謝 軍，李博勤，孫 輝，劉 慧

（1.廣西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 530007；2.廣西路橋工程集團有限公司，廣西 南寧 530011；3.廣西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 530003）

0 引言

近年來，交通運輸部陸續(xù)頒布《交通運輸部辦公廳關(guān)于印發(fā)推進智慧交通發(fā)展行動計劃（2017－2020年）的通知》《交通運輸部辦公廳關(guān)于推進公路水運工程BIM技術(shù)應(yīng)用的指導(dǎo)意見》等指導(dǎo)性政策文件，強調(diào)充分利用BIM技術(shù)加強公路水運工程全生命期管理。施工階段質(zhì)量管控作為工程建設(shè)全生命周期管理的重要環(huán)節(jié)尤其重要，關(guān)乎提高施工質(zhì)量、提升工程品質(zhì)、提高管理效率和效益。

在交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域，應(yīng)經(jīng)濟發(fā)展的需要，特大型橋梁工程項目越來越多，建設(shè)管理人員往往對項目的成本及工期比較重視，但對施工質(zhì)量管控的重視程度明顯不足。工程質(zhì)量管控方面存在的問題突出，主要表現(xiàn)為：施工人員專業(yè)技能不足，對設(shè)計圖紙、施工技術(shù)方案理解不到位；質(zhì)量問題反饋機制延遲，審批環(huán)節(jié)缺乏有效銜接；不按設(shè)計或規(guī)范進行施工；各個專業(yè)工種相互影響等。對此，本文以馬灘紅水河特大橋工程為例，由廣西路橋工程集團有限公司聯(lián)合廣西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院BIM工程技術(shù)研究中心等多家單位組成BIM產(chǎn)學(xué)研聯(lián)盟，組建實施團隊，分析工程施工質(zhì)量管控重難點，確定BIM技術(shù)實施主線，展開六個應(yīng)用點的探索與實踐。

1 工程項目概況

馬灘紅水河特大橋是柳州至南寧高速公路改擴建工程中來賓繞城線中的一座特大橋，跨越紅水河，位于來賓市興賓區(qū)鐵路二橋及湘桂鐵路紅水河雙線特大橋下游約4.3km，全橋總長約553m。主橋橋跨布置：計算跨徑L＝320m的鋼管混凝土拱橋；主橋長336m。引橋橋跨布置：柳州側(cè)引橋采用5×30m先簡支后連續(xù)的預(yù)制小箱梁橋，南寧側(cè)引橋采用2×30m先簡支后連續(xù)的預(yù)制小箱梁橋，引橋長210m。主橋橋面全寬54.4m，按兩幅橋設(shè)置，單幅橋橋面總寬25.5m，單幅橋主橋橫斷面布置為：2.5m（吊桿及檢修道）＋0.5m（防撞護欄）＋19.5m（行車道及硬路肩）＋0.5m（防撞護欄）＋2.5m（吊桿及檢修道）。引橋橋面全寬49.4m，按兩幅橋設(shè)置，單幅橋橋面總寬20.5m，單幅橋橫斷面布置為：0.5m（防撞護欄）＋19.5m（行車道及硬路肩）＋0.5m（防撞護欄）。主橋主要施工工藝采用廣西路橋工程集團有限公司國家級專利工法——纜索吊裝工藝。橋型總體布置如圖1所示。

圖1 橋型總體布置圖

2 實施架構(gòu)

2.1 BIM項目實施團隊搭建

為保證本項目BIM實施路線順利進行，分別在公司、項目部層面建立以公司BIM中心主任為首的兩級BIM團隊，公司BIM中心負責(zé)BIM技術(shù)應(yīng)用方向把控、標準編制、各專業(yè)建模及應(yīng)用工作；項目部BIM小組由執(zhí)行經(jīng)理牽頭與公司BIM中心對接，分專業(yè)落實到個人，確保BIM每一項應(yīng)用有現(xiàn)場負責(zé)人對接，為BIM應(yīng)用的落地提供了可靠保障。BIM項目實施團隊組織架構(gòu)見表1。

