BIM技術(shù)案例分享：BIM應(yīng)用于南寧英華大橋施工管理

英華大橋俯瞰

南寧英華大橋是一座民族韻味與現(xiàn)代設(shè)計(jì)感兼具的大橋，兩座百米巨塔呈雙曲面弧形，造型取自廣西出土的漢代文物羊角鈕編鐘。一道主纜從雙塔頂部穿越，然后被兩個(gè)超級(jí)大的錨碇結(jié)結(jié)實(shí)實(shí)地“釘”在邕江兩岸。主纜上垂下91根共重1600噸的懸索，將長(zhǎng)為500米的鋼箱梁托起。這個(gè)重達(dá)萬(wàn)噸的巨型結(jié)構(gòu)就是大橋主跨，雙向六車道的橋面就基于此。南寧英華大橋通車儀式將于12月底舉行。此后，該市柳沙片區(qū)和大沙田片區(qū)之間的距離將極大縮短，而這座城市的發(fā)展規(guī)劃和空間布局也將相應(yīng)改變。而對(duì)于公路橋建筑領(lǐng)域來說，一系列的技術(shù)空白將被填補(bǔ)。

先拆后拼：兩個(gè)巨塔豎起來

十余座型式各異矗立于邕江之上的橋梁，不但連接著南寧的交通血脈，也成為這個(gè)城的立體名片。英華大橋便是其中一座，跨度最大。QrG中國(guó)BIM門戶 - ChinaBIM.com

“這座橋的雙曲面弧形塔式單主纜懸索橋結(jié)構(gòu)，是全國(guó)之首。”英華大橋項(xiàng)目部總工李定有告訴記者，其所在的中鐵四局五公司為大橋施工單位。雙曲面弧形即指索塔的羊角鈕編鐘造型，這種獨(dú)特設(shè)計(jì)不僅體現(xiàn)了八桂大地民族特色，還可將主纜帶來的縱向壓力順暢地傳導(dǎo)下去。但問題是，雙塔給施工建設(shè)者帶來了挑戰(zhàn)。

這兩座百米高塔，16米以下是混凝土結(jié)構(gòu)，之上的84米全是鋼結(jié)構(gòu)。“這是一種橋梁專用鋼，新材料。”李定有說。

一般國(guó)內(nèi)使用的都是厚度在25毫米以下的鋼板，而這次用的是48毫米的超厚鋼板。用這樣厚重結(jié)實(shí)的鋼板“凹造型”對(duì)卷板技術(shù)來說已屬挑戰(zhàn)，何況還要被彎成“縱向橫向都有曲面，下大上小錐形過度”的羊角鈕編鐘造型。為此他們專門引進(jìn)了先進(jìn)的上輥多軸萬(wàn)能卷板機(jī)，用于雙曲面弧形的卷制。

那么雙塔是如何豎在邕江岸邊的?原來，每座巨塔在廠房?jī)?nèi)是躺著被制成，然后原地解體，然后一塊塊吊裝起來的。觀看電腦動(dòng)畫模擬的吊裝過程，記者感覺像是堆樂高積木那樣輕易，但實(shí)際情況遠(yuǎn)非如此。

“最長(zhǎng)的一節(jié)11米，其他平均7米5，單個(gè)節(jié)段最大吊裝重量126噸，最大吊裝高度為100米。”要把上百噸的鋼件吊上百米高空，然后再調(diào)整定位組裝，項(xiàng)目部常務(wù)副經(jīng)理丁得志給出的這組數(shù)據(jù)充分顯示了其難度之大。

不僅如此，施工時(shí)還要考慮到邕江航道正常運(yùn)行，質(zhì)量、安全、經(jīng)濟(jì)等影響都不可落下，因此技術(shù)人員確定采用500噸浮吊進(jìn)行鋼塔的吊裝施工，這是我國(guó)內(nèi)河水域首次采用500噸浮吊吊裝。

