渝黔夜郎河双线特大桥BIM技术应用研究

毕张龙

摘 要：渝黔夜郎河大桥是渝黔铁路重点控制性工程，贯入式大体积嵌岩拱座基础属世界首例，大桥施工难度大，图纸复杂，大桥在施工中采用BIM技术实现了施工图深化设计，材料精细化管理，三维技术交底，可视化方案研讨，质量安全实时监控，施工进度模拟，施工仿真模拟，施工信息管理等多方面的价值，节约了工期和成本。本文主要介绍渝黔夜郎河大桥BIM实施技术路线，以及取得的技术应用成果。

关键词：BIM;桥梁;技术应用;管理

一、项目概况

（一）桥梁概况

夜郎河特大桥位于遵义市桐梓县境内，大桥跨越夜郎河沟谷地形、习新公路，为客货共线双线铁路，线间距为5米，其全长1120.8m，设计时速为200km/h，是渝黔铁路重点控制性工程之一。

（二）工程特点

桥址区属于低山构造剥蚀沟谷地貌，轨道顶面至沟底相对高差210m，拱座基础离沟底120m。其中主桥采用1跨370m上承式钢筋混凝土X形提篮式拱桥，引桥部分采用预应力混凝土简支T梁，拱上孔跨布置采用钢混结合梁。贯入式大体积嵌岩拱座基础属世界首例，最大跨径提篮式刚构混凝土拱桥。

二、BIM实施技术路线

软件平台：主要采用CATIA地形地质建模、桥梁构件几何建模、模型组装、信息附加。DELMIA进行劲性骨架吊装顺序安排，吊装工艺的模拟，方案优化，BIM施工管理平台，进行进度、质量、安全等的管控。

主要流程：信息建模→模型深化→过程仿真→项目管理

BIM在本项目上的运用主要分为设计翻模阶段、项目信息录入阶段及BIM平台现场运用阶段。

设计翻模阶段主要是依靠CATIA进行现场地形地貌的模拟、设计桥梁结构的模型建立，完成设计构想的初步三维模型。

项目信息录入主要是CATIA进行相关附加信息的录入，比如节段的划分和编号等;利用DELMIA进行吊装工艺的模拟，找出节段吊装重心、吊点布置等进行方案优化。

BIM技术运用主要是依靠二次开发的平台进行项目施工安全、质量、进度等相关管理工作的管控，可以进行模拟吊装工艺进行三维可视化交底、提取管端坐标用于测量及监控、工程量复核等相关运用。

BIM在本项目应用主要包括：节段施工工艺仿真、施工人机料、关键节点施工仿真、吊点位置的优化、施工工期预警机制、质量安全控制。

三、BIM技术应用成果

（一）施工图深化设计

BIM的特点在于利用三维可视化，前期对照图纸建立模型，进行碰撞检查，优化工程设计，减少在施工阶段由于图纸错误和方案不合理造成返工和损失的可能性。最后技术人员利用优化后的三维模型，进行三维施工交底、施工动画模拟，减少施工工期，同时提高了与业主沟通的能力。如果碰撞问题提前发现并解决，为项目带来的效益是非常可观：节约成本、减少返工、加快施工进度。

1、通过BIM模型发现劲性骨架斜腹杆上螺栓孔中心与N3板上预留孔中心不重合，偏差在2.55mm至18.77mm，导致节点板与平联斜杆无法准确连接。对此采取提前纠偏，修正预留孔位置。孔位误差图如下：

2、通过碰撞检查，发现钢混结合梁，B-N1隔板与G2-N5、G4-N5水平加劲肋的碰撞等多处，存在严重碰撞干涉现象，借助BIM技术，提前对存在问题的地方进行开孔调整，大大减少了因设计中存在的错漏碰等问题造成的项目返工，窝工等现象。碰撞图如下：

3、通过对模型中平连杆长度量取，发现其中47根平连杆长度与设计图纸中的下料表存在偏差，最大偏差为15cm，通过BIM技术，提前发现问题，减少了材料浪费，同时避免了返工浪费的工期。

（二）材料精细化管理

添加完属性的BIM模型导入到BIM施工管理平台后，结合施工工艺要求和进度安排，输出相应的工程量汇总表，快速准确的完成大桥工程量提取、统计及分析工作，配合项目部制定材料采购计划、进行限额领料管理，实现了材料的精细化管理，确保项目成本受控。