表1 BIM項目實施團隊組織架構(gòu)表

2.2 軟硬件環(huán)境

本項目依托廣西路橋工程集團BIM中心和廣西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院BIM工程技術(shù)研究中心，采用了1臺中心服務(wù)器，25臺高性能圖形工作站協(xié)同工作模式開展BIM技術(shù)實施，綜合運用了Revit、Catia、Digital Project、Navisworks、Lumion、Unity3D 等 十 余 款BIM軟件；運用了南方天行HO1300八旋翼5鏡頭無人機、南方測繪法如（faro）X330地面三維激光掃描儀等四款高精度測量設(shè)備，為項目的實施提供軟硬件基礎(chǔ)支持。

3 應(yīng)用實踐

3.1 模型創(chuàng)建

本項目建模軟件采用REVIT、CATIA同步進行，分別建立了大橋全橋梁模型。REVIT模型易于輕量化處理，以便打通基于PIP的項目管理平臺數(shù)據(jù)端口，使現(xiàn)場人員手機移動端流暢應(yīng)用；CATIA模型精細度高，模型準確，輔助參數(shù)化建模出圖、工程量計量環(huán)節(jié)。REVIT軟件的特點在于橫平豎直的規(guī)則物體建模速度快、通用族庫豐富；CATIA軟件特點是建模精確、異性曲面建模功能強大、參數(shù)化建模出圖及算量能力強。兩款軟件均與IFC格式同源。綜上所述，通用構(gòu)件采用REVIT快速建模；構(gòu)造奇特復(fù)雜或后期變更比較大，部分采用CATIA參數(shù)化建模。

3.2 施工圖深化

通過建立本項目各專業(yè)模型，在REVIT軟件中進行整合，即可進行碰撞檢查。在集成模型中可以快速有效地查找碰撞點，出具詳細的碰撞檢查報告。如檢測出柳州岸塔架前縱纜風(fēng)和拱肋第一道橫撐之間存在碰撞（如圖2所示）；南寧岸塔架前縱纜風(fēng)和拱肋第一道橫撐之間存在碰撞（如圖3所示）；拱座混凝土冷凍管和型鋼勁性骨架存在碰撞（如圖4所示）等。拱座混凝土冷凍管和型鋼勁性骨架分屬不同圖紙，且CAD繪圖多采用標準段局部示意，憑空間思維合圖能力發(fā)現(xiàn)碰撞問題幾乎無法實現(xiàn)，當(dāng)前僅能通過現(xiàn)場施工到具體工序才能發(fā)現(xiàn)問題。采用BIM分專業(yè)建立三維模型，合?？裳杆侔l(fā)現(xiàn)問題，將問題反饋給設(shè)計方提出修改建議，并根據(jù)設(shè)計變更再建模、再檢測，直至全部解決設(shè)計問題。整個過程是一個循環(huán)過程：設(shè)計—建模—檢測—修改（設(shè)計）。這將大大減少設(shè)計人員的重復(fù)勞動和錯誤率，并使施工單位牢牢抓住設(shè)計變更主動權(quán)，避免因此而導(dǎo)致的成本增加與工期延誤所造成的經(jīng)濟損失。

