BIM技术在龙门大桥智慧建造中的应用

程振庭，杨茗钦，林广泰

(广西路桥工程集团有限公司，广西 南宁 530200)

广西滨海公路龙门大桥总长7.637 km，大桥建成后，钦州港和防城港这两大港口将实现互联互通，助力北钦防一小时通勤。作为广西交通建设史上规模最大、技术最复杂、标准最高、主桥为广西首座单跨超千米全漂浮体系悬索桥、跨越海域环境最复杂的跨海通道工程，龙门大桥因其建设施工期间具有海上作业点多、高空作业量大、极端异常天气多、红树林和海洋环境保护要求严苛等特点，使工程的管理难度较大。在此类工程的施工中使用BIM技术来协助管理，逐渐被业内人士提出与认可。

BIM技术是基于以强化工程项目建设管理为目的而开发的数字化辅助工具，用此技术建立的模型通常包含了整个工程建设项目在其生命周期内的所有三维特性、时空属性及各结构信息，以数据可视化归档的形式帮助工程技术人员高效了解各类结构的实况信息，更好地为各方建设主体单位提供协同工作的平台，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥着重要作用[1-2]。

另外，作为第一批平安百年品质工程创建示范项目之一，龙门大桥在极高的目标定位和建设要求下，在施工过程中也会面临更多的难点及问题：

(1)施工环境复杂：项目施工作业主要集中在海面、滩涂、小岛上，受涨落潮与气候影响较大。例如东引桥栈桥线路长2.36 km，沿线多为裸岩地质，水深约20 m，水流湍急，同时施工区域受限，对栈桥便道的路线设计需进行周全的考虑。

(2)施工工艺复杂：此项目主桥在单跨吊千米级悬索桥中采用了全漂浮结构体系，并在锚碇设计中采用大尺寸圆-矩咬合桩支护形式。复杂的结构形式不仅对技术交底提出了更高的要求，还在质量控制如温控抗裂、耐腐蚀涂装和加工精度等方面有更高精度的要求。

(3)总体工程量大：部分工程变更引起作业效率低下。传统二维施工图的参数化程度普遍偏低，当工程变更时，图纸修改所耗费的大量时间与繁琐流程不仅会对施工进度造成割裂，也不利于后期的资料归档。此外，由于平面图表达形式单一、内容有限、可视化程度低，导致现场一线人员在加工安装构件前需额外花费时间对图纸进行解读，总体上降低了施工效率。

(4)建设工期紧，施工进度管理难度大：项目工期要求紧，静态化的传统图纸与进度管理无法帮助管理人员准确地掌握项目实时信息并作出动态分析，导致在施工进度的调查与预测上会出现不可避免的决策误差。因此，BIM技术在龙门大桥中以缩短信息传递时间这一方式，帮助项目强化了其对自身进度的把控能力。

综上所述，若将BIM技术融入施工建设中，在施工前按照真实环境进行模拟和场地布置，对复杂的工艺利用三维模型视频或者打印3D模型对工人进行更直观的技术交底，将设计和施工阶段中的构件尺寸、材料、用料量等信息结合钢筋加工、进度管理等系统进行相关的信息化管理，就能够从根本上提升各工种协同作业的效率，降低施工安全风险。

2.1 地形地貌

GIS是一种地理信息技术，具有强大的实景重现、三维可视化及数据分析统计能力，结合无人机航空摄影和遥感技术，可以真实地反映龙门大桥建设现场的地形地貌和水文情况，宏观地反映龙门大桥周边地物之间的相互关系。BIM则可以真实准确地反映龙门大桥结构和构件信息，两者相互配合，为项目在决策、设计、施工、运营阶段提供强劲的数据支撑。

本项目中采用无人机对现场地形进行航飞，制作现场的倾斜摄影图，建立现场实景三维地形模型，同时利用相关测量软件，量算相关地形施工情况，生成土石方算量报告。

2.2 主体建模

利用已经收集的设计数据资料，结合龙门大桥基本设计思路，在Revit软件中对龙门大桥结构体进行建模(见图1)。龙门大桥建设中针对圆-矩咬合桩成孔效率低问题，采用了分级成孔施工大直径桩基、旋挖钻+铣槽机相结合施工二期槽的工艺。锚碇首次采用圆-矩咬合桩结构形式，大直径桩基和二期槽均为钢筋混凝土结构，施工中需严格控制大直径桩钢筋笼的定位和垂直度。这些关键工艺和复杂结构都在Revit软件中进行建模分析。

2.3 BIM+复杂结构三维交底展示

借助BIM的可视化特点，把龙门大桥全线永久及临时结构图纸转变为三维模型，其坐标、材料及尺寸信息可直接在软件里查看，减少了施工管理人员查阅图纸及资料的时间。

三维交底展示使用的手段和技术包括AR、VR、720云、施工动画模拟等方式。AR即“增强现实”，将BIM模型与图纸进行绑定，用手机扫描图纸时，会弹出BIM三维模型，让复杂的图纸更易懂(见图2)。720云是一款VR全景内容分享应用，各类技术人员可查看龙门大桥周边相关全景内容，进一步熟悉施工现场，进行合理的施工组织(见图3)。

图2 扫描图纸AR增强现实效果图

图3 720云全景效果图

同时，将BIM模型轻量化，一线生产人员可以在手机上直接打开BIM模型，对所需的结构信息进行查阅，极大地方便施工现场对工人进行交底展示。

2.4 场地布置模拟

为了更合理地对项目施工区域进行场站建设规划，龙门大桥项目使用BIM+GIS技术，结合所收集的地理信息对大桥主体结构与各个场站进行了仿真三维建模，并以此作为方案编制与修改的基础，对拌和站、钢筋加工场、库房与生活区等建设场地的布置上进行了优化(见图4、图5)。另外，此技术在实际中不仅节约了作业场地，在环保方面，还通过优化便道与排水系统，降低了项目施工时粉尘与污水对周边红树林保护区的影响。

图4 拌和站BIM模型图

图5 塔锚施工区布置模型图

2.5 坐标校核

按照设计图纸建立BIM模型，测量人员在现场勘测到三维坐标后，可提取模型中的三维坐标进行对比校核，如图6所示。

在BIM模型中提取结构的材料用量，与项目预先测算的用量进行对比，可对已建造完成结构的实际用量与BIM模型进行复核。

图6 BIM+坐标校核示意图

龙门大桥项目在实际施工中通过对各项BIM技术的成功应用，平稳地处理了其在建设过程中碰到的各种如复杂结构施工、作业区域受限、环保压力大等难点问题，最终达到节地、节材、节时与降本增效的目的。

龙门大桥项目通过施工过程的模型参数化、场地可视化、施工预模拟及进度把控等信息化的管理，使BIM技术的推广取得了实质性的成效，也为今后国内外桥梁施工项目管理提供了一定的借鉴。