吳明義，操文磊

(中交一公局集團(tuán)有限公司，北京 100020)

1 工程概況

沙潁河特大橋地處河南省東南部，黃河沖積平原南緣，項(xiàng)目起點(diǎn)位于淮陽(yáng)縣劉樓南與G106平交處，終點(diǎn)位于商水縣瓦房莊南，整體上呈東北西南走向，如圖1所示。橋梁橫跨沙穎河，河道寬約270m，河床標(biāo)高為24.000～31.000m，河床起伏相對(duì)較大。項(xiàng)目主要施工內(nèi)容包括橋梁、路基、交通式立交及涵洞等。

圖1 項(xiàng)目效果

2 施工難點(diǎn)分析

根據(jù)環(huán)境管理體系與相關(guān)法規(guī)要求，工程施工需充分考慮施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境因素，在此基礎(chǔ)上，必須保證安全、高質(zhì)、高效地完成。同時(shí)，由于作業(yè)區(qū)域水文條件復(fù)雜，需橫跨沙潁河、穿越植物園等區(qū)域，具有極大環(huán)境保護(hù)壓力，而且橋型廣、結(jié)構(gòu)異形、節(jié)點(diǎn)多，主橋基礎(chǔ)施工困難，造成工程整體建造難度大。

3 BIM應(yīng)用及價(jià)值

3.1 BIM深化設(shè)計(jì)與虛擬預(yù)拼裝

3.1.1建立模型

利用ProStructures軟件對(duì)橋塔復(fù)雜鋼筋節(jié)點(diǎn)進(jìn)行建模，優(yōu)化鋼筋綁扎順序，生成鋼筋大樣表單，對(duì)施工人員進(jìn)行可視化交底。

3.1.2構(gòu)件拆分

建立3D模型可根據(jù)實(shí)際參數(shù)明確安全步驟，提高深化設(shè)計(jì)整體效率。例如，可做到充分考慮裝配率、構(gòu)件制作、安裝工藝、空間結(jié)構(gòu)及布局等問(wèn)題。

針對(duì)橋梁16聯(lián)變截面鋼箱梁等復(fù)雜結(jié)構(gòu)部位，依據(jù)施工圖建立LOD300精細(xì)化BIM模型，在BIM軟件中進(jìn)行鋼板預(yù)拼裝，實(shí)現(xiàn)可視化技術(shù)交底，輔助施工現(xiàn)場(chǎng)鋼板加工(見(jiàn)圖2)，減少返工窩工風(fēng)險(xiǎn)，做到構(gòu)件從生產(chǎn)到安裝可追溯。

圖2 鋼板虛擬預(yù)拼裝

3.2 BIM設(shè)計(jì)審核溝通

BIM既可有效完成碰撞檢查工作，又可在檢查工作結(jié)束后給出相應(yīng)異常問(wèn)題統(tǒng)計(jì)報(bào)告，為后續(xù)優(yōu)化、修正提供科學(xué)依據(jù)和意見(jiàn)參考。

五矮塔斜拉橋?yàn)楸竟こ淌┕ぶ仉y點(diǎn)。為保證數(shù)據(jù)坐標(biāo)準(zhǔn)確無(wú)誤，BIM小組通過(guò)Bentley系列軟件中GC可視化程序節(jié)點(diǎn)調(diào)取主塔及拉索錨固點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行精確建模。發(fā)現(xiàn)6號(hào)主塔處C1拉索齒塊參數(shù)出現(xiàn)較大偏差。通過(guò)多方溝通，及時(shí)進(jìn)行修改，提前規(guī)避施工問(wèn)題。

3.3 無(wú)人機(jī)實(shí)景生成與場(chǎng)布優(yōu)化

利用無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)及可自動(dòng)調(diào)節(jié)角度的攝像頭實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)景模型采集和生成。無(wú)人機(jī)上搭載有云臺(tái)并配備高清攝像頭，通過(guò)提前預(yù)設(shè)航線并按設(shè)計(jì)的多方位角度定時(shí)定點(diǎn)拍攝快速獲取高清影像資料，從而支持在實(shí)景模型上可直接測(cè)量坐標(biāo)、面積等施工數(shù)據(jù)，有效支持交叉口及附近地理環(huán)境分析模擬等需求。如圖3所示，可對(duì)交叉口進(jìn)行交通導(dǎo)改模擬，階段性與BIM模型做對(duì)比復(fù)核，形成完整數(shù)據(jù)資料。

