在橋梁工程領(lǐng)域，BIM技術(shù)的基礎(chǔ)應(yīng)用早已發(fā)展至相對成熟水平，但在創(chuàng)新應(yīng)用方面仍存在技術(shù)短板。為滿足當(dāng)下智能化、數(shù)字化、信息化施工需求，BIM技術(shù)與其他前沿技術(shù)的整合應(yīng)用才是促進(jìn)發(fā)展的必由之路。

       為提高智能化建設(shè)水平，打造智慧廣西的新名片，平陸運(yùn)河舊州特大橋項(xiàng)目在建設(shè)過程中，將BIM技術(shù)與傾斜攝影、數(shù)字孿生、三維激光掃描等多項(xiàng)前沿技術(shù)創(chuàng)新整合，將智能建造理念貫徹于特大橋施工建設(shè)全周期。“BIM+”技術(shù)的創(chuàng)新整合，在平陸運(yùn)河舊州特大橋拱肋節(jié)段低位立拼、中段拱肋整體提升合龍等多個(gè)重難點(diǎn)施工過程中得到了深度應(yīng)用，做到了施工關(guān)鍵數(shù)據(jù)多元化采集、信息化實(shí)時(shí)分析、數(shù)字化輔助決策、智能化指導(dǎo)施工，為施工工作高質(zhì)高效開展提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

一、“BIM+傾斜攝影技術(shù)”優(yōu)化方案設(shè)計(jì)

       施工方案模擬比選是BIM技術(shù)的一個(gè)常規(guī)應(yīng)用點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用過程中時(shí)常出現(xiàn)BIM建模沙盤模擬與現(xiàn)場實(shí)際施工出現(xiàn)偏差的情況，歸根結(jié)底的原因在于BIM建模無法準(zhǔn)確反映出施工現(xiàn)場地形情況、臨時(shí)結(jié)構(gòu)物布設(shè)情況、施工機(jī)械設(shè)備排布情況、施工材料存放管理情況，導(dǎo)致方案模擬比選演變成了“紙上談兵”。而BIM建模沙盤模擬想要貼近施工現(xiàn)場實(shí)際情況需要耗費(fèi)大量的時(shí)間、人力、成本才能達(dá)到效果，且沙盤更新存在一定的滯后性，不利于實(shí)際指導(dǎo)施工。

       基于這一現(xiàn)狀，項(xiàng)目引進(jìn)了傾斜攝影技術(shù)，與BIM技術(shù)創(chuàng)新整合應(yīng)用。參考現(xiàn)場施工臨時(shí)結(jié)構(gòu)物布設(shè)情況、施工場地范圍、現(xiàn)階段施工重點(diǎn)分部工程等多個(gè)因素制定了航測方案，使用量測級無人機(jī)并搭載專業(yè)量測相機(jī)對施工現(xiàn)場影像數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，利用采集數(shù)據(jù)建立施工現(xiàn)場實(shí)景三維模型，確保能1:1還原施工現(xiàn)場實(shí)際情況。進(jìn)一步通過模型輕量化、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換等技術(shù)手段將BIM模型、實(shí)景三維模型在同一軟件中載入，以實(shí)景三維模型為電子沙盤基座，BIM模型為參與模擬的動態(tài)模塊，完成真正意義上的施工方案模擬比選。通過傾斜攝影技術(shù)得到的實(shí)景三維模型僅需要半天的時(shí)間及兩名測量人員就可以完成高精度的建模工作，需投入的人力、時(shí)間較低，可以通過周期性建模形成施工過程中的數(shù)字化檔案，在應(yīng)用時(shí)更具備時(shí)效性。

       在拱肋節(jié)段低位立拼施工過程中，通過“BIM+傾斜攝影技術(shù)”的應(yīng)用，完成了纜風(fēng)繩、自重式地錨等施工臨時(shí)結(jié)構(gòu)物的布設(shè)模擬，成功規(guī)避了電纜線、水管線路、河道等多處障礙物，實(shí)際施工放樣位置坐標(biāo)與方案模擬提取位置坐標(biāo)偏差小于1cm；整合技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用還使施工現(xiàn)場設(shè)備使用效率提高約百分之二十九；通過合理規(guī)劃場地布設(shè)方案，優(yōu)化結(jié)構(gòu)運(yùn)輸軌道，在完成節(jié)段運(yùn)輸?shù)耐瑫r(shí)，將有限的場地最大化利用。

