数字管理的化零为整——基于BIM技术的公轨两用大跨径悬索桥施工控制技术

泸州市沙茜过江通道（城东长江二桥）及连接线工程，起于现国窖长江大桥东桥头茜草立交，经茜草半岛后跨越长江，终点止于成自泸赤高速公路收费站，路线全长约6.25km。

泸州城东长江二桥是全线主要控制工程，桥梁全长1016m。其中，主桥为双塔单跨板桁结合加劲梁公轨两用悬索桥，采用跨度为576m的钢桁梁悬索桥；主跨桥东西两侧边跨桥均为4×55m混凝土连续箱梁桥；主塔采用门形框架式结构；东、西两岸锚碇均为重力式锚碇；钢桁梁沿桥纵向分为51个节段，主桁采用两片主桁的纯华伦桁架（三角桁），主桁中心间距16m，桁高11.335m。

在项目建设阶段，引入BIM技术辅助工程建设周期内应用，服务项目建设过程及交付的相关工作，实现了工程建设过程中的数字化管控，提升了项目成果的质量和优化性，以及建设过程的效率，为今后的同类项目建立数字化及实施流程范本。

该项目采用Autodesk系列Civil 3d、Revit、Navisworks建模平台进行BIM建模和数据整合、分析，针对项目桥梁、结构物数量多、结构复杂等特点，将对模型进行合理拆分，使模型的浏览和引用更顺畅。最后，在可视化展示技术方面应用Lumion，对模型进行渲染和三维形象展示。

模型部件示意图

ZP5（西索塔）承台左侧有一道DN2000的污水管，由于此污水管部分段落已侵入ZP5-1承台结构范围内，在进行ZP5承台开挖施工时，靠近污水管一侧放坡时此污水管也在放坡开挖范围内。综合考虑，现需对此范围内的管线进行改移，共需拆除原51#污水井1座，污水管60.44m；新增污水井2座，新增污水管51.225m。改移后，管线坡度与原有管线坡度一致。通过施工模拟，对施工人员进行技术交底，明确施工步骤，防止了因技术交底不明引发的安全事故，并优化相关施工方案。

高压电缆上跨西引桥施工区域，与引桥在高程上有足够的距离，所有起重作业均在高压电塔下方进行，但大型起重设备、泵车等在施工时需要足够的竖向施工空间，在机械设备选型等方面，需要考虑高压电缆的影响，保证施工机械与电缆有足够的安全距离。

利用测量数据建立高压电塔、电缆与引桥施工相对位置的模型，模拟施工过程中可能的施工机械布置及其运作情况，分析存在的施工风险。主要的模拟施工情况包括，拌和站及西引桥车辆运输、西引桥靠近电塔范围内的长臂吊车以及泵车施工情况、塔吊的正常使用情况等。通过模拟其施工时机械臂的运作情况，分析得到机械与电塔和电缆之间可能的最小距离，如果不满足安全距离要求，可在施工前及时更改施工机械型号，或在施工现场做好警示，提前对施工安全风险做出应对，优化施工方案。

在BIM建模时，提前发现了部分桥墩之间产生冲突的问题。通过对全桥桥墩桩位进行复核，找出桩位坐标设计值与BIM值之间的偏差，及时发现设计图纸错误，提升了施工水平，减少了返工。

桥墩桩位复核

针对项目中的异形构件，以建设项目施工二维平面设计图纸为蓝本基础，运用建筑信息模型技术将各专业构件智能转化，构建建筑项目三维信息模型，进行相关工程量统计与核算，排除人工误差，为项目控制施工成本提供精确的量化数据。

将BIM模型结合零号清单及工程WBS拆分规则，把全线施工图深入拆分形成独立的唯一的构件编码体系，可与计算机深度结合，快速统计各分部分项工程量，并可结合周报日报进度计划提前进行物资报量，保证80%以上的用材做到有条不紊的可控。

钢桁梁M0梁段工程量统计

项目前期通过模拟主桥钢梁安装情况，将原来平面化、静态化的施工步骤，生成初步动态模拟视频，辅助方案汇报，使安装方案形象化。

采用缆载吊机进行钢梁架设，缆载吊机只能垂直起吊，然而基于BIM技术分析可知，S07-N07钢梁伸出水平距离最大可达1.93米，已安装的梁段斜腹杆会挡住吊装梁段的上升路线，斜腹杆只能后安装。为便于安装斜腹杆，可利用镂空的临时支撑作为定位支架进行安装。