圖2 柳州岸塔架前縱纜風(fēng)和拱肋第一道橫撐之間的碰撞檢查模擬圖

圖3 南寧岸塔架前縱纜風(fēng)和拱肋第一道橫撐之間的碰撞檢查模擬圖

圖4 拱座混凝土冷凍管和型鋼勁性骨架碰撞模擬圖

3.3 施工工藝模擬優(yōu)化

大橋起拱處非標準段格子梁吊裝方案無碰撞模擬意義較大。首先，雙幅拱橋內(nèi)側(cè)兩拱肋距離很近，格子梁吊裝存在很多隱形碰撞問題。采用BIM建模軟件（REVIT或CATIA）預(yù)先精準建立大橋拱肋模型，然后采用BIM動畫模擬軟件（Navisworks或Demial）預(yù)演練各種可能的格子梁吊裝方案（如圖5所示），再將模擬的動畫交由項目部技術(shù)負責(zé)人甄別出最具可行性的無碰撞吊裝方案，最后依據(jù)此方案來指定加工人員焊接吊裝所需的格子梁形狀和大小，并提前告知施工班組各格子梁吊裝的最佳路徑。

圖5 格子梁吊裝施工工藝模擬圖

3.4 AR技術(shù)可視化交底

本項目通過Revit軟件對南寧岸1?！?2＃拱肋節(jié)段和檢修梯、格子梁標準段主橫梁、拱座及其型鋼勁性骨架、法蘭盤、交界墩、引橋小箱梁以及左幅1＃橋墩等21個復(fù)雜結(jié)構(gòu)節(jié)點按LOD400的建模精度進行建模，將模型導(dǎo)入到unity3D引擎，在施工圖紙中添加識別圖標，生成3個基于安卓系統(tǒng)的手持移動端APP安裝包。

將手持移動端APP安裝包推廣至項目管理人員及勞務(wù)施工人員手機上進行安裝和操作演示，通過手持移動端掃描對應(yīng)圖紙，可自動識別并呈現(xiàn)出多個角度的三維立體模型?；贏R技術(shù)可視化交底，可實現(xiàn)復(fù)雜構(gòu)件精準交底，使施工重點、難點部位可視化，提前預(yù)見相關(guān)問題，確保工程質(zhì)量。部分構(gòu)件AR展示如圖6～7所示。

圖6 法蘭盤展示圖

圖7 1＃拱肋節(jié)段展示圖

3.5 二維碼物料追蹤

馬灘紅水河特大橋為分離式雙向鋼管混凝土拱橋，全橋拱肋分為96個節(jié)段。每個節(jié)段由單片拱肋、上弦管、下弦管、腹桿等構(gòu)件組成。橋面系采用鋼格構(gòu)體系，由鋼縱梁、鋼主橫梁、鋼次橫梁和鋼－混凝土組合橋面板組成。全橋鋼構(gòu)配件體量龐大，且多數(shù)鋼構(gòu)配件均需多道加工程序，加上每道加工場地用地受限，容易導(dǎo)致鋼構(gòu)配件零件出現(xiàn)規(guī)格型號混淆、成品堆放數(shù)量難以統(tǒng)計等物料質(zhì)量管控問題。

項目組采用上海同筑信息科技有限公司自主研發(fā)的PIP物料追蹤系統(tǒng)，對拱肋階段、預(yù)制構(gòu)件模塊、鋼格構(gòu)件模塊、附屬設(shè)施等設(shè)備設(shè)施通過二維碼信息進行云平臺數(shù)據(jù)管控，將圖紙信息、構(gòu)件信息、復(fù)雜節(jié)點三維圖、剖面圖等樣式融入二維碼中。二維碼與每個構(gòu)配件一一對應(yīng)，通過手持移動端掃描可查看物料溯源信息，以指導(dǎo)現(xiàn)場施工，同時與公司物資管控系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)對接，使物料管理更加精細化，提高施工現(xiàn)場質(zhì)量管控等工作的效率。二維碼及物料信息如圖8所示。

