BIM技术在南京长江第五大桥施工中的应用

王海海，荆刚毅，杜洪池，陈 雷

中交二公局第二工程有限公司，陕西 西安 710119

1 工程概况

南京长江第五大桥是南京市梅子洲过江通道接线工程的关键性工程，主桥采用纵向钻石型索塔中央双索面三塔组合梁斜拉桥，桥跨布置为80m+218m+2×600m+218m+80m=1796m。索塔采用纵向钻石型索塔，横向为独立塔，结构为外钢壳-混凝土组合索塔。主梁采用扁平流线型钢混组合梁，为单箱三室结构。钢梁上铺设含粗骨料活性粉末混凝土桥面板，钢和混凝土通过剪力钉连接形成组合截面。标准梁段长14.8m，梁宽35.6m，梁高3.6m，重407.4t。

2 BIM技术应用背景

南京长江第五大桥工程具有建设起点高、工程规模大、结构控制性因素多、工厂化程度高、环保要求高等特点，其建设过程是现代工程科学技术综合运用的集中体现，工程管理难度与要求极高。因此，在工程管理中运用BIM等信息化管理手段，以工程管理需求为导向，积极探索BIM+互联网、大数据、云计算等技术在工程建设管理中的应用，实现信息高效共享协同，以信息化手段改变工程参建各方的交互方式和工作管理模式，持续改进工程质量、进度、成本，为工程实现“精致、平安、环保、智慧”建设目标提供重要支撑。

BIM数据交互是在项目实施过程中各参与方之间进行的内容交换或交付，用于项目各应用间互为参考，以支持建模及技术应用方之间的协同工作。项目施工阶段BIM模型及信息交互要求，主要为各模型及专项应用在不同软件及数据输出与录入间确立原则，以满足应用及最终模型整合需要。施工阶段注意事项如下。

（1）模型交互应满足不同软件的相互支持，实现互通的数据传递格式。软件生成的数据能保证在BIM建模及应用过程中完整传递所需要的内容及信息。

（2）模型数据交互过程应基于统一的协同平台。通过建立、健全完整的文档结构，规范的协同工作流程及相应管控制度，进行各方BIM数据共享及交互工作。

（3）明确施工阶段模型与图纸的同步更新与持续维护，保证模型与图纸的一致性。如在各专业、设计变更图纸、竣工图纸交底后，建立及完善相应的模型信息。

3 BIM技术应用

基于“BIM+互联网”打造一个信息高效共享的项目协同工作平台，适配多种终端（App、Web、数字模型），使项目的各个参建单位共同参与信息化的建设，同时实现数据共享，避免重复工作。在此基础上，通过统一编码体系、模型标准和数据格式，使信息数据便于集成、管理、更新、维护、扩展，并可快速检索、调用、传输、分析，以及在项目建设养护全过程中高效传递与共享。

南京五桥建设管理信息化、数字化BIM平台在业务功能上分为项目协同管理、项目资源动态管理和项目综合管理。对此，可通过Web、App、数字模型等多种方式实现；项目资源动态管理主要体现在优化组织和资源优化配置，同时为项目协同管理提供底层要素资料；项目综合管理主要实现对通知、会议、日报月报、组织架构、文件、图纸的管理与协同，考核质量、安全、环保、劳动竞赛及履约情况。

在技术架构上，平台包括过程管理、报审管理、智慧工地、数字桥梁4个模块。

3.1 过程管理

（1）施工生产的标准化管理。组织管理模块提供便捷的人员进退场登记及信息档案调阅途径，可自动对人员行为进行记录，建立个人动态履职信息档案。

计划管理包括总体和分标段计划的编制与报审，计划、进度查询等功能，支持project格式计划的直接导入，实际进度直接与工序验收时间关联，具备与project相似的展示效果。

生产管理包括班组管理、领导带班和现场巡查等功能，其中班组管理规范了班前、班中和班后管理。由施工单位对班组的管理要求进行定义，分配相应的分值，由监理单位审批通过后执行，在班组上岗中需按照要求逐项进行自评和技术人员复评，作为班组本次作业的打分。领导带班功能要求各参建单位按月上报领导带班计划，并按计划每天上报领导带班情况。

物资设备管理包括设备进场、检定、维修保养、退场等管理功能。管理人员可在现场查阅、检查核对设备相关的进场报验、过程维护及操作责任人的全部资料。系统将自动为进场的设备生成设备身份证，并可导出打印张贴至现场辅助现场管理[1]。

