（中鐵三局集團(tuán)第五工程有限公司，山西 晉中 030600）

近年來，隨著BIM技術(shù)基本理論和應(yīng)用實(shí)踐的大力推廣，BIM技術(shù)在橋梁施工中的應(yīng)用已越來越廣泛。BIM全稱是建筑信息模型，它是指在計(jì)算機(jī)中建立參數(shù)化、數(shù)字化的信息模型來模擬真實(shí)建筑物或構(gòu)筑物所具有的全部真實(shí)信息，是對(duì)工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的詳細(xì)表達(dá)。在橋梁工程施工階段應(yīng)用BIM技術(shù)可達(dá)到建立資源計(jì)劃、控制資金風(fēng)險(xiǎn)、降低施工成本和提高施工效率的目的。

1 工程概況

新建北京至張家口鐵路是京津冀一體化建設(shè)的重點(diǎn)工程，是我國(guó)舉辦2022年冬奧會(huì)的快速通道。京張鐵路新保安高架特大橋轉(zhuǎn)體連續(xù)梁設(shè)計(jì)為一聯(lián)（40＋56＋40)m預(yù)應(yīng)力混凝土橋，該橋跨越京包雙線鐵路，與既有鐵路交角55°，橋梁基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)，橋墩為圓端型實(shí)體墩，上截面為變截面單箱單室結(jié)構(gòu)，在370#、371#主墩頂設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)球鉸，主梁在平行于京包鐵路兩側(cè)采用懸臂灌注法施工，澆筑完成后形成2個(gè)54m、重量分別為2 600t的T構(gòu)，通過采用墩頂轉(zhuǎn)體法轉(zhuǎn)體55°實(shí)現(xiàn)合龍。

2 采用BIM技術(shù)原因分析

該轉(zhuǎn)體橋是國(guó)內(nèi)時(shí)速350km高速鐵路第一座采用墩頂轉(zhuǎn)體的連續(xù)梁，靠近臨近既有線施工，采用墩頂轉(zhuǎn)體施工難度較大，施工危險(xiǎn)性系數(shù)較高。

采用BIM技術(shù)可提前模擬連續(xù)梁橋現(xiàn)場(chǎng)施工，分析施工危險(xiǎn)源，提高施工安全性；同時(shí)，還可精確提取材料消耗量、三維可視化技術(shù)交底、三維設(shè)計(jì)出圖，提高項(xiàng)目精細(xì)化管理水平，加快工程施工速度，降低工程施工成本。

3 BIM技術(shù)在施工階段的應(yīng)用

3.1 關(guān)鍵構(gòu)件精細(xì)化建模

球鉸是轉(zhuǎn)體橋的核心構(gòu)件，在工程施工中球鉸安裝頂面任兩點(diǎn)高差不能大于1mm，中心縱橫向誤差不能大于1mm，施工安裝精度要求較高。為確保球鉸安裝精度，在施工階段，利用Revit對(duì)球鉸構(gòu)件進(jìn)行精細(xì)化建模(圖1），通過利用1∶1的精細(xì)化模型，對(duì)工人進(jìn)行三維可視化技術(shù)交底，確保球鉸施工質(zhì)量滿足施工要求。同時(shí)，為確保掛籃安裝順利，提高掛籃安裝速度，對(duì)菱形掛籃進(jìn)行精細(xì)化建模（圖2），并對(duì)模型進(jìn)行拆分，對(duì)施工人員進(jìn)行安裝順序說明，有效確保掛籃安裝質(zhì)量，提高掛籃安裝速度。

圖1 球鉸三維立體可視化模型

圖2 掛籃精細(xì)化模型

3.2 材料工程量統(tǒng)計(jì)

新建京張鐵路轉(zhuǎn)體連續(xù)梁橋的計(jì)價(jià)模式為工程量清單計(jì)價(jià)，且均采用綜合單價(jià)形式。材料種類繁多，數(shù)量龐大，常規(guī)管理較困難。利用BIM技術(shù)材料工程量統(tǒng)計(jì)功能，在橋梁施工階段，分別對(duì)橋梁的鋼筋、鋼絞線、混凝土總量和階段性材料消耗量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以工程總量作為現(xiàn)場(chǎng)施工材料采購(gòu)的控制指標(biāo)，有效控制材料浪費(fèi)，降低工程施工成本，為實(shí)現(xiàn)物資材料精細(xì)化管理提供依據(jù)。

