钢箱梁顶推施工BIM技术应用研究

朱蕊 杜海云 丰荣良 李顺

作者简介：朱蕊（1970—），女，本科，高级工程师，研究方向为工程施工。

摘要：该文以BIM技术对常熟通港国际物流快速通道建设工程S2施工标段主线高架桥进行建模，用动态模型模拟施工过程，指导钢箱梁顶推施工。以BIM模型为基础，实现工程量计算、项目成本计算、关键线路建模、进度计划与实际进度对比等的可视化和智慧化。工程实践表明，BIM技术在施工质量、进度、成本方面具有显著的优势。

关键词：BIM技术  钢箱梁  顶推施工  动态模型

中图分类号：TU74  文献标识码：A   文章编号：1672-3791（2021）12（b）-0000-00

Abstract： In this paper， BIM Technology is used to model the main line viaduct in S2 construction bid section of Changshu Tonggang international logistics express channel construction project， and the dynamic model is used to simulate the construction process and guide the jacking construction of steel box girder. Based on BIM model， the visualization and intelligence of engineering quantity calculation， project cost calculation， key line modeling， schedule and actual progress comparison are realized. Engineering practice shows that BIM Technology has significant advantages in construction quality， schedule and cost.

Key Words： BIM Technology; Steel box girder; Jacking construction; Dynamic model

“十三五”期間，全国加大公路交通信息化管理力度，推进“智慧工地”建设，提升公路建设项目管理信息化水平，探索“互联网+交通基础设施”发展新思路，推进大数据与项目管理系统深度融合，推进建筑信息模型（BIM）技术，积极推广工艺监测、安全预警、隐蔽工程数据采集、远程视频监控等设施设备在施工管理中的集成应用[1]。

江苏省出台《江苏省普通公路信息化“十三五”发展规划》，提出了“1个目标、3个方向、4个阶段、6大工程”的“1346”建设纲要，立足于“服务业务管理、服务社会公众、服务领导决策”。六大重点工程建设中突出基础设施工程，突出公路网感知能力、通信传输网络、公路云平台等建设，特别强调BIM技术应用，推进BIM技术在重大公路交通基础设施建设、管养等全寿命周期示范应用，基于BIM，推进“智慧工地”管理系统建设，结合移动互联、智能管控等技术，提升公路建设项目安全生产、质量管理、应急保障、精细化等建设水平，并推进开发可视、可测养护辅助决策管理平台建设。

交通运输部下发《交通运输信息化“十三五”发展规划》，明确“十三五”时期按照国家信息化工作总体部署，结合行业信息化发展实际需求，着力推进落实国家信息化战略任务，全面支撑国家三大战略实施，重点开展“三推进、五提升、两保障”行业信息化工程。智慧公路示范工程：选取重点区域公路项目或路段，加强路网运行的全面感知能力，提升基础设施建设、管理智慧化水平，开展高速无线通信、车路协同、区域路网协同管理、出行信息服务等智能应用。在交通运输部信息化“十三五”发展规划的指导下，各省相继出台发展规划。

随着国家加大公路交通信息化管理力度，推进“智慧工地”建设，提升公路建设项目管理信息化水平，“互联网+交通基础设施”在工程建设中的应用越来越广泛。高架桥作为城市立交体系的一部分，施工方法复杂化和多样化，导致施工和管理越来越复杂[2-3]。BIM技术的出现为解决复杂工程建设和管理提供了一条全新的路线。该文根据常熟通港国际物流快速通道建设工程S2施工标段主线高架桥的施工情况，运用BIM技术对常熟通港国际物流快速通道建设工程S2施工标段主线高架桥进行建模，用动态模型模拟施工过程，指导顶推过程，使钢箱梁顶推施工智慧化、可视化，确保施工精确度和质量[4-5]。

1 工程概括

常熟通港国际物流快速通道建设工程S2施工标段主线高架桥Z73#～Z74#墩钢箱梁上跨常合高速公路，施工范围墩号为：Z72#～Z75#墩之间，里程桩K13+374.783～K13+444.783，总长179.6 m。本联采用跨径为47.3+70+62.3 m等高度连续钢箱梁结构，与常合高速公路跨线桥、地面环交形成三层立交。连续钢箱梁桥位如图1所示。

钢箱梁断面主要采用单箱三室截面，底板水平设置，顶板设2%的双向横坡，边腹板采用斜腹板。钢箱梁中心线处梁高2.8 m，梁顶面总宽25 m，全梁底面总宽16.4 m，钢箱悬臂长3.7 m。钢箱梁断面图如图2所示。

本联高架桥平面设计线为直线;主梁竖曲线在R=8 000 m的圆曲线上，其中小桩号侧纵坡为i=2%，大桩号侧纵坡为i=-0.95%。边中跨均设置了预拱度，拱度线形为二次抛物线。

