基于BIM技术的转体桥梁施工质量精细化管理研究.pdf

建筑管理建 筑 技 术 开 发66 Building ManagementBuilding Technology Development第50卷第8期2023年8月基于BIM技术的转体桥梁施工质量精细化管理研究周 亮，刘守宇，许 杰（重庆市建筑科学研究院有限公司，重庆 400016）摘要 随着BIM技术的快速发展，其可视化、集约化管理、精细化管理的特点越来越受到工程界的重视。因转体桥梁较为复杂的施工工艺和质量控制要求高的特点，基于施工现场管理工作经验和BIM项目应用知识的积累，对转体桥梁工程运用BIM技术开展施工质量精细化管理的情况进行了分析和探索，以期能够更好地提升转体桥梁的项目管理水平。关键词 BIM技术；转体桥；精细化管理 中图分类号TU 17；U 44 文献标志码A 文章编号1001-523X（2023）08-0066-03RESEARCH ON FINE MANAGEMENT OF CONSTRUCTION QUALITY OF ROTARY BRIDGE BASED ON BIM TECHNOLOGYZhou Liang，Liu Shou-yu，Xu Jie AbstractWith the rapid development of BIM technology,the characteristics of visualization,intensive management and fine management are paid more and more attention by the engineering field.Due to the complex construction technology and high quality control requirements of rotary bridge,based on the authors construction site management experience and the accumulation of BIM project application knowledge,this paper analyzes and explores the application of BIM technology to carry out fine management of construction quality of rotary bridge engineering,in order to better improve the project management level of rotary bridge.KeywordsBIM technology;rotary bridge;fine management转体桥梁在桥梁施工方法中属于较特殊的一个类型，通常在跨越障碍物时具有特殊的优势。转体桥梁需要跨越铁路（高等级公路或城市立交桥）工程，具有技术难度大、施工工期紧、协调关系多、精度要求高等特点。传统施工管理技术虽然可以完成项目建设，但是在实践中存在管理效率低下，施工精度不高，施工进度容易延误等问题。BIM技术具有可视化、协同管理、提高管理效率等特点，从目前国内已有的研究成果来看，专门针对转体桥梁BIM精细化质量管理方面的研究成果较少，仅一些设计单位利用BIM技术开展转体桥梁的设计工作，而对工程施工过程精细化管理未有深入研究，对工程质量精细化管理更是如此。近年来，随着BIM技术的快速发展，工程建设朝着信息化、智能化发展，项目管理的精细化程度越来越高14。同时，住建部、交通运输部都非常重视BIM技术的应用与发展，纷纷出台相关文件支持BIM技术的推广应用；BIM技术的发展已进入了快车道，应用BIM技术的工程项目的数量和范围也在逐步增大。就目前实践而言，BIM技术的应用也仅是提高了设计方的工作效率和参建企业的BIM应用宣传而已，减少项目各专业间不协调的问题，但并没有从根本上改变设计阶段与施工阶段管理脱节的本质问题。目前，我国大力提倡项目总承包以及全过程咨询的工作模式，该政策就是希望能够加强各阶段工作之间的联系，能够真正保证工程质量、控制工程投资、以及提高工程效益。基于此，开展转体桥梁的施工质量精细化管理具有非常重要的意义。1 转体桥梁施工技术特点桥梁建设作为基础设施建设的重要组成部分，近些年来其施工方法也得到了极大的发展；跨越铁路、高等级公路（或城市立交工程）等桥梁工程的出现，促进了转体技术的发展，BIM技术因其众多的优点得到广泛应用。