BIM技术在广元赤化大桥工程项目施工中的应用

项目简介

赤化大桥项目由北京市政集团六公司承建，项目位于清江河下游河段，桥梁建成后横跨清江河，紧邻旧108国道，上游为剑门关水库，汛期河水流量大，持续时间长。施工过程中需准确把握时机。钢管柱搭设、0#块浇筑、挂篮体系拼装须在汛期之前完成，才能保证工期要求。

桥梁全长263m，第一联与第三联为支架现浇法施工，第二联为连续变截面鱼腹式箱梁，桥面净宽26.5m，单箱四室，采用悬臂挂篮法现浇施工，下部结构为门架式桥墩.

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BIM技术应用策划

1.1项目重难点分析

重点一：工期紧、任务重、进度管控要求严格;

重点二：历史文化景观桥梁，施工质量要求高;

难点一：大截桥梁挂篮法施工控制难度大;

难点二：变截面鱼腹式箱梁，预应力体系复杂，碰撞多;

使用BIM原因：

针对重点一：引入BIM技术，绘制桥梁三维模型，关联进度计划，借助BIM5D进行过程进度管理和控制;

针对重点二：引入BIM5D管理平台，全方位、多角度管控过程质量与安全、保证出现问题及时整改;

针对难点一：传统交底难以满足施工要求，利用BIM技术对挂篮法桥梁施工的复杂节点工序进行施工可视化交底;

针对难点二：引入BIM技术进行三维碰撞检查，提前发现图纸问题，避免窝工、返工现象出现

1.2应用目标及流程

应用流程：

·提高项目管理水平;

·节点工艺BIM可视化交底;

·质量安全、进度平台化管理;

·碰撞检查，提前协调解决问题;

应用流程：

1.3项目团队体系

BIM应用团队由公司BIM中心、外部协调单位、项目经理、总工以及项目BIM应用小组等三方相关人员组成。

1.4软件配置

本工程项目BIM技术应用软件主要是Autodesk公司和广联达公司等相关软件;

1.5应用标准

根据集团BIM技术应用指南与建模标准，编制该工程项目的BIM技术应用策划书和应用指南，为BIM技术应用指明方向，使应用有据可依。

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BIM技术应用

2.1参数化模型建立

借助revit等软件建立桥梁主体结构及其桥梁附属设施三维模型，根据施工方案模拟需要进行模型整合;

第二联为变截面连续式箱梁结构，箱梁截面上下部变坡点数量多且多为曲面结构，下部形状为圆曲线+二次抛物线，结构线型复杂。为能准确提取混凝土物资工程量，故对模型绘制精度要求高。

采取措施：CAD+Revit，将CAD立面图导入Revit，拾取底部曲线，对结构顶面两侧高差引起的坡度单独绘制后，进行上下部模型剪切和融合后，进行内部箱室(空心剪切)处理，保证模型精度。

本桥梁工程连续梁体系施工尤为关键，为此绘制挂篮体系模型、可调节式模板等模型。

最后将桥梁结构、挂篮体系结构、可调节式模板等BIM模型进行模型整合，为后续BIM应用奠定基础。

2.2碰撞检查

绘制BIM模型进行碰撞检查，发现钢筋布置、预应力筋与挂篮锚固系统、挂篮体系本身等存在多处碰撞点，需要及时解决。

2.3模型深化设计

通过建立桥梁结构与挂篮体系三维模型，根据碰撞检查报告进行设计优化。利用模型进行不同状态下的方案比选，辅助设计深化，快速完成设计变更。做到事前控制，避免出现返工、窝工现象，保证工期要求。

2.4施工可视化交底

对桥梁施工重难点工艺进行BIM可视化交底，借助BIM可视化搭建有效的沟通桥梁，减小项目管理人员和施工班组之间想象的落差，简化并加速沟通过程。提高施工效率。

2.5施工场地布置及安全文明施工

快速模拟施工现场平面布置，不断进行场地优化设计，并根据安全文明施工要求，利用BIM技术模拟安全文明设施布设，做到布设位置合理，设备设施齐全，节约资源，提高现场文明施工管理水平，争创省安全文明施工工地荣誉称号。

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BIM5D协同管理应用

本项目模型建立完成后，采用广联达BIM5D协同管理平台进行质量、安全、进度等方面的管理，真正将模型用于现场，提高项目精细化管理水平。

3.1质量安全协同管理

本桥梁工程质量安全要求高，为此建立BIM模型，并搭载BIM5D管理平台对施工质量、安全进行全方位、全过程的管理，将项目管理经验和平台优势有机结合，提高过程施工管理效率，对过程施工质量问题及时发现、及时解决。

