浅析BIM在城市桥梁施工过程中的应用
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作者: 杨伟 齐宁宁 蒋起 许保生
摘 要：随着人行对城市桥梁造型要求的不断提高，快速化施工得以迅速发展。BIM具有可视化的特点，它的出现给可视化模拟施工提供了助力。为了更好的实现可视化的快速施工的要求，文章以某城市桥梁悬臂施工为例，将BIM技术引用到桥梁可视化施工中。首先介绍基于BIM技术的结构可视化的施工方法，随后开发了针对项目BIM族的创建，让后将BIM模型以数据形式导入模型中，最后根据可视原则对BIM模型进行碰撞检查，完成快速施工。
关键词：桥梁工程；方案比选；模拟检查；质量控制
基于BIM技术的施工，具有参数化、可视化、协调化的特点，通过碰撞检查可以对结构和施工过程中的问题一一处理，可以有效的缩短的变更周期，改善沟通效果，快速地解决桥梁工程结构和施工过程的问题。
1 工程概况与特点
扶沟县东关大桥改建工程位于扶沟县城内，全长650m，路基宽26-35m，项目建设内容包括桥梁、路基、涵洞、挡土墙、管道，其中新建东关大桥是主要控制性工程，该桥横跨贾鲁河两岸，与贾鲁河成95度交角，布置形式为（45+61+61+45）m悬臂箱梁，总桥长213.12m，宽26.5m。上部结构采用单箱五室，中支点处梁高3m，边支点及跨中梁高1.5m，梁高按H=171-（1.69.52-x2）0.5变化，底板宽22.5m，顶面板设1.5%双向横坡，采用新型无主桁挂篮施工。下部结构主墩采用箱型墩，柱式桥台，钻孔灌注桩基础。桩长73米，埋深6米。桥梁纵坡为3.4%，桥梁位于R-700和R-260圆曲线上。
2 BIM技术在城市景观桥梁施工中的应用
2.1 参数化BIM模型的建立
建立BIM模型通过创建项目级的BIM族库，以在CAD中创建的模型中心轴线以体量的形式导入Revit软件中，再将创建好的节点族及自适应构件族插入到模型相应的位置，完成BIM模型的建立。
族是构成BIM模型的基本元素，图形中的图元由各种族及其类型构成，东关大桥的族模型包含各构件族及节点族。
2.2 BIM在环切桩头质量控制的应用
全桥共3个桥墩，两个桥台，其中一墩位于水中，另外两墩位于河滩，基础采用直径1.5m钻孔灌注桩，墩柱基础采用群桩，长73m，每个墩柱12根，共计36根。桥台基础采用单排桩，长40m，共计40根。桩孔直径1.5m，桩头埋深7米。
2.2.1 施工工艺
第一步，基坑开挖到设计高程后用水准仪测定桩顶标高，并做好标记，每根桩的四周至少设四个标志点，清理标高处桩周围的土，然后根据标高用墨线在桩周围弹出一道环切标线。
第二步，用手持式切割机沿环切线进行切割，切割深度以钢筋保护层厚度而定，略小于保护层厚度，绝不能切割到桩基钢筋，设定切割线的目的是为了在下一步施工即人工凿除关键施工区域（切割线以上10-15cm区域）砼时施工中防止破坏有效桩体（切割线以下桩体）。
第三步，切割完后，采用风镐凿除切割线以上10―15cm范围内钢筋保护层砼，形成缺口，露出钢筋，凿除深度为钢筋的保护层厚度，凿除时不得损伤钢筋，凿除缺口的原因，防止剥离桩基钢筋时砼劈裂至下部，影响桩头质量，此步非常重要。
第四步，缺口打开后，再用风镐剥离以上其余无效桩体钢筋保护层，操作时应循序渐进，直到钢筋全部露出，然后将露出的钢筋均向外侧微弯，使钢筋与桩体脱离，以便后续工作。