桥梁转体施工是将桥跨分成两部分，利用周围有利地形条件制作支架，在支架上先拼装好两边的桥体，形成临时稳定结构，由摩擦系数很小滑道及合理的转盘结构组成转动装置旋转至桥梁的轴线位置并合龙。转体施工方法具有以下优点。（1）可以结合周围地形条件，采取相应的施工布置来拼装桥梁。（2）不影响既有交通环境的情况下，可以跨越已有线路施工。收稿日期：20230217基金项目：云 南 省 交 通 运 输 厅 科 技 创 新 示 范 项 目（云 交 科 教201846号文）作者简介：周亮（1985），男，湖北通城人，高级工程师，主要研究方向为BIM技术咨询及项目管理。建筑管理建 筑 技 术 开 发 67Building ManagementBuilding Technology Development第50卷第8期2023年8月（3）施工场地相对宽裕、安全，施工质量得到保证，安全风险较小，费用较低。（4）施工所需的机具设备少、工艺简单、操作安全。（5）结构合理、受力明确、力学性能好。（6）在艰难复杂的条件下，施工适应性强。桥梁转体施工形式多样，分类也较多。最常用的是根据桥梁结构的转动方向来划分，可分为竖转法、平转法及平转与竖转相结合法，其中以平转法应用 最多5。2 转体桥梁基于BIM技术的精细化质量管理 应用框架目前，国内专门针对转体桥梁的BIM精细化施工质量管理方面的研究成果较少，BIM的应用也仅局限在设计阶段，设计方按照国家相关规范和规则进行设计（含BIM专项设计），虽然成果是符合国家强制性规范要求，但通常设计成果并不能直接指导施工，BIM设计的价值也很难充分发挥。设计与施工BIM模型协调性差的问题严重制约和阻碍施工阶段质量精细化管理及BIM技术的应用。以转体桥梁施工精细化管理为目的，按照JTG F80/12017公路工程质量检验评定标准建立了一套按分部、分项工程为基准的构件拆分和编码体系，基于BIM技术开展参数化建模，统一设计模型与施工模型的构件拆分和编码体系，解决设计模型与施工模型不协调的问题（有助于设计模型经过简单的改造就可获得施工模型而不需要重新建模）；同时基于BIM技术+无人机+三维激光扫描+物联网，利用BIM技术（平台）实时开展施工质量（施工前质量预控、施工质量监控、施工后质量检查评定）精细化管控，实现提高工程管理效率和创建品质工程的目标。转体桥梁基于BIM技术的精细化质量管理框架：转体桥梁构件拆分及编码体系转体桥梁参数化建模（BIM）转体桥梁BIM技术信息化管理桥梁施工质量精细化管理（施工前质量控制、施工中质量控制、施工后质量控制）。3 BIM技术在转体桥梁质量控制中的应用依托某高速公路改扩建工程上跨成昆铁路立交桥工程，基于BIM技术对转体桥梁工程质量管理进行了分析和探讨。3.1 施工前质量控制3.1.1 三维可视化在施工前基于BIM技术，创建BIM三维模型和三维实景建模6，实现项目的可视化管理，以便施工作业人员更加快速了解工程状况及特点、复杂构件的技术交底，对复核桥梁的区域关系、施工实体质量检验等提供了较大便捷，如图1所示。转体系统上转盘俯视图R 55019080（a）转体系统上转盘仰视图19080（b）图1 转体系统上转盘三维结构（a）俯视图；（b）撑脚三维图3.1.2 三维仿真模拟动画技术交底根据转体专项施工方案，构建转体桥梁构件模型和措施模型，按照其施工工艺制作完整形象的施工仿真模拟，通过模拟动画表达施工工序、施工措施、明确转体桥梁施工质量、安全控制要点，改善传统纸质技术交底流于形式的现象，提升交底效果。3.1.3 施工前方案审查基于BIM的工程信息化管理平台支持移动端（Web和App端）模型查看、在线问题的录入与专项施工方案、开工报告审批及协同功能，实现转体桥梁工程对征地拆迁、水电接入，专项施工方案报审等多方协作事项，通过在线任务填报、管理人员及相关职能部门在线审批，提高了沟通效率，并可实时跟踪开工前的各项准备工作，以便及时下达分部分项工程开工令。3.2 施工中质量控制3.2.1 在线档案库基于转体桥梁施工精细化管理框架和BIM技术协同管理平台，实现施工过程中桥梁结构建造过程质量控制资料与三维模型构件的关联，建立在线档案库；建筑管理建 筑 技 术 开 发68 Building ManagementBuilding Technology Development第50卷第8期2023年8月实现工程原材料、施工作业人员、试验检测、各工序施工质量及施工监测的精细化管理与可追溯性。