吊裝過程對(duì)精度的要求好比用吊車去繡花。據(jù)丁得志介紹，500噸浮吊鋼塔最大吊裝重量為220噸，主副臂組成最大吊裝高度為105米，“如何實(shí)現(xiàn)英華大橋主塔最大100米的吊裝需要進(jìn)行精確計(jì)算，特別是頂部幾個(gè)節(jié)段的吊裝對(duì)應(yīng)了浮吊的作業(yè)半徑以及角度極限，任何一點(diǎn)偏差都無法確保吊裝安全。”

最終，兩個(gè)主塔共吊裝了54個(gè)節(jié)段，共計(jì)5600噸，而這就是兩個(gè)主塔的“體重”了。“主塔順利吊裝讓大家都松了一口氣。”丁得志表示，本來也是摸著石頭過河，但主塔工期提前2個(gè)月結(jié)束，并節(jié)約成本700余萬(wàn)元的結(jié)果讓大伙很欣慰，而這也為以后我國(guó)內(nèi)河浮吊施工提供了很多可以借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

超級(jí)錨碇：牽引大橋的“定海神針”

作為一座單主纜懸索橋，通過照片我們可以看出，鋼箱梁的自重，還有行車的動(dòng)荷載，所有的受力都經(jīng)由那根粗壯的主纜，集中在地面上牽引鋼索的那個(gè)點(diǎn)。而那個(gè)點(diǎn)就是重約8萬(wàn)噸的重力式錨碇。

錨碇是指承受懸索兩端全部拉力的結(jié)構(gòu)，多數(shù)由混凝土構(gòu)成。據(jù)李定有描述，這兩個(gè)超級(jí)大的錨碇埋于地下深坑，直徑底部57米，高度是30米。你可以把它想象成一個(gè)由3萬(wàn)立方米混凝土筑成的巨型水泥臺(tái)，這個(gè)體量，相當(dāng)于1棟面積為1000平方米的10層大樓埋于地下。

全橋設(shè)計(jì)壽命100年，這個(gè)部件就是定海神針，是靈魂，絕對(duì)不能更換。如果滲進(jìn)水去腐蝕了主纜，將對(duì)大橋造成不可估量的損失。“因此如此龐大的構(gòu)件，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)抗?jié)B、抗裂要求極高。”李定有說。

我們都知道，水泥見了水很“熱情”，會(huì)發(fā)熱。而水化熱導(dǎo)致的溫度過高就是錨碇混凝土澆筑過程中的大敵，控制不好極可能造成開裂等惡果。為了防止其發(fā)生，除了精確控制混凝土的配比外，錨碇混凝土還采取了“水平分塊、豎向分層”的施工模式。

這個(gè)龐大的構(gòu)建被分成了五大塊，分步澆筑制作，然后再分層澆筑，即每一層大概澆筑兩米，分段施工。另外，在混凝土結(jié)構(gòu)里還預(yù)設(shè)了冷卻水管，通過循環(huán)水流散熱。經(jīng)過實(shí)測(cè)，冷卻水管排出來的熱水有七八十?dāng)z氏度。

值得一提的是，施工前，負(fù)責(zé)此項(xiàng)工序的技術(shù)主管魏鑫發(fā)現(xiàn)，很多剛參加工作的技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)不足，對(duì)錨碇結(jié)構(gòu)的感性認(rèn)識(shí)不夠。于是，魏鑫帶著三名技術(shù)員利用休息時(shí)間，一周內(nèi)制作出一個(gè)實(shí)體模型。拆解，拼裝，整個(gè)錨碇的組成結(jié)構(gòu)一目了然。在錨碇混凝土澆筑施工前，他們還將模型搬到了現(xiàn)場(chǎng)對(duì)工人進(jìn)行了演示，使每個(gè)人都做到心中有數(shù)。此后，這個(gè)小錨碇就成了大錨碇的“代言人”，每每有檢查和觀摩這個(gè)實(shí)體模型就出來亮亮相。

BIM虛擬建造：數(shù)字化“沙盤”