钢梁安装模拟——安装侵限示意 

钢梁安装模拟——斜腹杆临时存放示意

在分层浇筑锚碇时，因其体积过大，施工现场无法精确观测混凝土内部的温度，操作不当则容易出现混凝土开裂现象。

在混凝土浇筑过程中，通过温度传感器，每隔一段时间对各层混凝土结构进行温度测量，并将混凝土结构内外表面的温度数据上传到云端BIM模型，可以得到锚碇各层混凝土结构的温度分布情况，并根据冷却水管进行同步降温。

锚碇温度实时显示

即将完成锚碇施工时，通过对猫道模型平面图纸进行校对，发现猫道所占用范围与引桥主梁建设范围重叠。通过BIM技术检测出重叠范围，提前对引桥主梁进行修整，从而减少施工返工。

根据分析数据得知，西引桥空缆线形碰撞范围为K1+434.86-K1+442.85,成桥线形碰撞范围为K1+424.85-K1+431。综合以上数据可知，在猫道搭设完毕至主桥完工的时间段，中西岸猫道将与西引桥第一联发生碰撞，碰撞范围为K1+424.85-K1+442.85，长度为18m。为安全性考虑，引桥连续梁现场设置预留后浇段，建议将预留长度加长到20m，避免了碰撞，减少不必要返工。

猫道与西引桥碰撞检查——猫道与西引桥碰撞模拟

猫道与西引桥碰撞检查——引桥预留后浇段

钢桁梁架设拟采用水运的方式，但是主桥位置地处长江著名的小米滩，周边礁石密布，运输难度大。

为保证项目运输船和定位船的安全性以及项目工期，结合厂商提出的特种船舶吃水深度参数、船舶技术参数，以及海事局提供的水下复测地形数据，在软件中模拟复原了水下三维地形，对桥梁西岸的梁体运输进行了水深危险区域分析，分别就226m～228.5m临界水位进行模拟，红色区域为低水位下的危险区域，直观输出成坐标点位，用于现场船舶进行数据参考，辅助项目分析同水位下运输的可行性，顺利通过专项评审。同时，为东岸清淤提供支持，快速计算轮船抛锚点，辅助运输船安全运输路径的确定，为主桥安装方案中的运梁方案的确定提供数据支撑。

不同水位下危险区域模拟

以进度为主线，成本为核心，利用IoT、BIM、大数据、AI等核心技术，通过软、硬件系统，汇总数据进行整合集成，实现建筑实体、生产要素、管理过程的全面数字化，为项目提供生产提效、管理有序、节约成本、风险可控的项目数字化解决方案。

利用基建生产管理系统，以总控计划管控整体任务及人、材、机投入，施工计划按周细分，每日更新完成情况。做到计划任务闭环、精细化管控，从而做到事前科学派分计划。其次，通过广联达移动技术、云平台技术，让现场人员发现质量、安全隐患，手机直接拍照上传，指定整改人、劳务队整改。云+手机移动端的模式，大大提升了现场安全、质量管理人员工作效率。通过筛选可得到隐患类型、问题部位的分布情况等，未销项问题可追溯到单位及个人，督促整改处理，实现过程跟踪管控。在技术管理模块中，将图纸、变更、方案、交底文档及三维交底模型上传至系统，可通过二维码展示，实现各方人员一部手机行天下，资料随时查随地查为辅助，解决了多作业面、多作业班组交叉作业管理难的问题。

现场安装了智能广播、视频监控、智能水电表、智能烟感、wifi教育、临电箱检测智能硬件设备。将现场运行数据和工地情况实现可视化管理，帮助提前发现隐患提前治理，并能利用监测数据进行决策分析，实现智能化管理。

将项目静态展示转化为动态展示，融入互动技术，增加参观者之间的信息互动，融入了交互性的多媒体展项，实现数字展厅和用户之间的交流互动，使提供的内容、信息丰富多彩。

泸州城东长江二桥数字化展厅

通过使用BIM技术提前解决位置构件碰撞冲突、模拟主缆受力分析，避免返工，杜绝材料浪费。在BIM决策系统下部署了基坑监测，及大体积混凝土测温两项内容，及时监测温度与沉降情况，高质量完成锚碇施工。使用BIM技术提高了钢梁吊装效率及精度，为方案编制提供了技术支撑，并顺利通过专项方案评审。基于BIM集成，解决各参与方作业队伍多、作业点多而散、现场施工管理难度大、工期紧张的问题，降低了组织协调难度。

建立了以BIM应用为载体的项目管理信息化，提升了一体化项目的生产效率、提高了整个建筑的质量、缩短工期、降低建造成本。加强了施工中一体化管理，从质量、安全、进度、创新全方面对全生命周期过程中的分包队伍管控。

后续还将把BIM运用于桥梁运维管理，丰富BIM应用范围，为其余相似项目提供借鉴，提高整个工程的质量和管理效率。