伴隨經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與進(jìn)步，我國(guó)的橋梁朝著大跨、高強(qiáng)、輕質(zhì)、多功能發(fā)展，具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜、異性構(gòu)件多、施工環(huán)境復(fù)雜、施工要求高、后期需要定期管理維護(hù)等特點(diǎn)，對(duì)于橋梁建設(shè)和運(yùn)營(yíng)有著越來(lái)越高的要求。近年來(lái)BIM技術(shù)的興起，為橋梁建設(shè)提供了先進(jìn)的輔助工具，能幫助工程項(xiàng)目有效控制成本和工期，有助于實(shí)現(xiàn)更高品質(zhì)的工程。

一、項(xiàng)目概況

施工單位：河南省公路工程局集團(tuán)有限公司

BIM咨詢：魯班BIM團(tuán)隊(duì)

商登高速鄭州境段跨南水北調(diào)總干渠南水北調(diào)特大矮塔斜拉橋位于新鄭市周莊北側(cè)約500m處，上跨南水北調(diào)總干渠，橋梁中心樁號(hào)K159+506.75。橋梁全長(zhǎng)936.5米，全橋共分5聯(lián)，主橋采用整幅設(shè)計(jì)，引橋分幅布置。主橋全長(zhǎng)551m，跨徑布置為（143+265+143）m，上部為雙塔單索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，塔高45m，采用塔梁固結(jié)、墩梁分離，墩頂設(shè)支座的結(jié)構(gòu)形式，是目前國(guó)內(nèi)同類已建在建矮塔斜拉橋跨徑最大的橋梁工程，工程造價(jià)約2.83億元。

圖1 項(xiàng)目實(shí)體圖

南水北調(diào)特大矮塔斜拉橋是目前國(guó)內(nèi)同類已建在建矮塔斜拉橋跨徑最大的橋梁，該橋結(jié)構(gòu)特殊，施工難度大，工期緊，任務(wù)重，是商登高速鄭州境段關(guān)鍵線路上的重點(diǎn)、難點(diǎn)及形象工程。在施工過(guò)程中“高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求、重管理”，運(yùn)用綠色施工及新技術(shù)應(yīng)用的管理理念。通過(guò)引入BIM技術(shù)，建立一套在項(xiàng)目管理中的規(guī)范流程及應(yīng)用模式，積極探索和積累精細(xì)化施工管控的新方法，逐步改善傳統(tǒng)粗放型的管理模式，為其他項(xiàng)目推廣運(yùn)用BIM技術(shù)奠定基礎(chǔ)；通過(guò)采用BIM新技術(shù)的信息化的管理手段，提高施工效率，節(jié)約施工成本，提升項(xiàng)目科技含量。全力打造品質(zhì)工程，爭(zhēng)創(chuàng)國(guó)優(yōu)工程。

二、BIM應(yīng)用點(diǎn)

2.1 BIM模型建立及維護(hù)

1 族庫(kù)建立  BIM在橋梁方面的應(yīng)用不同于房建項(xiàng)目，基于Revit軟件開(kāi)發(fā)的族庫(kù)尚未包涵市政工程方面，如橋梁、路基、隧道等方面，本項(xiàng)目進(jìn)行了基于Revit橋梁方面的族庫(kù)建設(shè)，以利于后期更多橋梁工程BIM的快速建模及應(yīng)用。

圖2 族庫(kù)

2 南水北調(diào)特大橋地形模型建立 因橋梁工程本身對(duì)地形地貌勘測(cè)數(shù)據(jù)要求高，本項(xiàng)目利用設(shè)計(jì)院給出的CAD地形圖，導(dǎo)入到Sketch Up自動(dòng)生成的三維地形模型，地形地貌數(shù)據(jù)更加直觀，也提高了模型的準(zhǔn)確性。

圖3 三維地形模型搭建

3 BIM建模及應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)建立 建立BIM建模標(biāo)準(zhǔn)，使本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)化精確快速建模。

建立BIM應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)每一個(gè)應(yīng)用點(diǎn)都詳細(xì)說(shuō)明操作規(guī)范和流程，形成標(biāo)準(zhǔn)化管理，同時(shí)給公司提供了BIM應(yīng)用的范本。