3.3 BIM可視化技術(shù)交底應(yīng)用

BIM在可視化施工方面的應(yīng)用主要表現(xiàn)在：利用3D模型展示建筑工程實(shí)體構(gòu)件。新建京張鐵路通過利用施工圖紙+可視化模型技術(shù)、BIM模型與移動(dòng)設(shè)備結(jié)合、BIM模型+施工工藝文檔(圖3），以3D實(shí)體模型對(duì)施工人員進(jìn)行技術(shù)交底，使管理人員和作業(yè)工人深刻領(lǐng)悟設(shè)計(jì)意圖，掌握施工方法，從而避免因理解錯(cuò)誤造成的返工現(xiàn)象，大大提高了工程交底效率。

圖3 三維可視化技術(shù)交底

3.4 施工方案比選

京張鐵路轉(zhuǎn)體連續(xù)梁橋0#塊支架可選擇滿堂支架（圖4）和預(yù)埋牛腿臨時(shí)支架（圖5）兩種施工方法，針對(duì)轉(zhuǎn)體橋0#塊支架施工，提前利用BIM技術(shù)對(duì)滿堂腳手架和預(yù)埋牛腿臨時(shí)支架兩種施工方案進(jìn)行對(duì)比模擬分析，通過BIM技術(shù)對(duì)兩種不同施工方案的動(dòng)態(tài)模擬，綜合分析兩種不同施工方案材料消耗量（由BIM直接導(dǎo)出）、工程施工成本，最終確定連續(xù)梁0#塊采用預(yù)埋牛腿臨時(shí)支架施工較合理。度，建立球鉸轉(zhuǎn)盤、上下球鉸等參數(shù)模型，對(duì)球鉸安裝進(jìn)行施工動(dòng)態(tài)模擬，保證施工質(zhì)量和進(jìn)度（圖 6）。

圖4 滿堂腳手架施工

圖5 墩身預(yù)埋牛腿支架施工

圖6 球鉸安裝施工動(dòng)畫模擬圖

3.5 BIM施工模擬

BIM技術(shù)可進(jìn)行3D、4D虛擬施工模擬，新建京張鐵路轉(zhuǎn)體橋采用BIM技術(shù)，首先對(duì)項(xiàng)目的重難點(diǎn)關(guān)鍵施工工序，主要包括球鉸安裝工藝、掛籃安裝施工工藝、轉(zhuǎn)體連續(xù)梁橋0#塊支架施工工序、邊跨及中跨現(xiàn)澆段施工工序進(jìn)行了細(xì)致的動(dòng)態(tài)模擬；其次將橋梁整合模型與工期進(jìn)度時(shí)間結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了基于時(shí)間維度的四維虛擬施工模擬，通過模擬達(dá)到了合理配置資源，及時(shí)了解施工進(jìn)度的目的。

3.5.1 轉(zhuǎn)體橋核心構(gòu)件—球鉸安裝施工模擬

轉(zhuǎn)動(dòng)球鉸是轉(zhuǎn)體橋核心構(gòu)件，球鉸安裝精度要求頂面任兩點(diǎn)高差不能大于1mm，中心縱橫向誤差不能大于1mm，施工安裝精度要求較高。為了使施工作業(yè)人員明確施工流程、保證施工精

3.5.2 掛籃安裝施工工藝模擬

掛籃安裝風(fēng)險(xiǎn)性系數(shù)較高，為提高掛籃安裝速度，確?，F(xiàn)場(chǎng)施工安全，利用BIM技術(shù)預(yù)先對(duì)掛籃三維立體拼裝進(jìn)行演示，并詳細(xì)分析掛籃各部位型鋼參數(shù)、梁柱節(jié)點(diǎn)加固方式，使現(xiàn)場(chǎng)施工人員明確安裝注意事項(xiàng)，確保施工安全。

