工程實踐表明，高架橋施工BIM技術(shù)的應(yīng)用對保證施工質(zhì)量、工期和施工過程管理方面具有顯著的效益。 隨著城市的快速發(fā)展，高架橋的建設(shè)需求越來越迫切；隨著城市交通復(fù)雜化，高架橋作為城市立體交通體系越來越復(fù)雜，高架橋施工方法多樣化，隨之而來的施工和工程管理也越來越大復(fù)雜。BI技術(shù)為復(fù)雜工程建設(shè)和管理的信息化開辟了一條全新的方法。運用BIM技術(shù)可以形成智能化、可視化施工，提供建筑在建筑構(gòu)造、信息參數(shù)的一一對應(yīng)從而達到施工信息全覆蓋及動態(tài)可視化管理的目的。
一、工程概況
本工程為北起琴臺大道，與江漢二橋相接，南接墨水湖南路，與楊泗港快速通道四新段在建的陶嶺立交相接的城市快速路。主線龍陽大道高架橋LYL4-LYL7聯(lián)與地鐵三號線王家灣地鐵車站存在平面共線施工。由于鋼箱梁施工一般采用鋼胎架加移動式吊車吊裝的方式施工，胎架及吊車對地面產(chǎn)生的荷載較大，對地面下方的地鐵車站頂板帶來一定的危險性。通過借鑒同類工程的施工驗，同時結(jié)合本工程檢查施工實際情況，擬采用頂推施工技術(shù)，將荷載分散于整個支架體系，減小支撐體系對地面產(chǎn)生的荷載，在保證安全的情況下，順利完成鋼箱梁的施工。
二、鋼箱梁安裝BIM建模
由于現(xiàn)場施工條件及周邊環(huán)境的限制，使用“∏”形門架支撐體系的架設(shè)可以使施工更加迅速安全，并且對路面的占用率最小。架設(shè)的一般順序為先橫向后縱向，最后到達一體化的“∏”形門架支撐體系。根據(jù)路下地鐵站房柱的安置方位，臨時支撐機構(gòu)的位置與其一一對應(yīng)，擱置在隧道管和隧道柱上為了確保臨時支撐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，支柱的中間用工字鋼焊接相連。
1.橫向架設(shè)
“∏”形門架支撐體系的橫向架設(shè)從中心的L段開始，然后在L1兩端依次對稱延伸。采用100吊車來進行吊裝，務(wù)必要是L1段中心與總架設(shè)中心對齊。然后，依次吊裝L2~L7節(jié)段，要注意的事項構(gòu)件連接處誤差≤2mm；吊裝L2、L3段時，要把鋼箱梁架設(shè)在主體的“∏”形門架支撐體系上；吊裝L4、L5段時，要使用150t的汽車吊裝；吊裝L6、L7段時，由于最后一段需對之前的的吊裝梁進行檢測，直到對其前面的吊裝后才開始下一段的架設(shè)。
2.縱向架設(shè)
根據(jù)現(xiàn)場施工條件及周邊環(huán)境的限制，縱向架設(shè)的一般次序為2-3-1-4，先從第2節(jié)段開始架設(shè)架設(shè)后根據(jù)上方的臨時連梁和下方支座架設(shè)第3節(jié)段，最后完成“∏”形門架支撐體系初步構(gòu)造，繼續(xù)通過上方的臨時連梁依次架設(shè)1、4節(jié)段，這樣基本上完成了一段“∏”形門架支撐體系。在下一段建設(shè)之前要檢測定位標(biāo)記是否匹配，滿足要求后才能開始下一段的架設(shè)。
三、高架橋施工BIM管理
1.三維模型建立
在項目的準(zhǔn)備階段，根據(jù)已完成的施工圖紙對其進行分析和對比，高架橋橋墩支護，高架橋橋墩是實際工程的施工圖。通過BIM建模，能對施工整體結(jié)構(gòu)進行宏觀鳥瞰，也能預(yù)先繪出施工完畢后的效果圖，通過更改模型數(shù)據(jù)，構(gòu)件各部分可自動調(diào)整，方便快捷。圖1為L6與L7節(jié)段施工現(xiàn)場，圖2為高架橋整體BIM模型。
圖1 L6與L7節(jié)段施工現(xiàn)場
圖2 高架橋整體BIM模型
2.工程計量