二、“BIM+三維激光掃描技術(shù)”控制拼裝精度

       中段拱肋提離立拼支架到完成合龍的過程中，重達(dá)1800t的中拱大節(jié)段始終處于懸浮狀態(tài)，如若提升就位后無法快速高精度合龍，在外部荷載（如風(fēng)荷載）影響下，將會產(chǎn)生巨大的安全隱患。而提升就位后才開始進(jìn)行拱肋節(jié)段軸線偏差的調(diào)整、控制合龍精度等工作，需要承擔(dān)巨大的施工安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，必須從拱肋節(jié)段低位立拼這一工序開始，就對拱肋軸線偏差進(jìn)行有效控制。傳統(tǒng)的拱肋軸線偏差測量方法存在不小的技術(shù)弊端，通過立桿測量無法保證立桿位置處于弦管軸線位置上，且以測量點(diǎn)反映整體軸線偏差存在一定的測量誤差。

       BIM技術(shù)與三維激光掃描技術(shù)的整合應(yīng)用恰好可以攻克這一技術(shù)難題。在完成拱肋節(jié)段拼接后，使用高精度三維激光掃描儀對已拼裝節(jié)段進(jìn)行全局掃描，將掃描得到的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪、修整等精細(xì)化處理。將處理后的三維點(diǎn)云模型與BIM模型進(jìn)行3D擬合對比，以三維視角了解正向BIM模型與逆向三維點(diǎn)云模型偏差，提取偏差值并確定偏差分布范圍。以此為依據(jù)，對當(dāng)前已拼裝拱肋節(jié)段的軸線偏差進(jìn)行糾正，并在后續(xù)拱肋節(jié)段的拼裝過程中預(yù)留焊接收縮量，對后續(xù)拱肋節(jié)段的拼裝進(jìn)行有數(shù)據(jù)支撐的精細(xì)化管控。在全部拱肋節(jié)段拼裝完成后，可通過掃描邊段拱肋與中段拱肋的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)中完成模擬預(yù)拼裝，為整體提升就位后的高精度快速合龍打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

       通過“BIM+三維激光掃描技術(shù)”的應(yīng)用，全橋共16個(gè)合龍口的最大合龍軸線偏差為9mm，合龍時(shí)調(diào)整對接僅用時(shí)約30分鐘?！癇IM+三維激光掃描技術(shù)”的應(yīng)用使中段拱肋在提升就位后，實(shí)現(xiàn)了與邊段拱肋的快速高精度合龍，在保證施工質(zhì)量的同時(shí)，很大程度上規(guī)避了施工過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)，以數(shù)字化手段克服了實(shí)際施工難題。

三、“BIM+數(shù)字孿生技術(shù)”助力智能提升

       中段拱肋整體提升施工工序是平陸運(yùn)河舊州特大橋施工過程中的最難點(diǎn)，施工過程中需要實(shí)時(shí)關(guān)注中段拱肋姿態(tài)變化情況、提升塔架受力情況、地基沉降情況等多方面數(shù)據(jù)，且施工時(shí)間長達(dá)數(shù)十小時(shí)，很難依靠個(gè)人或團(tuán)隊(duì)完成施工過程中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)判斷分析，同樣無法實(shí)時(shí)根據(jù)數(shù)據(jù)做出最佳調(diào)整決策。

       項(xiàng)目通過引進(jìn)數(shù)字孿生技術(shù)，與BIM技術(shù)整合應(yīng)用，完美解決了這一技術(shù)難題。為實(shí)現(xiàn)特大橋整體提升時(shí)的智能監(jiān)測，精確控制中拱大段在整體提升過程中的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。項(xiàng)目建立了“數(shù)字孿生智能顯控系統(tǒng)”，數(shù)字孿生系統(tǒng)可對提升過程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測并自動做出反饋調(diào)整。基于BIM技術(shù)對整體提升過程中涉及的主體、臨時(shí)施工結(jié)構(gòu)物進(jìn)行精細(xì)化建模（LOD400+），以BIM模型作為數(shù)字孿生系統(tǒng)場景基座。在施工場地范圍內(nèi)選擇最佳監(jiān)測點(diǎn)，布設(shè)自動追蹤測量機(jī)器人、形變雷達(dá)、高清攝像測量儀等多元監(jiān)測設(shè)備。通過自主開發(fā)的4G數(shù)據(jù)傳輸模塊將數(shù)據(jù)傳輸至SQL數(shù)據(jù)庫，數(shù)字孿生系統(tǒng)直接從數(shù)據(jù)庫中獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，并通過系統(tǒng)場景內(nèi)的BIM模型進(jìn)行三維可視化展示。同時(shí)，系統(tǒng)配備了基于C#語言開發(fā)的數(shù)據(jù)智能分析模塊，通過模塊內(nèi)的智能阻斷算法，在施工關(guān)鍵監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)到臨界值時(shí)，自動給出調(diào)控建議。在指揮人員授權(quán)下進(jìn)行自動化智能調(diào)控，當(dāng)施工關(guān)鍵監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)到超限值時(shí)，系統(tǒng)通過阻斷算法判定并發(fā)出阻斷指令，停止當(dāng)前施工，對如中段拱肋側(cè)面碰撞剩余距離，偏航角、俯仰角、翻滾角等數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整糾偏后，通過指揮授權(quán)方可繼續(xù)施工。