（2）工程质量、安全、环保的全过程管理。质量管理包括开工报告、首件工程、质量三检、工序报验、质量隐患排查等功能。其中，质量三检与工序报验在管理上具有关联关系，完成质量三检才允许工序报验。每个验收环节均需验收人现场拍摄上传验收照片，通过后系统将自动生成三检报表。质量隐患排查主要通过手机端进行操作，隐患发布与整改均需上传现场照片，验收合格后系统将自动形成报表并归档。系统可从标段隐患数量、隐患类别、月度趋势等多个维度进行隐患的统计分析。

安全管理包括安全隐患排查、安全违章、应急救援等功能，其中安全隐患排查与质量隐患排查功能类似，应急救援目前实现了对工程各标段应急物资的信息化管理，便于应急物资的统一调配。

绿色环保包括环保隐患排查、环境监测管理等功能，目前项目全线的环境监测站数据均已接入平台，使相关的统计分析结果在智慧工地界面得以直观展示。

（3）落实智慧工地建设。监控监测包括视频监控、设备监控、工艺监控。目前平台已集成了盾构机、架桥机等特种设备监控系统、UHPC生产线参数监控系统、试验管理系统，基于BIM技术的夹江隧道全寿命周期管理平台等。

（4）品质工程和平安工地定期在线考核。品质工程及平安工地的在线考核模块，建立了对应每一条考核项的考核资料库，供被考核单位在具体考核项下上传相关的支撑材料，并可一键应用至多次考核中，简化了传统考核资料反复整理归档的工作[2]。

3.2 临建场地模拟

为了便于项目领导进行统筹安排，充分理解现场临设方案，根据现场临时设置平面布置图创建三维模型，立体展现项目临时设施方案。将模型与Lumion软件相融合，形成具有高品质清晰度的漫游视频动画，通过对动画的制作渲染，形象地展示临建设施的立体动感。

3.3 专项施工方案模拟

BIM技术应用于专项施工方案模拟，主要体现在复杂结构的分析，可以将复杂的结构、工序以图片、视频的形式展现，使方案编制人员直观地了解工程结构物的形象，精准地把控现场施工的重难点，提前规避施工危险源和安全隐患，提出有效的解决措施。同时，可以通过BIM模型对现场进行更加详细合理的布置，使施工方案更加贴合实际，增加方案的可行性。

南京长江第五大桥通过对索塔施工和上部结构组合梁安装2个主要结构施工进行方案模拟。通过方案模拟，合理布置索塔施工期间塔吊、施工平台和电梯，主桥上部结构安装施工模拟视频形象地展现了主桥0号块梁段安装，桥面吊机安装、行走、吊装，斜拉索张拉，湿接缝浇筑等关键工序的时间顺序[3]。

3.4 碰撞检测

在桥梁施工中，有可能出现钢筋与其他构建碰撞的情况，尤其对于结构复杂的构件。南京长江第五大桥索塔采用钢壳-混组合结构，首节段钢壳附着1036根竖向钢筋，每根钢筋都需要与承台中对应的预埋钢筋精准定位连接，并且首节段附着的钢筋均带有倾斜角，增加了钢筋定位的难度。该项目采用BIM技术对索塔首节段钢壳及其附筋进行建模分析，根据承台预埋钢筋的位置，真实还原现场施工时的实际情况，实现了钢壳钢筋与承台预埋钢筋的精准对接。

由此可知，在施工过程中，利用BIM技术对盖梁钢筋进行模拟，提前分析盖梁钢筋与预应力管道的碰撞情况，针对碰撞点及时进行调整，可以保障施工进度和质量。

3.5 VR应用

VR技术是目前比较先进的技术，通过VR设备可以身临其境地感受虚拟的事务。VR技术在BIM中的应用，主要是将BIM模型及数据导入虚拟现实引擎，利用虚拟现实引擎的特性实现BIM应用，呈现BIM成果。将BIM模型无缝融入VR平台，使得模型的显示效果、浏览方式变成VR方式（类似于游戏方式），并可以接入VR头盔。因为是VR平台，所以在此环境里完整保留了BIM模型的属性信息，同时可以得到良好的可视化效果。

4 结论

（1）BIM技术作为一种新技术，可以体现在施工全过程中，从设计、施工到后期的管理养护，是一个全寿命周期的技术。

（2）BIM技术的应用不仅体现在建模，更多的是BIM模型的应用。BIM技术的应用使工程施工更加优质、高效、便捷。

（3）BIM技术目前处于应用初期阶段，其更多的应用点还有待发掘，使BIM技术能够更好地服务于工程项目。