BIM技术在港珠澳大桥的应用

港珠澳大桥(英文名称：Hong Kong-Zhuhai-Macao Bridge)是中国境内一座连接香港、广东珠海和澳门的桥隧工程，位于中国广东省珠江口伶仃洋区域内，为珠江三角洲地区环线高速公路南环段。

BIM技术在设计阶段主要有路线设计、BIM多专业协同设计、BIM模型出图、设计方案论证等多个方向的应用。

1. 路线线形设计

项目组将Autodesk Revit 软件与中交二公院自主研发的路线老师系统结合，利用路线老师系统的平面坐标、纵断面高程以及坡度计算等功能，生成用于Autodesk Revit 建模的路线数据，采取二次开发的手段，实现隧道路线三维实体的自动创建。

2. BIM多专业协同设计

拱北隧道BIM建模项目由结构专业、交通工程专业、防排水工程专业及路基路面专业等四大专业协同设计完成。由于组成全专业拱北隧道BIM模型的构件较多，项目组建立企业级BIM构件管理系统，并将全部构件导入管理系统，形成中交二公院自主知识产权，为项目组协同管理、快速建立BIM模型起到积极作用。

3. BIM隧道设计流程

拱北隧道设计可以分为两类：工作井和特殊段建模，其BIM建模的主要流程有项目模板、标准构件、路线线形、横断面、管幕及附属构造，最后形成BIM设计成果。

4. BIM模型与出图

基于以上步骤，项目组完成了冻结曲线管幕、暗挖开挖断面345平方米拱北隧道BIM模型，以及东、西两侧工作井和周边主要建筑物拱北口岸BIM模型。通过BIM三维可视化直观的展示方式，有效解决项目挑战多部门协调难度大的问题。根据拱北隧道BIM模型出图，工作井施工图、衬砌施工图、管幕施工布置图等。

5. 工作井选址方案

采用三维BIM模型与实景照片相结合的方法，对避免口岸建筑拆迁、工作井进入澳门界内等问题，提供了论证方案。

6. BIM三维设计平台与有限元分析系统集成

通过软件二次开发，实现在BIM建模软件中导出工作井计算模型，与大型有限元分析软件结合，对围护结构进行三维仿真受力分析。从基坑开挖阶段到暗挖破墙阶段的坑内水平形变、竖向弯矩分析，计算结果变形最大值为14.2mm ，出现在开挖面中下部，最大弯矩699KN·m ，最大负弯矩-984KN·m，均满足设计要求。

BIM技术在施工阶段主要应用有建立暗挖段BIM施工模型、施工进度管理、漫游与工序模拟。

1. 暗挖段BIM施工模型

隧道暗挖段为保证施工安全，开挖断面共划分5个台阶15个分区，台阶高度约3.8m左右，长度约5m左右，主体结构以及支护构造物较为复杂。暗挖段BIM施工模型包含 初期支护、二次衬砌、三次衬砌，分为先仰拱、侧墙及中板、最后拱部、临时支撑、袖阀管劈裂注浆管，完成暗挖段全部模型后，可用于施工各个管理段。

2. 施工进度管理

拱北隧道项目工期要求严格，在总体进度控制框架下，由施工单位在征求各单位的意见后，编制总体进度计划;然后利用AutodeskNavisworks 软件强大的数据整合功能，将总体进度计划与BIM施工模型各构件相互关联，采用软件二次开发方式，实现拱北隧道施工进度管理系统。

施工进度管理系统，整合工程项目各单位计划进度信息，在施工过程中重点监控进度执行情况，协助总体单位完成进度的动态控制，当系统采集的进度执行情况与计划情况不一致的时候，系统会主动提示并持续跟踪和反馈;4D施工模拟更是以可视化的方式，向众多参与方，集成展示整个项目的总体进度情况，严格控制工期起到重要作用。

3. 漫游与工序模拟

拱北隧道工程复杂，主要对复杂工点进行工序模拟，利用游戏引擎强大的展示功能，制作三维施工工序模拟，可以直观浏览、检查和方案的修改，有效应对拱北隧道工程项目工序复杂的挑战。

•项目创新

经过充分的调研和老师咨询，项目组针对拱北冻结法施工，结合BIM技术特点，制定了管幕冻结设计方案，开发了管幕温度监控系统。为配合暗挖施工，冻结管幕横断面上分为A ，B1，B2 ，B3 ，C五个区。为控制土体的冻胀效应，采用控制性冻结施工，并在冻结A区及局部敏感区域采用注浆改良冻结法。同时，分别在各区安装温度传感器，以便掌控温度的变化情况。

拱北隧道冻结法管幕温度监控系统，首先需要建立冻结管、监测点BIM模型。然后，对监测点进行编号，将温度采集数据与BIM模型构件关联。管幕温度监控系统，实现温度数据关联、温度变化趋势查询、温度预警以及风险定位等功能。相对于传统模式，基于BIM技术的管幕温度监控系统可以结合三维模型对于历史数据、监测点位置等多个方面进行综合分析，可以更加准确、及时定位于风险的位置，使项目的安全与质量得到提升。

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