（三）三维技术交底，可视化方案研讨

1、对桥梁重难点施工工艺进行可视化方案研讨，形成三维交互式指导材料。利用BIM可视化技术，对外包混凝土施工方案进行会议研讨，形成三维交互式的混凝土浇筑方案。外包混凝土分为一个现浇段，3个工作面;现浇段分3次浇筑完成，每个工作面按底板分5次浇筑完成，腹板分6次浇筑完成，顶板分6次浇筑完成，并用不同的颜色加以区分。三维分段图如下：

2、在项目实施过程中，BIM小组配合项目领导班组通过BIM模型制定出切实可行的主拱圈注浆管布置，紫色为首选注浆管布置方案，红色和和绿色为备用注浆管布置方案，并制定出注浆管的走线选择与注浆位置，以保证注浆的顺利进行。注浆管三维布置图如下：

（四）质量安全实时监控

夜郎河双线特大桥施工过程中，存在的风险源较多，如高空作业，模板吊装等，同时，项目施工过程中，面临项目参与方协同工作效率低，质量安全处理不及时等现象，为此，借助 BIM施工管理平台，上次照片并且记录现场情况，通过平台比对模型部位进行质量安全管理，实现安全管理有剧可查。以图片和人员录入信息的形式在模型中展现现场和处理过程情况，协助生产人员对质量安全问题进行直观管理。模型导入平台图如下：

（五）施工进度

利用BIM技术，将桥梁的三维施工模型与施工计划相结合，实现夜郎河雙线特大桥整个施工组织的数据三维可视化，并将三维可视化的模型与实际形象进度进行对比，实现对施工进度的实时监控和分析。此外，通过施工进度模块，可快速准确统计出计划进度内相关工程量并进行统计汇总，并生成相应的施工例会汇报文件，提高了相关技术人员的工作效率。进度管理图如下：

（六）施工仿真模拟，辅助劲性骨架吊装

劲性骨架吊装过程中，存在吊点位置难确定，骨架高空对接困难的问题。

1、吊点位置优化

在首节劲性骨架吊装过程中，发现因吊点位置选取不当，导致骨架吊装无法到达设计角度，利用BIM仿真技术，重新计算并调整吊点位置，并对全桥骨架节段吊点位置进行优化模拟，保证劲性骨架的安全、顺利吊装。

2、骨架高空对接方案调整

劲性骨架节段高空对接作业难度大，安全风险高，施工过程中发现，现场采用的内法兰对接方案，存在严重的缺陷，耗时费力，难以满足工期要求，通过BIM技术，对对接方案进行优化，调整为外法兰对接，大幅度减小了劲性骨架高空对接的作业难度，并缩短了高空作业时间。对比图如下：

四、结语

通过BIM技术在夜郎河双线特大桥项目的应用，实现了施工图深化设计，材料精细化管理，三维技术交底，可视化方案研讨，质量安全实时监控，施工进度模拟，施工仿真模拟，施工信息管理等多方面的价值，为桥梁的施工提供了许多技术支持，减少了因图纸和沟通引起的返工，大大节省了施工工期和施工成本。

夜郎河双线特大桥BIM技术应用研究表明，BIM可以为桥梁工程施工提供有效的支持和帮助。本研究期望可以为提高大型、复杂桥梁工程设计和施工的效率和效益提供支持，同时为BIM技术在桥梁领域的推廣应用提供参考，近年来随着BIM技术的不断完善和推广，其被应用的频率越来越高，桥梁施工因结构独特，通用性低，BIM在桥梁应用中主要表现在对钢结构设计等复杂结构提供三维模拟，提高工程质量、工作效率和管理水平。希望在以后的大型复杂桥梁施工项目上能组建专业的BIM团队，进行模型分析，这样能够更好的施工，达到节约成本、缩短工期、提高质量的目的，从而建造出高标准的桥梁。

参考文献：

[1]论BIM技术在桥梁施工中的应用 冯全劲.河南建材.2019（05）

[2]基于BIM和虚拟现实技术的建筑工程设计优化[J]. 王佩.  微型电脑应用. 2019（05）

[3]BIM在建筑工程管理中的应用[J]. 孙金晖，孙兴昌.  商丘师范学院学报. 2019（06）

[4]BIM在桥梁施工中的应用[J]. 金拥军.  城市道桥与防洪. 2018（06）