圖4 BIM建模及應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)

4 變更管理 建立變更管理制度，隨設(shè)計(jì)變更實(shí)時(shí)更新維護(hù)模型，及時(shí)與現(xiàn)場(chǎng)人員交底。

圖5 變更圖紙上傳

2.2 圖紙審核＆碰撞檢查

1 圖紙審核 根據(jù)設(shè)計(jì)院提供的橋梁圖紙進(jìn)行三維建模，利用Revit創(chuàng)建出三維模型，能直觀地反映設(shè)計(jì)方案，檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的可操作性，檢查到圖紙相互矛盾、在施工前能預(yù)先發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題，幫助圖紙審核。

BIM團(tuán)隊(duì)在建模過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)混凝土專業(yè)圖紙問(wèn)題5個(gè)，鋼筋專業(yè)圖紙問(wèn)題3個(gè)。以主橋32#箱梁為例，主橋箱梁邊跨部分平面圖中，箱梁輪廓線有明顯錯(cuò)誤，向施工方提出問(wèn)題，與現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)，避免了現(xiàn)場(chǎng)施工后才發(fā)現(xiàn)問(wèn)題導(dǎo)致返工，節(jié)約了工期和成本。

圖6 圖紙問(wèn)題

2 碰撞檢查 針對(duì)項(xiàng)目施工過(guò)程中存在的勁性骨架、預(yù)應(yīng)力管束與鋼筋碰撞的難點(diǎn)，提前發(fā)現(xiàn)出共性碰撞點(diǎn)148個(gè)，找出碰撞問(wèn)題發(fā)生的原因，并及時(shí)在施工前將預(yù)見(jiàn)的問(wèn)題解決，可以避免后期的返工問(wèn)題，節(jié)省了工期和成本。

圖7 勁性骨架與鋼筋碰撞

2.3 工程量計(jì)算

1 圖紙工程量審核 基于模型，可以很精確的計(jì)算出相應(yīng)構(gòu)件的工程量。在本項(xiàng)目中，我們經(jīng)過(guò)多次測(cè)算、最終確認(rèn)模型的工程量比圖紙工程量更為精確，兩者的誤差值平均在3m?左右。精確的模型量，讓我們更好的把控混凝土的損耗率。

圖8 邊跨32#箱梁

2 工程量快速提取 可以通過(guò)LuBanBE平臺(tái)，按照構(gòu)件的不同屬性進(jìn)行提量，節(jié)約時(shí)間80%大幅度提高效率。

圖9 快速提取

2.4協(xié)同管理

1 質(zhì)量安全管理 使用移動(dòng)終端（智能手機(jī)、平板電腦）采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，建立現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)資料，與BIM模型即時(shí)關(guān)聯(lián)，方便施工中、完工后數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)管理。經(jīng)過(guò)嚴(yán)格篩選及確認(rèn)被授權(quán)的管理人員通過(guò)魯班BIM瀏覽器實(shí)時(shí)得到通知并查看。

圖10 質(zhì)量安全管理

2 問(wèn)題跟蹤與處理 現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)有安全或質(zhì)量問(wèn)題需要整改時(shí)，可即時(shí)通過(guò)手機(jī)端應(yīng)用魯班BIMView發(fā)布問(wèn)題整改協(xié)作，推送給相關(guān)負(fù)責(zé)人進(jìn)行整改，整改后拍照回復(fù)協(xié)作，做到問(wèn)題跟蹤及閉合。現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量和安全樣板部位也可使用協(xié)作發(fā)布，作為表彰及展示。

圖11 BIM協(xié)作整改發(fā)布

2.5 可視化＆虛擬建造

1 可視化交底 魯班BIM團(tuán)隊(duì)建立了主橋25#箱梁內(nèi)外模板、混凝土、鋼筋、預(yù)應(yīng)力管束、齒板等模型，通過(guò)模型可以直觀了解到整個(gè)箱梁的形狀以及細(xì)節(jié)，提前發(fā)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力管束、鋼筋之間的碰撞，進(jìn)行事前控制。

