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?！癇IM+”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)的一個常規(guī)應(yīng)用點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用過程中時常出現(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)用時更具備時效性。

       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，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。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個合龍口的最大合龍軸線偏差為9mm，合龍時調(diào)整對接僅用時約30分鐘。“BIM+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，很大程度上規(guī)避了施工過程中的安全風(fēng)險，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)，且施工時間長達(dá)數(shù)十小時，很難依靠個人或團(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)時監(jiān)測并自動做出反饋調(diào)整?；贐IM技術(shù)對整體提升過程中涉及的主體、臨時施工結(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，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，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，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)施工過程中的一個個技術(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。