“BIM+互联网”技术在鳊鱼洲长江大桥施工中的研究和应用

孙明路 连飞

（1.武九铁路客运专线湖北有限责任公司，湖北武汉 430000；2.中铁大桥局集团公司，湖北武汉 430000）

0.引言

BIM（Building Information Model，建筑信息模型）技术最早由美国Autodesk公司在2002年率先提出[1-2]。BIM是将设计、施工、运营直至建筑全寿命周期的终结的各种信息整合于一个三维模型信息数据库，参建各方人员可以基于BIM进行协同工作，有效提高工作效率、节省资源、降低成本、以实现可持续发展[3]。目前，大跨度桥梁施工过程中国内外一般比较重视桥梁结构安全监测和控制方面的研究，而对于桥梁施工设备的智能化方面，国内外在这方面的研究较少，主要偏重于施工设备的自动化和安全等方面[4-7]。本项目依托鳊鱼洲长江大桥施工，采用移动互联、云计算等技术，对桥梁施工设备智能监测和质量安全控制相关内容进行研究，对于提升施工质量安全和管理效率有较大意义。

1.项目概况

安庆至九江铁路是京港高铁的重要组成部分，鳊鱼洲长江大桥是全线控制性工程。大桥北侧位于湖北省黄梅县，南侧位于江西省九江市，距离下游已建成通车的九江长江二桥约5.3km。鳊鱼洲长江大桥正线长度4257.58m，由正桥、北引桥和南引桥组成（见图1）。正桥南汊航道桥长1320m，双塔双索面混合梁斜拉桥，主跨672m钢箱混合梁，国内目前跨度最大，跨中72m范围内斜拉索交叉布置，国内350km/h客运专线首次采用。项目工程投资大，施工环境复杂、结构形式多样化，施工难度大，设计、质量、安全、进度等管理难度大，参建方多，协同难度也大，信息如何及时互联互通问题突出，实现高效管理制约因素较多。

图1 鳊鱼洲长江大桥示意图

2. BIM技术应用

2.1 BIM模型创建

BIM总模型包括地理信息模型、桥梁结构模型和临时结构模型。

（1）地理信息模型。应用无人机摄影采集地物图像，通过影像处理构建三维GIS数据模型。通过基准点将GIS模型、桥梁结构模型、临时结构模型组合匹配，构建出主体结构、原始地貌、构筑物的相对关系（见图2），在平台中，在该地理位置将桥梁搭建出来，用于优化临时设施布置和施工方案。

图2 地理模型中测量面积、布置临时设施

（2）桥梁结构模型。桥梁结构模型应用Bentley等软件构建。轴线网络线路模型由Bentley ORD软件构建，桥跨模型由Bentley CSD参数化构建，桥梁结构模型通过平纵曲线组合而成，实现了模型的美观与完整，模型轴网及标高的准确性也得到保证。主体模型结构属性按照铁路分部分项工程结构要求来划分，并进行EBS编码赋予[8]，实现模型与数据信息的互联互通。

（3）临时结构模型。应用Tekla2016软件建立施工栈桥、平台等大型临时结构模型，主要用于实现施工方案的辅助优化。

2.2 搭建BIM管理平台

应用“BIM+互联网”管理技术，建立三维可视BIM管理平台。3个操作端：BIM模型端、Web管理端、手机App端，3个端口数据互通实现施工情况能及时反应到模型，参建各方可通过数据查看及分析，及时采取应对措施，全程把控现场（见图3）。

图3 平台组成及特点

（1）BIM模型端实现已完成的施工数据，将目前的进度、难点直观地展示，管理人员依据实时数据和实际情况，及时决策。

（2）Web业务端应用EBS编码，串联技术、质量、安全、进度、物资管理等业务信息，按分部分项对工程进行划分，细化结构单元，实现工程管理标准化、精细化的目的，数据信息来源移动端与Web业务端。

（3）手机App端实现现场实时填报施工数据，管理人员可及时掌握现场实时进度，可及时查询监控数据。如超大体积混凝土智能温控制技术，通过手机快速获取到传感器采集到的数据，及时采取应对措施，有效提升养护质量。