3.2.2 质量问题协同基于BIM的工程信息化管理平台支持移动端（Web和App端）模型查看、在线问题的录入与审批及协同功能，在施工过程中，对于现场发现的问题，及时进行填报并关联至具体的模型构件，以便相应的责任单位立即进行处理，确保所有的质量问题能够第一时间整改闭合，在工程质量满足设计、规范要求的同时，有效提升了转体桥梁项目管理的工作效率和质量控制工作的透明性。3.2.3 转体前质量控制工程实例主桥采用平面转体施工法跨越既有铁路线，以球铰中心支撑为主、环道支撑为辅的转动体系。转体结构设置在主墩（19号墩）墩柱底部，由转体上下转盘、球铰（支座）、撑脚、环形环道、牵引系统等组成。梁体悬臂较长（近53 m），位于1.8%的纵坡上，横坡2%，转体前对转体结构进行称重，测量其实际重心位置和基于ANSYS技术模拟球铰转体过程中的受力状态。转体时不平衡弯矩通过施加配重方式来消除，使整个转体结构重心与球铰中心位于同一竖直线上，转体结构重量主要由中心球铰来承担，并需开展施工监测（下球铰应力、撑脚应力、19号墩墩身应力监 测等）。施工过程中，将施工监测数据有效融入BIM协同管理平台进行实时查看，以便施工监控单位及时发出相应的工作指令，参建单位能第一时间进行响应，确保工程质量和安全。主墩箱梁施工完成后，基于三维激光扫描技 术78开展转体部分的称重，及时与设计BIM模型数据进行比对，在核查其质量的同时也能为后续转体施工提供有益的参考。根据转体桥箱梁现浇实际情况分析之后，基于点云技术，开展转体桥梁转体前的三维激光扫描，建立转体前BIM施工模型。通过三维激光扫描技术采集到的数据，逆向建立转体部分的BIM模型。由三维激光扫描技术构建的BIM施工模型与设计BIM模型参数较，分析实际重心偏差的影响，以便施加转体控制措施。3.3 施工后质量控制3.3.1 分项分部工程的质量评定基于协同管理平台上的BIM模型编码体系构件关联性，通过分析转体桥梁各构件（分项工程）施工工序实际建造质量，分析和评定分项工程的质量，进而分析分部工程的质量，最后达到评定单位工程的 质量。3.3.2 实体质量检查基于三维激光扫描技术开展转体过程中的变形监测、转体桥成桥的混凝土缺陷检查，有效解决大型转体桥梁施工质量检查时表观缺陷检查的便捷性、准确性、信息零散的问题。工程实例转体桥梁三维激光扫描施工质量检查缺陷见表1。表1 转体桥施工缺陷统计缺陷部位缺陷类型缺陷描述/m几何参数/(m/m2)梁混凝土麻面0.23S=0.865 4混凝土破损0.45S=0.068 711.22S=0.003 2混凝土渗水、结晶45.23S=0.045 245.40S=0.098 545.62S=0.050 3墩、柱混凝土裂缝距墩底3.4L=0.21，W=0.000 2 注：S为面积，mm2；L为长度，mm；W为宽度，mm。4 结束语基于BIM技术构建转体桥梁施工质量精细化管理框架，并通过BIM技术三维可视化、参数化及可模拟性等特点，依托某高速公路上跨成昆铁路立交桥，建立转体桥梁施工质量BIM模型，并通过无人机、物联网与三维激光扫描技术，可以实现转体桥梁施工前质量、施工中质量及施工后质量的在线过程管理与协同管理，在满足工程建设安全的前提下，可以发现真正实现工程质量的精细化管理，同时有效提升了工程转体桥梁的项目管理水平。参考文献1 McGuire B,Atadero R,Clevenger C,et al.Bridge Information Modeling for Inspection and EvaluationJ.Journal of Bridge Engineering,2016,21(4).2 李红学,郭红领,高岩,等.基于BIM的桥梁工程设计与施工优化研究J.工程管理学报,2012,26(6):4852.3 金戈.基于BIM技术的协同管理分析J.铁路技术创新,2017(1):3235.4 刘祖雄,申祖武,王军武.基于BIM技术的桥梁工程施工材料精细化管理J.中外公路,2018,38(1):312317.5 任韶敏.铁路连续箱梁水平转体施工及监控技术研究D.石家庄:石家庄铁道大学,2014.6 庞浚疑.路桥工程中基于BIM的3D实景建模与应用研究D.重庆:重庆交通大学,2018.7 许佳宾,黄鹤.三维激光扫描技术在高危边坡监测中的应用J.北京测绘,2017(4):7679.8 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