第五步，剥离桩基钢筋后，用风枪在桩头上部环向水平或稍向上倾斜进行钻孔，深度10―15cm左右，间隔120度，孔内放入楔子，用大锤均匀敲击，直至上部桩体断开，对于较高的桩头应根据现有吊车情况进行分段凿短，以便吊装。
第六步，吊装，采用钢丝绳进行捆绑，捆绑好后直接用吊车垂直吊出桩头，不允许采用别的机械把桩头先弄倒在进行吊出，原因现在钢筋都采用HRB400的钢筋，该钢筋含碳量较高，一旦弯曲不利于调直，严重时会出现断裂。
第七步，桩头高程进行复测，人工凿除桩顶不合格的砼，保证桩基顶部的平整和桩顶深入承台的深度，修整桩头外钢筋，清楚桩头浮渣和侧面泥土。
2.3 BIM在悬臂桥梁施工的方案应用
箱梁横断面为单箱五室箱型截面，中支点处截面梁高梁高3m，边支点及中跨跨中截面梁高1.5m，梁高按H=171-（1.69.52-x2）0.5变化，箱梁顶宽26.5m，底板宽22.5m，顶面板设1.5%双向横坡，箱梁两侧悬臂板宽2m，顶板厚30cm，底板厚30-40cm，腹板厚50-65cm，0号块长度为8m，1-5号块长度3m，6-8号块长3.5m，合拢段长度为2m，边跨现浇段长13.5m。
2.3.1 方案的比选
目前施工常规挂篮主要有菱形挂篮、三角挂篮及贝雷片挂篮，这三种挂篮的组成形式基本一样，由主桁架、行走轨道、前上横梁、吊带、前下横梁、后下横梁、纵梁、模板及安全防护等组成。但都由于通用性差，挂篮自重比较大，拼装不方便，行走不安全等缺陷。
2.3.2 无主桁挂篮
无主桁挂篮是一种新型挂篮，在设计挂篮时结合常规挂篮的优点进行设计，在通用性、重量，挂篮拼装、行走安全及操作空间等方面都进行了创新，无主桁挂篮由主桁架、纵梁、横梁、行走轨道、锚固构件、模板、修补平台、安全防护等组成。
（1）安装流程。挂篮构件检查验收――安装主桁架并锚固――安装纵梁及底板行走轨道――安装横梁――纵梁、横梁、行走轨道之间的连接――安装修补平台――检查各构件连接情况及滑轮移动是否顺利――铺装底板模
（2）挂篮行走。无主桁挂篮底板和翼板行走是分开的独立个体，行走时相互无影响，行走流程相同。
砼内模拆除后――移动行走轨道对应主桁架并锚固――用吊链拉出行走轨道并锚固牢固――预应力张拉――移动剩余主桁架及底板――锚固纵梁――修补上节段。
2.4 BIM在桥梁施工控制的其它应用
（1）为了提高桩基和承台的连接力，提前利用BIM技术进行模拟检查，提前进行钢筋下料，避免割钢筋。
（2）为了提高悬臂箱梁预应力效果，提前利用BIM技术进行波纹管模拟检查，提前进行波纹管定位，提前找出有冲突的地方。
（3）为了提高悬臂箱梁施工进度，提前利用BIM技术进行施工过程模拟，找出最优的施工方案。
3 结语
BIM技术带来了建筑业的革命，优质了桥梁项目，质量要求愈来愈高，只有做到提前考虑，提前解决问题，方案优化，更要做到严密细致，合理有序。建筑信息模型利用软件模拟现场及主体施工情况，通过仿真模拟施工，为施工方案的选择提供了最为直观、可靠的选择依据，对桥梁质量控制提供了重要的参考数据，确保了桥梁工程保质保量的完成了施工生产。
参考文献
[1] 曾旭东.基于参数化智能技术的建筑信息模型[J].重庆大学学报， 2006，29（06）.
[2] 刘占省.BIM技术全寿命周期一体化应用研究[J].施工技术，2013， 43（18）.
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