3. BIM应用情况

3.1 价值应用分析

3.1.1 设计管理

实现传统图纸与三维模型进行关联，发现设计文件的“差错漏碰”，及时优化设计。

3.1.2 技术管理

线上查阅、审批方案、图纸等技术资料，掌握现场实时进度，方便读取各种数据，下达各种指示、指令。实时掌握监控数据，把控现场，手机App端亦可查看。

3.1.3 安全管理

问题发起后，实现与模型部位相关联，提示存在问题具体位置，推送信息至相关责任人，提示至整改完成。实现问题提出、整改的闭环管理，全过程可追溯，手机App可发起。

3.1.4 质量管理

依据行业标准，建立以工序验收为核心的质量控制体系，建立上道工序检验合格才能进行下个工序的流程，实现工序验收与检验批关联，工序验收与模型关联，施工和验收全程可追溯。

内置检验批模块，表单化输入、基本信息自动录入，提高了检验批验收、填报的效率，手机App亦可现场审批签认。

3.1.5 计划进度管理

实现实际进度与计划进度自动进行对比与分析，直观反映每个分部分项工程提前、正常、滞后等施工状态。列出时间数据，分析出现问题的工序，原因是什么？指导后续施工。

3.1.6 物料管理

对物料的供应商、采购、运输、进库量、出库量进行数据采集，建立供应商的生产信息、进库时的存储信息、出库后的使用信息一体化物资管理体系，实现物料数据与模型结合，帮助管理者全面掌握物料情况，为物资管理提供数据支撑，为决策提供依据。

3.2 应用创新点

（1）地质建模对比分析，优化设计，优化成孔工艺。桥位处于地质复杂地段，地下溶洞呈串珠状发育，桩基施工过程中会遇到很多不确定因素，拉长工期。因此，通过对比分析地质勘探柱状图和三维CT物探岩溶性状，建立三维地质模型（见图4），可直观揭示桩基地质分层级溶洞的分布，较准确及时复杂溶洞与桩基之间的相对关系（N15墩代表），提前优化设计，精确采取岩溶处理措施，优化成孔工艺，降低成孔风险，节省施工时间。

图4 三维地质建模

（2）全过程数据收集汇总，便于分析，提供决策依据。平台将施工中的质量、安全、进度、物料等关键要素产生的数据全程收集汇总，模型端数据将展现，便于管理人员下一步数据分析，可为后续施工决策提供数据支撑。竣工后，也可为运维管理提供数据支持。

4.取得的成效

4.1 优化设计

应用三维建模检查（见图5），发现钢箱梁、钢锚箱、板单元之间等设计图纸300余处“差、错、漏、碰”，及时修正，减少施工中错误。

图5 钢箱梁与锚固区模型检查

4.2 可视化交底，指导施工

三维可视化交底（见图6），便于现场技术、施工人员全面深入了解各工序、构件之间的衔接关系，减少返工。

图6 栈桥、施工平台模型、钢筋模型可视化交底

4.3 搭建“数字工地”

全程数据收集分析，各业务模块互联互通，真正实现信息展现可视化、业务管理数字化、过程控制智能化、指挥决策智能化，搭建了真正意义上的“数字工地”。

5. 取得的应用优势

（1）检验批及时签认。按照铁路相关验收标准，内置检验批质量验收记录表与施工记录表，通过规范流程、表单化录入、审批签认自动推送并信息提醒等方式，提高了效率。对录入数据采用结构化、数字化方式存储，进行质量趋势分析，动态掌控现场施工质量。

（2）质量安全管理加强。现场问题可通过手机App选择部位填写具体问题、上传照片等附件，指定责任人和整改时间。确保责任落实到人，问题有回复，处理有结果，系统将自动记录出现同类问题的频次，以便针对性地侧重管理。

6. 结语

信息化、数字化、大数据应用是社会发展的大方向。“BIM+互联网”技术在安九铁路鳊鱼洲长江大桥的研究和应用，实现建设各方同一平台协同工作，提高了工作效率；三维建模检查有效解决传统图纸的差、错、漏、碰问题，优化设计；为物资采购和计划编制提供依据，提高管理水平，减少浪费；同时建立各方协同管理体系，实现建设各方信息共享，方便各方对建设项目全程把控。在取得成效的同时，我们也深刻地感受到：BIM技术就是工程信息化，还需要行业主管部门能够有效地推行电子资料的行业认可程度，只有行业主管认可电子数据后，BIM技术的推行才能更加的有力度，对工程建设过程的效率能带来更大的提升。BIM技术的应用需要人力、物力、财力支撑，铁路工程建设项目在推动BIM技术应用时应考虑这部分费用。“BIM+互联网”技术的应用极大地推动了工程信息化的进程，为铁路工程建设从机械化向信息化智能化方向迈出了坚实的一大步。