圖3 無(wú)人機(jī)傾斜攝影

此外，項(xiàng)目開(kāi)工前，利用無(wú)人機(jī)錄制的地貌影像制定場(chǎng)地布置方案，利用BIM軟件對(duì)本項(xiàng)目施工臨建設(shè)施進(jìn)行布置模擬(見(jiàn)圖4)。合理優(yōu)化臨建設(shè)施、材料堆場(chǎng)空間位置關(guān)系及運(yùn)輸?shù)跹b等各項(xiàng)工作。

圖4 臨建場(chǎng)地布置

同時(shí)，利用BIM技術(shù)對(duì)拌合站選址、建設(shè)與生產(chǎn)規(guī)劃進(jìn)行評(píng)估分析，從而按節(jié)約用地、環(huán)保節(jié)約型理念，綜合考慮遠(yuǎn)離居民區(qū)、減少噪聲、緊鄰主橋、運(yùn)距最短等需求，實(shí)現(xiàn)符合“六個(gè)百分百”要求的綠色拌合站選址(見(jiàn)圖5)。

圖5 拌合站建設(shè)選址

3.4 重難點(diǎn)工程可視化模擬與交底

通過(guò)建立河道模型，按施工方案搭建棧橋平臺(tái)，分析現(xiàn)有航道及新建航道，主橋8～9號(hào)墩棧橋設(shè)置通航孔，模擬航道通行情況。生成三維模型場(chǎng)景空間幾何位置、外形與相對(duì)色調(diào)，最大限度地還原真實(shí)環(huán)境(見(jiàn)圖6)。與實(shí)際情況相符的可視化模擬與較高的細(xì)節(jié)還原度提高了專(zhuān)家論證決策準(zhǔn)確性，保障了航道正常運(yùn)行。

圖6 航道分析

針對(duì)多塔長(zhǎng)聯(lián)混凝土矮塔斜拉橋深基坑、超長(zhǎng)鉆孔灌注樁、深水圍堰、超寬幅箱梁懸臂澆筑橋梁施工的關(guān)鍵問(wèn)題，進(jìn)行工藝模擬(見(jiàn)圖7)。同時(shí)，對(duì)示范項(xiàng)目預(yù)期成果，如橋面鋪裝“四機(jī)聯(lián)動(dòng)”施工技術(shù)、預(yù)制梁智能化自動(dòng)噴淋養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)、索靶定位安裝施工工法。在BIM模型環(huán)境中創(chuàng)新優(yōu)化，推動(dòng)行業(yè)進(jìn)步發(fā)展。

圖7 重難點(diǎn)工程施工模擬

3.5 基于BIM的進(jìn)度計(jì)劃管控

將進(jìn)度計(jì)劃與三維模型鏈接綁定，構(gòu)建4D-BIM模型，可令進(jìn)度計(jì)劃管控以動(dòng)態(tài)4D模型表達(dá)。

項(xiàng)目采用Fuzor軟件進(jìn)行整體進(jìn)度模擬。可根據(jù)實(shí)時(shí)情況及時(shí)調(diào)整施工進(jìn)度，避免出現(xiàn)工期延誤，為本項(xiàng)目如期交付保駕護(hù)航。

根據(jù)項(xiàng)目施工要求，利用BIM技術(shù)對(duì)主橋各節(jié)段進(jìn)行工程量統(tǒng)計(jì)，為材料輸送提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，為項(xiàng)目編排施工材料計(jì)劃表提供數(shù)據(jù)參考。

3.6 智慧工地建設(shè)

項(xiàng)目部設(shè)有VR體驗(yàn)室，現(xiàn)場(chǎng)施工人員可對(duì)不同階段、不同部位、不同場(chǎng)景，進(jìn)行墜落、高空墜物、安全帽等安全體驗(yàn)與培訓(xùn)，對(duì)工地安全文明施工產(chǎn)生積極影響。