圖8 二維碼及物料信息示例圖

3.6 項目協(xié)同管理平臺

BIM在施工階段的質(zhì)量控制與管理的最大優(yōu)點就是提高了施工單位項目部內(nèi)部員工間對實時質(zhì)量信息的溝通效率，而且大大改善了施工單位與其他項目參與方的溝通機制?；贐IM的項目協(xié)同管理平臺，項目組采用由上海同筑信息科技有限公司研發(fā)的Project Information Portal工程管理平臺（簡稱：PIP），以工程信息的高度集成共享為目標，為建設(shè)、施工、監(jiān)理、設(shè)計、第三方咨詢等參建單位提供基于BIM技術(shù)的資源共享、高效協(xié)作的專業(yè)解決方案。平臺實現(xiàn)了多專業(yè)BIM模型與二維施工圖、工作文檔、工程資料的構(gòu)件級關(guān)聯(lián)，并與質(zhì)量、安全、進度、成本、環(huán)境等項目管理要素有機結(jié)合，同時高度貼合我國工程建設(shè)項目組織架構(gòu)和管理機制。該平臺可通過web端和移動端（iPad、手機）跨平臺信息共享同步應(yīng)用。

本項目施工階段質(zhì)量安全管控從兩個方面對橋梁施工過程中的質(zhì)量安全問題進行有效控制：（1）通過BIM模型多角度瀏覽，讓現(xiàn)場管理人員利用模型進行現(xiàn)場工作的布置和實體的對比，直觀快速地發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場質(zhì)量問題。（2）通過BIM施工管理平臺對現(xiàn)場質(zhì)量安全問題進行拍照和文字記錄并關(guān)聯(lián)至模型，實現(xiàn)跟蹤留痕。以標簽圖片的形式在模型中展現(xiàn)現(xiàn)場和處理情況，使工程項目全過程管理各方通過BIM管理平臺對質(zhì)量安全問題進行直觀管理，實現(xiàn)無縫連接、共享數(shù)據(jù)和信息，達成精細化管理、降低能耗的目標。每一個質(zhì)量安全閉合事件要經(jīng)過發(fā)起人、經(jīng)辦人、督辦人、驗收人四個權(quán)利人，在事件閉合后，事件處理全過程在平臺上可以隨時查看。馬灘紅水河特大橋BIM項目協(xié)同管理平臺應(yīng)用崗位人員表見表2。

表2 馬灘紅水河特大橋BIM項目協(xié)同管理平臺應(yīng)用崗位人員表

4 結(jié)語

BIM技術(shù)在馬灘紅水河特大橋施工階段質(zhì)量管控的應(yīng)用探索與實踐，其效果可總結(jié)為三個方面：（1）項目利用BIM技術(shù)實現(xiàn)了涵蓋模型創(chuàng)建、施工圖深化、施工工藝模擬優(yōu)化、AR技術(shù)可視化交底、二維碼物料追蹤、項目協(xié)同管理平臺等多項應(yīng)用的橋梁施工階段質(zhì)量管控綜合BIM應(yīng)用，指導(dǎo)拱肋、鋼格構(gòu)梁施工順利進行，為大橋跨參與方、跨專業(yè)的BIM應(yīng)用積累寶貴的經(jīng)驗與數(shù)據(jù)。（2）本項目聯(lián)合產(chǎn)學(xué)研聯(lián)盟單位參加各級BIM大賽獲獎項三次，分別為第五屆“龍圖杯”全國BIM大賽綜合組三等獎；2017年廣西建筑信息模型（BIM）技術(shù)應(yīng)用（廣西建工杯）第二屆職工技能大賽施工管理組二等獎；廣西首屆“八桂杯”BIM技術(shù)應(yīng)用大賽院校組二等獎。（3）初步總結(jié)出一套基于大橋橋梁施工階段質(zhì)量管控綜合BIM應(yīng)用以及校企產(chǎn)學(xué)研聯(lián)盟深度合作的解決方案，為BIM推廣應(yīng)用提供經(jīng)驗指導(dǎo)。

總之，隨著BIM應(yīng)用技術(shù)的不斷深化與推廣，BIM技術(shù)在橋梁施工階段質(zhì)量管控中的應(yīng)用會越來越廣泛，并將成為建設(shè)管理轉(zhuǎn)型升級的重要手段之一。