BIM 技术在折达公路跨越桥项目中的应用分析

陈俊

(甘肃建投隧道工程有限公司，甘肃 兰州 730050)

1 桥梁BIM 技术应用现状

BIM即建筑信息模型技术，是以三维数字技术为基础的数据模型，基于计算机信息系统，采取数据库模式，对建筑数据进行收录、计算和展示。基于BIM设计理论，后续相继推出revit、bently等一系列强大的建筑信息模型设计和处理软件。近年来，交通运输部先后下发了鼓励建设绿色公路、智慧交通等政策性文件，文件中鼓励应用BIM技术升级项目管理方式，提高施工现场组织管理效率，提升组织水平，实现数字成果交付并与全国交通基础设施信息化系统互联互通。与传统二维图纸对比，BIM专业平台及软件不会因为分项工程如机电管线等错综复杂，容易在施工过程中疏漏信息，工程师以及施工管理者在工作中可以依靠BIM技术，使施工工序可视化、优化工作效率及资源分配、监测施工质量及安全风险。近些年，BIM技术在我国高速公路桥梁建设项目中应用逐渐增多，且不同案例在施工阶段采用BIM技术收获了很好的效果。孙超应用BIM技术对衡景特大桥悬臂施工工程建模，在有限元软件与BIM交互应用方面开展了探索。朱佟佟将BIM技术引入到桥梁施工进度管理中，实现了可视化的施工进度管理。

2 桥梁BIM技术应用方向

作为交通基础工程，桥梁建造形式多种多样，主要有：梁式桥、拱桥、悬索桥和斜拉桥等，在桥梁施工中应用BIM技术主要应根据桥梁施工环境、具体施工方案，工程难易程度及工程管理水平等选择。当前桥梁项目突出施工技术复杂化、结构形式多样化的特点，在施工环境较为恶劣的条件下，桥梁项目施工技术方案设计和论证难度较大，同时施工管理难度也大大提升，容易造成工期延长、施工方案变更和造价成本增高等现象发生。BIM技术在桥梁施工过程中主要应用于以下几方面。

2.1 采用BIM深化设计方案

桥梁所处位置工程地址、环境、交通复杂，传统的二维图纸对于预应力梁体、三维横断面、道路变宽、超高等表述较为晦涩，且不容易发现设计方案细节问题及遗漏，从而导致了施工方案设计面临的困难。通过采用BIM技术能非常好的解决从设计方案到施工深化方案的可视化、可协调性、优化性、可出图性等需求。同时可以结合当地前期勘探和环境等因素，对设计方案进行优化和图纸会审等，准确的发现设计材料中的内容缺漏、表述不清和相互矛盾等，供各方讨论并优化设计方案。在建模构成中可添加桥面铺装及标线指示等附加信息，参数和材质也定义于模型中，方便施工方调用查看。

2.2 采用BIM合理设置临时工程

桥梁所处位置一般环境复杂且跨线桥多为交通繁忙且不易疏导地区，桥梁施工过程中临时结构较多，传统的二维设计图纸不利于全局性的控制临时工程，而BIM技术可以根据桥梁结构与周围环境的关系，根据实际情况设立临时工程并邀请专家进行论证，很好的解决了临时工程设立不到位、不合理给后续施工带来重重困难和安全隐患的问题。

2.3 综合管线深化与优化及预留孔洞检查

在高速公路桥梁段，电线及排水等管线埋设必须与桥梁整体施工贯穿，如采用预制梁还需要预设留孔位置，因此如何综合协调各管线的空间位置及排布，进行碰撞检查及深化设计图纸，需要采用BIM技术对管线建模来进行模拟，在加快施工进度的同时保证施工质量。

2.4 净高分析及碰撞检查

可以采用BIM技术对桥梁模型和桥下净高要求区域进行分析，确定净高分析图和分析报告，对净高要求不满足的在施工前进行优化处理。同时，对桥梁与原有水、电、气管线之间的矛盾进行排查，及时发现问题提出解决措施。

2.5 车辆模拟通行及交通疏解模拟

将建模完成的道路、桥梁BIM模型，在模拟软件中进行交互操作，检验车辆行驶过程中的顺畅度与可能存在的不良行驶干扰，比如：转弯半径、坡度及净高、道路标识设置、出入口设置位置等。还可以对影响原有道路通行的情况，设置临时通行便道，合理疏解交通，保障工程安全有序开展。

2.6 工程算量及变更分析

基于深化的施工BIM模型计算工程清单和工程量，从而检查和发现造价问题，避免错算漏算，为工程结算和竣工决算等工作提供了有利支持，提高了算量的效率。对设计变更等问题，通过BIM统计分析汇总，便于资料归档和查找。