通過使用RevitStructure軟件建立了高架橋各構(gòu)件模型，鉆孔灌注樁配筋模型，見圖3，斜腹式箱梁鋼筋模型，見圖4所示，在圖上的列表中可以直接導(dǎo)出鋼筋進度信息，鋼筋的直徑、長度、數(shù)量、彎曲角度、廠家等信息的數(shù)量一目了然，準(zhǔn)確可靠。根據(jù)圖形分析的結(jié)果，可以為甲方提前擬定一個工程預(yù)算和項目結(jié)算依據(jù)。根據(jù)已有的數(shù)據(jù)和實際的工程進度，BIM可以實現(xiàn)數(shù)字一體的管理模式，從而大大提高了預(yù)算成本，縮短工期，最大化地建造出項目的工程實際價值。
圖3 鉆孔灌注樁配筋模型
圖4 斜腹式箱梁鋼筋模型
3.基于BIM的預(yù)制構(gòu)件安裝與采購
BIM在構(gòu)件安裝和采購方面也是它的強項，以為BIM都是已一個個族的形式而存在的，有相當(dāng)完整的結(jié)構(gòu)體系，通過族與族之間的聯(lián)系與耦合，達到構(gòu)件完整的拼裝，為確保施工進度和質(zhì)量提供了大大的技術(shù)支撐。在實際模擬中發(fā)現(xiàn)，鋼箱梁U肋貫通橫梁，若某一個U形槽尺寸偏差較大，則U肋無法貫通，對裝配帶來較大困難，故對于橫隔板下料精度要求較高。通過共享BIM數(shù)據(jù)，廠家取得了橫隔板各項尺寸的精確數(shù)據(jù)，為精密（數(shù)控、自動）切割下料提供了強力數(shù)據(jù)支撐，同時配合切割工藝實驗，最終保證了切割精度。經(jīng)各方檢驗驗收，尺寸合格率達100%。
4.施工模擬
前面介紹了BIM中使用RevitStructure軟件建立三維橋梁模型對項目施工的各種好處，但是這都是靜態(tài)的分析，如果我們給模型加上一個時間軸，讓模型隨著時間的推移而一步一步的建筑起來，這就是所謂的BIM對施工進度的模擬。通過模擬施工進度可與時間軸一一對照，這樣更加方便與比較施工現(xiàn)場進度，也可為現(xiàn)場施工提供預(yù)先施工參考，讓工人可以清楚的看到每一個步驟，這樣施工起來既保證施工安全，又保證施工進度。
圖5 橋面預(yù)制鋼筋梁模型
圖6 高架橋施工過程BIM模擬
5.BIM技術(shù)應(yīng)用的功效分析
本工程龍陽大道主線橋LYL4-LYL7聯(lián)受地鐵交叉影響，采用頂推滑移施工工藝。且頂推距離較長，為華中地區(qū)首例。為保證施工過程中的安全管理、工期管理、成本控制等要素，項目部引進先進的BIM技術(shù)，對LYL4-LYL7聯(lián)頂推施工進行了施工模擬，分析了施工過程中的安全、工期、成本管理要點，對施工部署進行了科學(xué)調(diào)整，實現(xiàn)了施工動態(tài)管理，并取得了較好的效果，總結(jié)如下：
（1）安全管理：安全為現(xiàn)場生產(chǎn)的第一準(zhǔn)則，特別是本工程涉及超長魚腹式頂推滑移施工，施工技術(shù)難度大，且同類型可借鑒的工程經(jīng)驗較少，增加了安全管理的難度。通過BIM模擬施工，實現(xiàn)了施工過程的真實模擬，有助于安全隱患的暴漏，從而做到事先預(yù)防，及時調(diào)整。
（2）成本控制：頂推滑移支撐系統(tǒng)在滿足地鐵頂板承載力要求的同時，也必須做到合理設(shè)計布置。根據(jù)同類工程經(jīng)驗及各方參建單位建議，支撐體系計劃采用ф400×8mm的鋼管。在模擬施工過程中發(fā)現(xiàn)，全程支撐體系處于穩(wěn)定安全狀態(tài)。經(jīng)模擬試驗，將鋼立柱改為ф325×8mm的鋼管，支撐體系同樣滿足受力要求。綜合成本及制作工期考慮，現(xiàn)場實際施工采用ф325×8mm的鋼管，節(jié)約成本近500萬。
四、結(jié)語
本項目施工實施BIM技術(shù)模擬，一方面可以為工人減輕不必要的工作負(fù)擔(dān)，工序一目了然，節(jié)約勞動力；另一方面，還可以對施工中可能出現(xiàn)的緊急情況預(yù)先告知，保障了工人的人身安全。根據(jù)BIM軟件的各項風(fēng)險分析，可以有效的降低工程風(fēng)險，提前預(yù)知施工危險，告知預(yù)防措施，減少返工費用，經(jīng)濟效益顯著。