在竣工以前，大橋?qū)嶋H上早已“建成”了，在電腦上。

“大橋做成后到底是個(gè)什么樣子?對(duì)于首次參建如此"高、新、尖"項(xiàng)目的我們來說完全一頭霧水，如將英華大橋建成后的實(shí)物按比例建造一個(gè)沙盤，項(xiàng)目每進(jìn)行到一個(gè)工序，都能在沙盤對(duì)應(yīng)的位置來進(jìn)行直觀講解。”四局五公司職業(yè)項(xiàng)目經(jīng)理兼英華大橋項(xiàng)目經(jīng)理黃文國(guó)在2012年就提出了建造“沙盤”構(gòu)思。

1個(gè)月后，一個(gè)大橋?qū)嶓w沙盤模型出現(xiàn)在了項(xiàng)目部會(huì)議室一角，此后，無論是領(lǐng)導(dǎo)檢查，還是現(xiàn)場(chǎng)對(duì)工人講解，或者工藝討論，都會(huì)來到沙盤前，效果非常好。

嘗到這一“甜頭”后，項(xiàng)目部開始考慮是否能夠?qū)⒐こ堂總€(gè)環(huán)節(jié)、每道工序通過電腦三維制作來實(shí)現(xiàn)全過程虛擬建造，構(gòu)造一個(gè)虛擬“沙盤”，并通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各節(jié)點(diǎn)進(jìn)度、成本等數(shù)字信息化分析，優(yōu)化項(xiàng)目管理。他們這一想法，正與中國(guó)鐵路總公司、中國(guó)中鐵準(zhǔn)備試點(diǎn)推廣的BIM應(yīng)用技術(shù)不謀而合，獲得了中鐵系統(tǒng)內(nèi)的首個(gè)試點(diǎn)機(jī)會(huì)。

BIM，建筑信息模型(Building Information Modeling)，是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，進(jìn)行建筑模型的建立，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息。簡(jiǎn)言之即虛擬建造，就是電腦模擬整個(gè)建筑過程。

BIM系統(tǒng)具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性五大特點(diǎn)。既有利于項(xiàng)目管理，也可以規(guī)避問題。

黃文國(guó)回憶說，錨碇里連接混凝土和主纜結(jié)構(gòu)的鋼拉桿長(zhǎng)21米，直徑8厘米，對(duì)空間定位要求非常精準(zhǔn)，參數(shù)要求嚴(yán)格控制在2毫米之內(nèi)。去年10月，技術(shù)員在對(duì)鋼拉桿進(jìn)行空間定位時(shí)，發(fā)現(xiàn)定位難、定位慢且精度達(dá)不到要求等諸多問題。項(xiàng)目技術(shù)團(tuán)隊(duì)最終把問題放到BIM中去研究，用BIM實(shí)時(shí)監(jiān)控檢驗(yàn)實(shí)際操作方案，并通過BIM空間旋轉(zhuǎn)，三維定位捕捉來解決這一現(xiàn)實(shí)中難以解決的難題。

“通過BIM應(yīng)用快速捕捉到鋼拉桿上的三維位置，再通過捕捉到的點(diǎn)，精準(zhǔn)的計(jì)算出了其三維空間坐標(biāo)，同時(shí)在現(xiàn)實(shí)中利用捕捉到的參數(shù)去放線，減少了大量工作的同時(shí)提高了精度。”工程部長(zhǎng)周海峰說，通過BIM仿真技術(shù)，我們3天便解決了一個(gè)三個(gè)月都難以解決的難題。同時(shí)，這些對(duì)BIM技術(shù)的成功應(yīng)用使其開始在中鐵系統(tǒng)內(nèi)全面獲得推廣。

BIM模型在施工過程中的應(yīng)用可全面提升工程造價(jià)行業(yè)效率與信息化管理水平，優(yōu)化管理流程，高效率、高精準(zhǔn)度的完成工程量計(jì)算工作。以上內(nèi)容就是“BIM技術(shù)案例分享：BIM應(yīng)用于南寧英華大橋施工管理”，更多BIM熱點(diǎn)資訊/教程分享歡迎關(guān)注微信公眾號(hào)“BIM實(shí)訓(xùn)”，也可點(diǎn)擊下方免費(fèi)下載領(lǐng)取精品學(xué)習(xí)資料。