3 工程案例

3.1 工程概况

临夏市环城北路建设工程四区项目建设地点位于临夏回族自治州临夏市折桥镇祁牟村。其中折达公路跨线桥由甘肃建投隧道工程有限公司承揽施工，项目跨线桥宽17m，双向4车道，跨线桥采用整幅布置，上部结构标准段设计为预制预应力混凝土小箱梁，结构简支变连续；下部结构均采用群桩基础。桥墩采用双柱式矩形墩接大悬臂盖梁结构，墩高1m～7.2m；墩顶设置悬臂式盖梁，盖梁上设置抗震挡块。折达公路跨线桥0#桥台～12#桥台均采用预制小箱梁，单跨由6片梁组成，箱梁长度均为35m，预制箱梁梁高1.8m，单片箱梁最大重量约130t。本项目为折达公路跨线桥重点区域，采用箱梁吊装工艺且施工期间不容许封闭交通，鉴于此采用BIM技术对新建跨线桥进行全方位模拟演示和数据复核，提前解决施工过程中存在的施工组织、技术应用、工序等方面的难点。

3.2 数据获取与建模

根据设计单位提供的地形文件额设计线形文件及平面线性图，将重新生成的路线数据导入clivi3D中并根据图纸进行平、竖曲线设计，生成三维横断面、道路变宽、超高，最后生成三维模型，如图1所示。

图1 桥梁BIM建模

3.3 箱梁深化设计

箱梁的预制生产和模板设计应充分考虑配筋要求和预应力管道设置，本项目预应力管道分布于顶板、腹板和底板中，采用波纹管预埋施工，如图2所示。为了避免孔道变形，混凝土浇筑不容许采用震动器接触波纹管，端部锚固区应控制粗集料尺寸并加强振捣，确保密实度，以承受张拉应力。采用BIM技术能够严格检查核对施工图，确保波纹管在箱梁内的位置正确，并通过BIM数据库存储混凝土构造信息、钢筋配筋信息及预应力管道信息等，确保数据保存的真实完整性。

图2 箱梁深化设计

3.4 桥梁湿接缝设计

箱梁安装完毕后湿接缝施工涉及较多工序及底模的固定，对现场施工工作人员的技术交底较为困难，工序演示困难的同时涉及高空作业，对安全性也带来一定风险。因此，采用BIM技术对整个工序及模板拼搭过程进行模拟，用以向施工人员进行技术交底，如图3所示。本项目纵缝采用钢模吊模施工，将底模通过螺栓（塑料套管保护）与横向方木连接，通过垫木调整浇筑厚度，中间钢筋或钢板可采用焊接方式，浇筑混凝土要求连续一次性，振捣均匀后需保持与两侧梁高齐平。

图3 桥梁纵向湿接缝BIM技术交底

3.5 图纸复核及工程量校核

利用BIM技术，通过已创建模型对设计图纸进行复核与可视化模拟，解决了平面图纸会审中不易发现的深层次问题。同时在模型中按照构件种类可以快捷、方便的进行工程量的统计，得到各个类别构件所需总量，获取精准数据，并与设计图进行对比，发现偏差与遗漏，如图4所示。

图4 图纸复核及工程量校核

3.6 施工工艺模拟

3.6.1 桥下结构施工

在箱梁吊装方案模拟之前，针对桩基、承台、墩台、以及盖梁部位进行局部深化建模，并进行由项目部制定且通过审核的方案三维动画模拟，过程中直观检查设计尺寸是否有误，研究工序和工序之间产生的交叉施工问题以及工序工艺是否合理，如图5所示。

图5 桥下结构施工工艺模拟

3.6.2 箱梁吊装方案模拟

架桥机拼装、架桥机纵向空载前移就位后，从0#桥台向12#桥台方向依次架设箱梁，每幅从内到外架设；在梁安装之前，测量组对所安装梁的位置进行放线，梁中线与支座中线偏差小于5mm，同时保证伸缩缝宽度，进行梁体纵向位置放样，进行运梁、喂梁，梁体降落就位需要用水平尺对梁垂直度检测。箱梁安装步骤完成后需及时进行铰缝和湿接缝处理，当强度达到90%设计强度要求时，张拉钢绞线施加预应力，预应力施加完毕拆除临时支座，体系转换完成，如图6所示。

3.6.3 伸缩缝安装

将桥梁伸缩缝装置缓慢放入槽内，保持与缝隙横向纵向中线分别对齐，同时使梁内边保持垂直，立模后用低收缩、快硬、早强混凝土浇筑，浇筑后及时养生，期间不得低于7d。

图6 箱梁吊装方案模拟

3.6.4 桥面铺装

采用沥青混凝土分段桥面铺装，注意与伸缩缝连接处的沥青混凝土压实，面层施工完毕，进行划分车道、划线工作。

4 结语

本项目采用BIM技术协调优化对多专业设计图纸进行三维深化、优化。节约与各方协商联络时间并减少返工，同时利用可视化模型解决了传统施工的不直观、调整多、安全隐患等问题。本项目总结了一套桥梁建模与模型应用规范，形成了一套参数化的预应力跨线桥数据库，为后续工程的BIM应用推广提供了数据支撑。