       通過數(shù)字孿生系統(tǒng)的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)“狀態(tài)感知、數(shù)據(jù)融合、算法分析、反饋輸出、設(shè)備響應(yīng)、精準(zhǔn)調(diào)控”的大段拱肋整體提升高精度、高效率、智能化、可視化施工。在數(shù)字孿生系統(tǒng)助力下,中段拱肋實(shí)現(xiàn)拱腳四點(diǎn)毫米級高程偏差的穩(wěn)定提升。

四、“BIM+智慧管理平臺”賦能高效管理

       為加強(qiáng)平陸運(yùn)河舊州特大橋施工期間的各項(xiàng)管理力度及提高管理效率，通過與“BIM+”技術(shù)的整合應(yīng)用，開發(fā)了“基于BIM的鋼管混凝土拱橋管理系統(tǒng)”。系統(tǒng)主要針對項(xiàng)目產(chǎn)值進(jìn)度、大橋工程進(jìn)度情況、安全生產(chǎn)、大橋進(jìn)度節(jié)點(diǎn)動態(tài)等內(nèi)容進(jìn)行全方位管理。

       其中，安全管理主要是讓管理人員通過人工管理，對安全交底、每日的安全巡檢記錄等留痕手段進(jìn)行控制。質(zhì)量管理主要通過施工組織計(jì)劃，工程試驗(yàn)記錄文件，施工材料、機(jī)械的計(jì)劃管理等手段控制。其中最主要的是系統(tǒng)根據(jù)特大橋不同的部位構(gòu)件都配備了對應(yīng)的施工工藝流程圖，流程圖中留存了管理人員上傳的現(xiàn)場質(zhì)量檢測試驗(yàn)資料等，讓施工管理人員真正參與到信息化管理制度中并留痕，方便以后資料的可溯源。工程進(jìn)度管理可通過查看特大橋BIM模型進(jìn)行，模型關(guān)聯(lián)現(xiàn)場施工管理人員填報(bào)的數(shù)據(jù)，可直觀地了解到特大橋已施工的分部工作，及正在施工進(jìn)行中的主體工程。不僅如此，系統(tǒng)還配備了特大橋施工現(xiàn)場720云信息展示模塊，記錄了特大橋從開始施工到當(dāng)前施工階段的全景數(shù)據(jù)，為后期施工信息追溯留下數(shù)字化檔案。

       基于BIM技術(shù)研發(fā)的鋼管混凝土拱橋管理系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過程中效果良好，系統(tǒng)收集歸檔的數(shù)據(jù)均為施工現(xiàn)場一手?jǐn)?shù)據(jù)。具備真實(shí)數(shù)據(jù)是做出準(zhǔn)確決策的前提條件，通過該系統(tǒng)的應(yīng)用，使施工工期與前期計(jì)劃相比節(jié)省了20天以上，累計(jì)節(jié)約施工成本36萬元以上，實(shí)現(xiàn)了以信息化技術(shù)促進(jìn)降本提效生產(chǎn)。

五、技術(shù)創(chuàng)新，逐夢愿景

       “BIM+”技術(shù)的多元化整合應(yīng)用，不僅助力項(xiàng)目攻克了平陸運(yùn)河舊州特大橋重難點(diǎn)施工過程中的一個(gè)個(gè)技術(shù)難題，還提高了常規(guī)施工工作的管理效率及質(zhì)量。傾斜攝影、數(shù)字孿生、三維激光掃描等前沿技術(shù)與BIM技術(shù)的融合交匯，也在實(shí)際應(yīng)用過程中碰撞出了更具有創(chuàng)新性的火花。多元化整合應(yīng)用為橋梁工程建造技術(shù)的發(fā)展提供了新的可行思路，也為“交通強(qiáng)國”這一偉大愿景的達(dá)成添加了強(qiáng)有力的發(fā)展動力。