3.5.3 轉(zhuǎn)體連續(xù)梁橋0#塊支架施工模擬

在建立0#塊支架模型的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對(duì)支架的安裝過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)施工模擬（圖7），通過模擬演示使施工人員充分理解支架施工過程和質(zhì)量卡控點(diǎn)，確保臨時(shí)支架施工質(zhì)量。

3.5.4 邊跨及中跨現(xiàn)澆段施工動(dòng)態(tài)模擬

為細(xì)化、規(guī)范邊跨及中跨現(xiàn)澆段施工，重點(diǎn)對(duì)邊跨及中跨合龍段施工進(jìn)行三維動(dòng)態(tài)模擬演示（圖8），提高了邊跨及中跨工程施工質(zhì)量。

圖7 轉(zhuǎn)體連續(xù)梁橋0#塊支架施工模擬

圖8 邊跨及中跨現(xiàn)澆段施工動(dòng)態(tài)模擬

3.5.5 4D施工進(jìn)度控制與分析

結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際工期安排，通過BIM進(jìn)度模型，綜合評(píng)估施工進(jìn)度情況，使項(xiàng)目管理人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工滯后問題，及時(shí)采取措施，進(jìn)行糾偏調(diào)整。

3.6 碰撞檢查

碰撞檢查是BIM技術(shù)的關(guān)鍵應(yīng)用點(diǎn)之一，結(jié)合建立的三維模型和項(xiàng)目的實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)計(jì)碰撞檢查，碰撞檢測(cè)包括整體橋梁的檢測(cè)和部分構(gòu)件間的檢測(cè)，通過檢查發(fā)現(xiàn)0#梁段腹板與轉(zhuǎn)體反力墩存在碰撞沖突，同時(shí)，利用Navisworks軟件對(duì)鋼筋及鋼絞線模型進(jìn)行碰撞檢查并生成碰撞報(bào)告，通過提前發(fā)現(xiàn)碰撞點(diǎn)，合理調(diào)整鋼筋及鋼絞線安裝位置，避免后期返工。

4 應(yīng)用效果

京張鐵路轉(zhuǎn)體橋項(xiàng)目，通過應(yīng)用BIM技術(shù)排除了95%的圖紙錯(cuò)誤，避免了90%的返工，提高了10%的施工進(jìn)度，減少了人、材、物的浪費(fèi)，工程施工質(zhì)量、安全管理水平顯著提高，大幅提升了公司精細(xì)化管理水平，節(jié)約成本約50萬(wàn)元。同時(shí)，依托BIM技術(shù)順利實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)時(shí)速350km高速鐵路第一座采用墩頂轉(zhuǎn)體連續(xù)梁橋的順利合龍，極大地樹立了公司的外部形象，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

5 結(jié) 語(yǔ)

BIM技術(shù)是建筑施工行業(yè)中的一種新型信息化施工技術(shù)，應(yīng)用BIM技術(shù)可指導(dǎo)工程施工，提高工程施工質(zhì)量，加快工程施工速度，提升項(xiàng)目精細(xì)化管理水平，為項(xiàng)目帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。為充分發(fā)揮BIM技術(shù)指導(dǎo)施工的目的，在BIM技術(shù)應(yīng)用前期需確保模型的精細(xì)度，以免后期相關(guān)功能應(yīng)用時(shí)需重新建立模型，影響應(yīng)用效果。BIM建模軟件Revit在房建、地鐵方面功能強(qiáng)大，但對(duì)于擁有異形結(jié)構(gòu)的復(fù)雜橋梁，建模難度較大，為發(fā)揮BIM技術(shù)指導(dǎo)復(fù)雜橋梁施工的目的，還需進(jìn)一步優(yōu)化BIM相關(guān)軟件功能，提高軟件適用范圍。

[參考文獻(xiàn)]

[1]錢 楓.橋梁工程BIM技術(shù)應(yīng)用研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2015，59(12)：50-52.

[2]張海華，劉宏剛，甘一鳴.基于BIM技術(shù)的橋梁可視化施工應(yīng)用研究[J].公路，2016，61(9)：155-161.

[3]劉延宏.BIM技術(shù)在鐵路橋梁建設(shè)中的應(yīng)用[J].鐵路技術(shù)創(chuàng)新，2015，(3)：47-50.