基于BIM的高速公路山区高架桥梁建设全过程集成管理研究

姚建斌

（广州市高速公路有限公司，广东广州510000）

目前我国高速公路建设信息传递均为传统信息传递方式。在高速公路建设过程中，桥梁施工过程专业作业队伍多、各专业间信息传递困难，临时结构之间及各施工工序间易相互干扰，传统施工组织设计不能直观反映各工序之间组织情况，施工过程中施工组织机械安排脱离实际，无法满足参与各方的信息使用要求，如何集成管理建设全过程中信息传递问题是近些年施工过程中亟待解决的问题[1-2]。建筑信息模型BIM（Building Information Modelling）技术，是一种创新应用技术，在信息管理层面有很大的价值和潜力。基于BIM技术的信息集成化管理，可反应各阶段施工情况及项目各工程数据信息，有利于建设各方信息传递及使用要求[3-4]。因此，为确保各阶段施工工序较好衔接，加强施工信息传递及信息管理，将BIM技术应用到高速公路山区高架桥梁建设全过程，做好基于BIM的建设全过程集成管理很有必要。

1 工程概况

本文以广州新白云国际机场第二高速公路为例研究基于BIM的高速公路山区高架桥梁建设全过程集成管理。广州新白云国际机场第二高速公路是广州城区通往机场的第二条高速公路，起点位于机场高速北延线山前互通立交，终点位于广深高速黄村互通立交。项目大致以北二环高速公路为界，分为北段工程、南段工程。项目路线全长44.46 km（其中北段22.11 km，双向八车道；南段22.35 km，双向六车道），设计时速100 km/h，主线桥隧比83.66%。本项目南段工程SG05合同段龙洞大桥桥梁桥长770 m，分左右幅，左幅桥跨组合为：（20+4×40+4×40+3×40+5×25+4×30+20+40）m；右幅桥跨组合为：（20+3×40+3×40+5×40+5×25+4×30+40+20）m。下部结构采用桩基础，圆柱式墩和空心薄壁墩；桥台采用柱式台。上部结构采用20 m、25 m、30 mP.C小箱梁及40 mP.C T梁，左幅5～10#、右幅5～11#墩身高度40～80 m，墩身采用空心薄壁墩，基础采用桩基础+承台，上部结构采用40 mP.C预制T梁，T梁采用工厂预制，双导梁架桥机架设。该桥梁施工地势起伏较大，地形条件复杂，且项目穿过水库区、生态控制区及生态公益林，土地资源宝贵，临时借用土地困难，施工场地受限，工程管理复杂，易造成信息传递困难等问题。

2 BIM模型建立过程

为了提高信息传递效率，使项目高效、快捷、安全地建设完成，结合项目施工重点、难点及管件工程等内容，提出BIM模型建模思路。BIM模型建立流程如图1。

图1 BIM模型建立流程导图

2.1 BIM模型深度标准

针对项目建设全过程，结合实测地形、施工图纸、现场实际等，对各阶段模型精度进行划分，建立各个BIM管理模板深度分类[5]。各阶段BIM模型精度见表1。

表1 各阶段BIM模型精度划分表

2.2 BIM模型建立情况

根据施工图纸，利用Civil 3D、Revit以及参数化编程工具Dynamo等软件建立龙洞大桥等全桥BIM模型，包括桥梁上部结构、下部结构、附属设施等，并在建模过程中形成BIM桥梁参数化构件库，为后续四维BIM模型关联做施工准备。除了主体桥梁模型外，还根据地形高程实测资料和现场场布情况等建立精细化地形曲面BIM模型，以及翻模施工设备、施工便道、临建工程等相关附属设施BIM模型，为后续四维BIM模型关联施工进度计划做准备（见图2）。

图2 龙洞大桥全桥BIM模型

3 四维BIM模型建立

根据前期建立的地形曲面BIM模型、临建工程模型、龙洞大桥BIM模型、施工信息编码，将施工组织信息（即：危险性较大工点方案、安全管理、工序安排、资源配置、质量管理、造价管理、平面布置变化等信息）各模型关联，做好各阶段施工临时及永久设施等结构干扰突出位置进行碰撞检查，分阶段对施工及场内布置进行提前策划及可视化模拟，立体展现项目的空间结构，优化现场布置方案，最终实现4D可视化BIM模型及沙盘模拟。

4 BIM模型集成管理内容

4.1 施工场地布置及进度管理

为了使项目高效、快捷、安全地建设完成，需建立建设全过程信息管理模式。结合三维地面模型，针对项目建设全过程进行施工及场地模拟，进行施工进度管理。将施工组织信息（即：工序安排、危险性较大工点方案、资源配置和平面布置等信息）与模型关联，做好各阶段施工临时及永久设施碰撞检查，分阶段对施工及场内布置进行提前策划及可视化模拟，立体展现项目的空间结构，优化现场布置方案。

根据施工组织设计建立的模型与实施模型进行对比，了解各分项施工进度情况，为项目提供滞后节点，以督促承包人加快落后节点施工。基于施工组织设计的四维BIM模型如图3。

图3 龙洞大桥四维BIM模型关联

4.2 施工质量及安全可视化交底

根据安全组织方案，对项目中存在的局部的重难点施工，如高墩施工、架梁施工、高边坡施工等进行方案验证和优化，分阶段展示施工安全风险点，提前告知现场人员施工的过程中应该注意的问题和相关应急预案，进行基于BIM的4D安全可视化安全教育及交底，达到更加清晰直观、便于理解的效果（见图4）。

打通建设全过程安全及质量管理，根据施工现场情况，实时添加安全隐患，添加存在质量问题位置，对安全及质量问题进行信息补充，为路面、交安合同段及运营单位提供参考。

图4 桥梁爬模施工安全可视化界面（桥梁支座统计）

4.3 施工造价管理

结合施工图及《公路工程概预算编制办法》项目节的划分建立桥梁结构LOD400模型，联通设计与施工，建立实体工程量和清单的对应关系，形成桥梁施工标准清单一体化编码模型库。根据施工现场完成情况，形成每月计量工程数量和计量金额，统计设计变更数量及金额；统计分项竣工实体工程数量，形成分项完工造价（见图5）。

图5 桥梁造价管理界面（桥梁支座统计）

5 结语

本文以广州新白云国际机场第二高速公路南段工程SG05合同段龙洞大桥项目高墩桥梁施工建设为基础，对于BIM模型在桥梁建设全过程（临时建设、施工建设、施工场地布置、质量管理、造价管理）的应用及各过程建设信息进行了应用管理，建立了基于BIM的建设全过程集成管理方法，提出了解决项目集成管理建设全过程中信息传递问题的新思路。