2 高架桥施工BIM管理

2.1 BIM+GIS的三维实景模型研究

依据钢桥顶推施工涉及的施工场地布置优化、和跨常合高速施工安全等需求，以成桥后的钢桥位置为中心，沿纵向方向向两边各1 km、沿横向方向两边各500 m划定为钢桥实景建模区域，采用无人机倾斜摄影和三维激光点云扫描相结合的方式，对钢桥实景模型区域进行图像和GIS数据采集，而后进行数据解析，形成钢桥顶推施工所需实景模型，构建规划项目区域的大比例尺实景三维模型，建立项目可能走廊带内的三维空间网络模型，构建数字化公路基础GIS平台。对路线可能走廊带各比选方案中，路线红线范围内关键控制点进行统计，如跨越高速公路，穿越城镇、林地等，对各方案涉及征地拆迁、三线迁移等数量进行精确统计，并计算相应工程建设规模。

2.2 施工场布建模

依据施工组织场布平面布置图，搭建施工场布模型。施工过程中，根据现场施工进度以及场布变动，更新场布模型。基于施工场地地形地貌的模型协助完成施工现场总平面布置，并进行三维可视化展示，模拟机械设备、材料进场，形象进度模拟、施工机械模拟、临时设施模拟、质量安全防护设施模拟等。按节点或阶段调整施工场布BIM模型，真实反映施工现场状态及工况。提前预知难点问题，找到最优方案，并基于施工场布模型，模拟施工设备的进出转场，保证现场场布最优。

2.3 施工方案及工期管理

利用BIM技术进行钢箱梁顶推施工模拟，形象进度模拟顶推施工过程和质量安全防护设施模拟等。按节点或阶段调整钢箱梁顶推施工BIM模型，真实反映顶推施工现场状态及工况，进行计划进度和实际进度对比。检查钢箱梁顶推施工作业的净空、净宽、净高及各种构件间距是否满足规范及标准要求，各构件空间位置是否满足力学及安全施工的要求，用以掌握工程实施完成后的实景效果。按照不同的施工组织进行力学、空间、交通量、资金投入、安全性能、施工工期等多方面校验，并根据综合结果进行优化，进而对施工图设计进行比选优化。

2.4 三维碰撞检查

钢箱梁顶推施工与下跨高速以及周边作业施工之间不协调之处，根据输出的结果核对具体图纸，分析碰撞问题，编制碰撞报告，并提供碰撞漫游动画。利用BIM模型进行三维顶推施工深化，能够更全面地复核顶推施工方案，同时通过不同专业间的协调，避免了传统二维图纸叠加带来的图纸错综复杂、不够直观等问题，减少在后期施工出现的拆改及返工，同时对复杂区域可以更加形象地指导施工，也可以作为检验施工质量的依据。并输出钢箱梁顶推施工图，指导现场施工。

2.5 三维技术交底

对BIM模型进行加工，对施工复杂节点制成动画模拟或漫游模拟的方式，便于理解;安排BIM驻场工程师跟随项目，利用BIM可视化能力实时辅助项目部的工作;通过现场会议，组织相關人员参与，利用BIM模型的平立剖视图进行关键节点的技术剖析。

3应用效果分析

为了保证钢箱梁施工过程中的安全管理、质量管理，工期管理和成本控制等要素，运用BIM技术对钢箱梁顶推施工进行模拟，分析了顶推过程中的安全质量、工期和成本管理要点，对顶推过程进行了科学布置，实现了顶推过程的智能化和可视化，并取得了良好的效果，总结如下：（1）安全控制：安全是现场生产的第一原则，特别是该项目涉及钢箱梁顶推施工，施工难度较大，同类型项目可借鉴的工程经验比较少，增加了工程安全控制的难度。通过BIM技术模拟顶推过程，实现了钢箱梁顶推过程的可视化，有助于查找安全隐患，从而做到事先控制，及时调整，避免安全事故的发生;（2）成本控制：BIM技术的应用使施工过程可视化，精准把控原材料的用量，避免原材料的浪费，从而达到成本的控制[6]。

4 结语

钢箱梁顶推施工BIM技术的应用对保证施工质量、安全、工期和施工过程的控制具有显著的效益。运用BIM技术对钢箱梁顶推过程建模，动态模拟施工过程，使顶推过程智慧化，工序可视化，指导施工。BIM技术的运用，一方面可以减轻技术人员的工作负担，确保施工精确度;另一方面，还可以预测关键线路施工进度和施工成本，加快施工进度，节约成本，经济效益显著。

参考文献

[1] 杨刚.芜湖长江公铁大桥江南接线高架桥钢箱梁施工若干关键技术研究[D].合肥：合肥工业大学，2020.

[2] 陈海华.公路高架桥钢箱梁振动噪声仿真研究[D].南昌：华东交通大学，2017.

[3] 李江.城市跨线立交桥钢箱梁施工技术[J].工程建设，2021，53（5）：54-59.

[4] 曾懿生.高架桥钢箱梁支架法滑移施工技术[J].城市道桥与防洪，2018（11）：118-120，136，17.

[5] 杨怀英.基于多点顶推施工的连续钢箱梁桥结构分析[J].工程与建设，2019，33（4）：547-549.

[6] 褚辉.转体钢箱梁与混凝土主墩临时固结设计与施工[J].珠江水运，2019（11）：24-25.

3802500338246