決問題提供了一些新的思路。在復雜工況下預制懸拼橋梁施工中，BIM技術還處于探索發展階段，有待更多同行在后續工程上應用與創新。

南京市寧句城際軌道交通項目通過在預制懸拼橋梁施工中應用BIM技術，結合廣聯達智慧信息平臺，有效解決了復雜工況下大跨度預制懸拼橋梁施工中的一系列技術難題，提升了生產效能，優化了服務與管理理念，縮短了工期，保證了工程質量一次成優，有效降低了施工成本。