圖12 箱梁碰撞問(wèn)題交底

2 場(chǎng)地布置漫游模擬  根據(jù)施工場(chǎng)地以及周邊道路情況，應(yīng)用魯班BIM技術(shù)模擬整個(gè)施工場(chǎng)地布置，包含辦公區(qū)、生活區(qū)、材料存放、施工車輛進(jìn)出口位置，塔吊安放位置等，可形象模擬現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)情況。也可進(jìn)入結(jié)構(gòu)內(nèi)部查詢構(gòu)件情況。

圖13 施工場(chǎng)布

3 進(jìn)度模擬 使用魯班BE的沙盤模式進(jìn)行進(jìn)度模擬，可對(duì)每一個(gè)構(gòu)件都賦予施工工序、施工時(shí)間、完成狀態(tài)，方便進(jìn)行管理。同時(shí)可以對(duì)任一時(shí)間的施工進(jìn)度狀態(tài)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，顯示出每一個(gè)構(gòu)件的施工狀態(tài)。可由成本部門根據(jù)數(shù)據(jù)，計(jì)算得出當(dāng)前進(jìn)度的實(shí)際成本。

圖14 進(jìn)度模擬

2.5 工程檔案與信息集成

為確保施工過(guò)程中形成BIM平臺(tái)資料的標(biāo)準(zhǔn)化管理，魯班BIM顧問(wèn)與河南省公路工程局BIM負(fù)責(zé)人及相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)確定了《BIM運(yùn)用平臺(tái)資料管理辦法》，明確了資料的上傳、管理、應(yīng)用要求，保證了竣工模型資料信息的完整性、規(guī)范性，為公司后續(xù)的項(xiàng)目創(chuàng)造了典范。

在施工過(guò)程中，可以把各種工程資料如質(zhì)保資料、設(shè)計(jì)變更單、設(shè)備維護(hù)資料等與模型構(gòu)件一 一對(duì)應(yīng)，可在模型中快速搜索，形成了數(shù)字化、結(jié)構(gòu)化、可視化BIM數(shù)據(jù)庫(kù)。

項(xiàng)目竣工后，根據(jù)相應(yīng)BIM數(shù)據(jù)模型，方便運(yùn)營(yíng)維護(hù)，大大提升物業(yè)管理能力。

圖15 資料管理

2.6 創(chuàng)新應(yīng)用——二維碼

1 預(yù)制構(gòu)件追蹤管理 橋梁施工中很重要的一環(huán)就是梁場(chǎng)預(yù)制構(gòu)件的管理，通過(guò)“BIM+二維碼”技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)預(yù)制箱梁追蹤管理。工程施工的不同階段，使用BIM平臺(tái)的沙盤模式可用不同顏色區(qū)分構(gòu)件的不同狀態(tài)，對(duì)于預(yù)制箱梁，有生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝、濕接縫施工、已驗(yàn)收等狀態(tài)。每一道施工工序開(kāi)始時(shí)，掃描構(gòu)件的二維碼，將構(gòu)件狀態(tài)信息更新至當(dāng)下施工狀態(tài)。管理人員可以通過(guò)二維碼手冊(cè)，使用魯班BIMView手機(jī)軟件掃描，輕松獲取構(gòu)件施工狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)制箱梁的追蹤管理。

圖16 二維碼掃描得到狀態(tài)信息

2 材料管理

材料進(jìn)場(chǎng)管理：建立專門的BIM材料管理模型，以模型為信息儲(chǔ)存單位導(dǎo)出二維碼。材料進(jìn)場(chǎng)前由相關(guān)人員對(duì)材料進(jìn)行檢查并核查產(chǎn)品合格證、供貨證明等相關(guān)證明材料，檢查通過(guò)后，掃描二維碼更新為到貨狀態(tài)，視為材料進(jìn)場(chǎng)。

材料信息管理：已到貨的材料需在BIM平臺(tái)記錄相應(yīng)的基本信息，包括名稱、類別、狀態(tài)、數(shù)量、存放位置等。將材料對(duì)應(yīng)的二維碼制作成冊(cè)，查詢時(shí)使用魯班BIM View手機(jī)軟件進(jìn)行掃描，即可獲取材料基本信息、堆放位置、庫(kù)存數(shù)量等，實(shí)現(xiàn)材料信息化管理。