网页端对质量、安全问题按事故等级进行分类整理，落实整改责任人、参与人、监督人形成闭环。

每周对质量、安全问题处理情况进行再次对比分析，有效落实整改措施

3.2进度协同管理

本项目通过5D平台，基于Web端和移动端，从总-月-周三个维度进行进度精细化管控

由于汛期河水流量较大，故本桥梁施工进度须严格管控，借助5D管理平台，根据实际情况划分施工流水段，落实责任人。

电脑端进度模拟对比实际与计划进度之间的偏差，根据相关责任人记录滞后原因进行分析比较，找出问题症结所在，适时调整计划、资源等配置需求，保证及时有效落实纠偏措施。

3.3云平台应用管理

使用云平台空间进行数据存储，过程管理资料留存，且互通互联，参建各方均可查看，为日后运行维护奠定数据基础。

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BIM创新应用

4.1二维码技术应用

利用二维码技术制作施工安全技术交底，保证工人在书面交底后能随时随地在现场进行查看。方便快捷，施工现场垂直运输较多，将二维码技术与塔吊作业的每日巡检工作相结合，及时进行数据更新，保证作业安全。

4.2ANSYS大体积混凝土应力分析

利用Revit建立桥梁三维模型，分部导出iges格式文件，利用Hypekmesh软件修改材料与模型单元特性，进行网格划分，填写相关参数后，利用ANSYS软件进行有限元分析，出具应力分析图。

4.3大体积混凝土浇筑温度控制

在承台浇筑前，在承台内部分层布置冷却管，浇筑混凝土时进行冷水循环，保证浇筑温度与内外模温差符合设计要求，减小承台因浇筑混凝土水化热产生的温度应力，进而避免产生温度裂缝。

4.4模架支撑体系模拟

利用软件计算支撑体系受力情况，根据计算结果布置BIM模型图，辅助进行专项方案论证，指导现场安装。

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项目总结及下一步计划

5.1项目BIM应用总结

应用BIM技术建立三维模型，从场地布置、方案优化、碰撞检查、辅助设计变更、可视化交底、协同管理、创新应用等方面深度参与项目过程管理，为项目管理提质增效。

①、建立桥梁、挂篮体系等构件模型共计400余个，为后续同类工程提供模型资源;

②、模型碰撞检查发现问题30余处，辅助设计变更10余项;

③、桥梁0#块钢管柱施工、挂篮体系施工等重难点工艺可视化交底10余项;

④、BIM5D管理平台应用，现场施工质量、安全管理效率大幅提高;

⑤、应用可视化交底与施工模拟，有效缩短挂篮体系拼装时间，保证工期;

5.2应用效果分析

根据项目重难点以及BIM应用原因出发，BIM模型进行碰撞检查，做到事前发现问题并及时解决;利用5D管理平台对质量、安全、进度进行协同管理，保证了工期要求;利用可视化技术对重难点工艺进行施工模拟，提前进行技术把控;BIM技术+创新应用提升管理效率。

5.3经济效益分析

模型管理：

本工程挂篮体系复杂，结构断面较大。通过与类似工程对比发现，传统施工方法进行挂篮预拼装和预压等需要20天。应用BIM技术对挂篮法施工进行控制，仅需10天完成预拼装工作。利用BIM技术建立变截面箱梁模型，准确提取物资工程量，有效降低材料浪费。

BIM5d平台管理：

通过对质量、安全、进度的协同管理，提升了项目整体管理效率。通过与传统管理模式进行对比分析，减少组织协调工作量，通过方案模拟减少不必要返工，节约工期，节省费用。

①、节约组织协调时间30天，节省费用达5万元;

②、施工方案模拟，提前发现问题，辅助设计变更，节约工期20天，节省费用达5万元;

③、对桥梁内部、挂篮内部、桥梁与挂篮等进行碰撞检查，节约工期和资源费用约5万元;

④、质量、安全、进度协同管理，节省资源费用达10万元;

通过BIM技术应用，提升了施工过程整体管理效率，节省资源与组织协调费用约25万，节省混凝土材料费用、机械台班费用、人工费等约7万元;

5.4下一步计划

3D打印技术：

本桥梁工程为历史文化景观桥梁，栏杆面板造型为红军浮雕式样，拟打算与设计研究采用3D打印技术对浮雕样式模板进行打印，保证观感效果。同时对桥梁模型与挂篮体系进行3D打印，将3D打印+BIM可视化技术结合的新型交底方式，在类似工程项目进行应用推广。

发展体系建立：

BIM人才培养：

不断交流培训，提高BIM应用水平。积极引导项目人员全员参与BIM技术应用;

完善应用体系：

针对不同项目制定不同应用标准，完善构件族库，明确人员职责分工。将BIM技术纳入企业管理。

项目中应用实践：

不断依托于工程项目，完善施工过程中BIM应用，参与设计、运维等阶段BIM应用，总结实践经验。

提高企业核心竞争力：

BIM技术无疑是建筑业一场变革，信息化、大数据等将引领智慧建造的发展，我们随时代一起进行变革。

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