通過(guò)BIM技術(shù)，將全橋模型分別與圖紙關(guān)聯(lián)，建立成AR可視化聯(lián)動(dòng)模型，現(xiàn)場(chǎng)人員可使用手機(jī)客戶(hù)端掃描圖紙，使BIM模型躍然紙上，幫助施工人員清楚了解結(jié)構(gòu)構(gòu)造，提高施工安全系數(shù)。

采用720云技術(shù)，生成BIM模型全景二維碼，可在PC端、手機(jī)端隨時(shí)查看項(xiàng)目竣工模型全景視圖和具體節(jié)點(diǎn)視圖，為項(xiàng)目形象展示做出積極貢獻(xiàn)(見(jiàn)圖8)。

圖8 BIM+720云展示

4 基于BIM的綠色施工實(shí)踐

4.1 綠色施工理念

綠色施工以綠色化為目標(biāo)，結(jié)合智慧化技術(shù)，以工業(yè)化為生產(chǎn)方式，以工程總承包為實(shí)施載體，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保、提高效率、提升品質(zhì)、保障安全的新型工程建設(shè)方式[1]。綠色施工是實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)資源節(jié)約和節(jié)能減排的關(guān)鍵[2-3]。綠色施工內(nèi)容如圖9所示，將綠色施工理念貫穿其中。

圖9 綠色施工內(nèi)容

4.2 組織設(shè)計(jì)程序

按GB/T 50502—2019《建筑施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，綠色施工組織設(shè)計(jì)是對(duì)擬建工程的綠色施工活動(dòng)實(shí)行科學(xué)規(guī)劃和管理的綜合性文件[4]。綠色施工總體框架如圖10所示[2]，用于指導(dǎo)項(xiàng)目施工管理各環(huán)節(jié)。

圖10 綠色施工總體框架

4.3 流程優(yōu)化

運(yùn)用BIM技術(shù)，結(jié)合綠色理念下的施工組織流程優(yōu)化對(duì)于工程施工組織設(shè)計(jì)具有顯著的指導(dǎo)意義。對(duì)比傳統(tǒng)模式下的施工與運(yùn)用BIM技術(shù)下的施工進(jìn)度整體流程(見(jiàn)圖11)可知，使用BIM技術(shù)可使問(wèn)題提前暴露，提前制定施工安排與部署，優(yōu)化資源配置與供應(yīng)計(jì)劃，達(dá)到安全、高效、節(jié)約的目的[5]。綠色施工理念不僅在施工過(guò)程中有著嚴(yán)格屬性，即有著保護(hù)優(yōu)先、預(yù)防為主、防治結(jié)合的原則，還充分展示了結(jié)合BIM技術(shù)后施工單位統(tǒng)籌全項(xiàng)目管理，需編制合理嚴(yán)格的施工方案并充分利用社會(huì)資源，減少施工臨時(shí)用地，減少工程施工對(duì)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境不利影響，達(dá)到高效率與高效益。

圖11 進(jìn)度管理實(shí)施對(duì)比

5 結(jié)語(yǔ)

1)結(jié)合綠色施工理念，在智能化建造與管理的指引下，應(yīng)用BIM技術(shù)解決了本工程中工期緊、施工安全風(fēng)險(xiǎn)高、河道環(huán)境保護(hù)要求高的難題。在工程項(xiàng)目中，實(shí)現(xiàn)了施工安排的快速、明確部署與管控，支持臨時(shí)設(shè)施、材料、構(gòu)件和機(jī)具等具體位置優(yōu)化與場(chǎng)地合理利用；通過(guò)BIM深化、虛擬交底、專(zhuān)項(xiàng)模擬優(yōu)化、施工管控與智慧工地應(yīng)用，有效提高了項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2)項(xiàng)目積極采用BIM技術(shù)，響應(yīng)了國(guó)家推動(dòng)數(shù)字化建設(shè)發(fā)展的號(hào)召，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況，優(yōu)化資源配置，建立健全BIM技術(shù)體系，為行業(yè)同類(lèi)型項(xiàng)目提供了方案參考。