三、BIM應(yīng)用價(jià)值

（1）取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，各應(yīng)用點(diǎn)都發(fā)揮了重要的作用，產(chǎn)生了經(jīng)濟(jì)效益。圖紙審核，由建模及碰撞檢查發(fā)現(xiàn)圖紙問(wèn)題及碰撞點(diǎn)并提前解決，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益26.5萬(wàn)元；工程量核對(duì)，由模型量與圖紙量、實(shí)際量比較分析，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)糾偏，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益28.5萬(wàn)元；協(xié)同管理，由魯班BIM平臺(tái)的協(xié)作功能，及時(shí)把控現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益27.6萬(wàn)元；可視化交底，由BIM模型進(jìn)行三維技術(shù)交底，使交底過(guò)程更便利，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益39.5萬(wàn)元。

（2）社會(huì)效益

可視化及虛擬建造的應(yīng)用提高了安全教育效率、施工質(zhì)量學(xué)習(xí)水平，更符合綠色施工理念。協(xié)同管理的應(yīng)用使現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題得到了及時(shí)且高效的解決，管理人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工的管控度更高，更易于進(jìn)行安全管理、質(zhì)量控制，減少材料浪費(fèi)。通過(guò)BIM技術(shù)替代傳統(tǒng)管理模式進(jìn)行項(xiàng)目管理，實(shí)現(xiàn)了以模型為基礎(chǔ)進(jìn)行技術(shù)質(zhì)量、商務(wù)、施工、安全、物質(zhì)等部門的管理工作，更利于集團(tuán)公司提出的精細(xì)化管理。

（3）提升公司形象，提升公司競(jìng)爭(zhēng)力

本項(xiàng)目目前已獲得中國(guó)圖學(xué)學(xué)會(huì)2017年第六屆“龍圖杯”全國(guó)BIM（建筑信息模型）大賽施工組優(yōu)秀獎(jiǎng)與第三屆“科創(chuàng)杯”BIM大賽施工組三等獎(jiǎng)，河南省首屆“匠心杯”工程建設(shè)BIM技術(shù)應(yīng)用大賽二等獎(jiǎng)，河南省第二屆“中原杯”BIM大賽單項(xiàng)組三等獎(jiǎng)。提升了公司形象，獲得了行業(yè)對(duì)公司BIM技術(shù)應(yīng)用的認(rèn)可和肯定。此外，本項(xiàng)目已經(jīng)發(fā)表了2篇論文，已經(jīng)完成了3篇QC，《BIM+二維碼”技術(shù)在商登高速南水北調(diào)大橋項(xiàng)目施工階段中的應(yīng)用》、《BIM技術(shù)在商登高速南水北調(diào)大橋項(xiàng)目施工階段中的綜合應(yīng)用與實(shí)踐》；《預(yù)應(yīng)力管道串漿堵塞的技術(shù)攻關(guān)》；《提高大跨度斜拉橋項(xiàng)目整體施工綠色節(jié)水技術(shù)》；《攻克大跨度現(xiàn)澆箱梁100m以上預(yù)應(yīng)力孔道后壓漿質(zhì)量難題》，后續(xù)還在對(duì)技術(shù)創(chuàng)新的一系列項(xiàng)目梳理和完善，提升了公司在行業(yè)的影響力。

四、結(jié)語(yǔ)

基于魯班BIM的橋梁可視化施工技術(shù)應(yīng)用在施工前進(jìn)行碰撞檢查，施工方案進(jìn)行模擬和優(yōu)化，可以有助于工程項(xiàng)目查漏補(bǔ)缺，提高工程質(zhì)量。通過(guò)魯班BIM施工可視化進(jìn)行虛擬施工演示，使施工人員對(duì)施工工藝流程和標(biāo)準(zhǔn)有更清晰的認(rèn)識(shí)，提高施工人員的技術(shù)水平，減少安全事故的發(fā)生。此外，基于魯班BIM的橋梁可視化施工管理有助于現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員合理制訂施工方案和計(jì)劃、精確掌握施工進(jìn)度、優(yōu)化施工資源，對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)度、資源和質(zhì)量進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理和控制。相信隨著B(niǎo)IM技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟，基于BIM的橋梁可視化施工必將提高我國(guó)橋梁建設(shè)的技術(shù)水平和管理水平。

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