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

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

一、“BIM+傾斜攝影技術(shù)”優(yōu)化方案設計

       施工方案模擬比選是BIM技術(shù)的一個(gè)常規應用點(diǎn)，但在實(shí)際應用過(guò)程中時(shí)常出現BIM建模沙盤(pán)模擬與現場(chǎng)實(shí)際施工出現偏差的情況，歸根結底的原因在于BIM建模無(wú)法準確反映出施工現場(chǎng)地形情況、臨時(shí)結構物布設情況、施工機械設備排布情況、施工材料存放管理情況，導致方案模擬比選演變成了“紙上談兵”。而B(niǎo)IM建模沙盤(pán)模擬想要貼近施工現場(chǎng)實(shí)際情況需要耗費大量的時(shí)間、人力、成本才能達到效果，且沙盤(pán)更新存在一定的滯后性，不利于實(shí)際指導施工。

       基于這一現狀，項目引進(jìn)了傾斜攝影技術(shù)，與BIM技術(shù)創(chuàng )新整合應用。參考現場(chǎng)施工臨時(shí)結構物布設情況、施工場(chǎng)地范圍、現階段施工重點(diǎn)分部工程等多個(gè)因素制定了航測方案，使用量測級無(wú)人機并搭載專(zhuān)業(yè)量測相機對施工現場(chǎng)影像數據進(jìn)行采集，利用采集數據建立施工現場(chǎng)實(shí)景三維模型，確保能1:1還原施工現場(chǎng)實(shí)際情況。進(jìn)一步通過(guò)模型輕量化、數據格式轉換等技術(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(pán)基座，BIM模型為參與模擬的動(dòng)態(tài)模塊，完成真正意義上的施工方案模擬比選。通過(guò)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(guò)周期性建模形成施工過(guò)程中的數字化檔案，在應用時(shí)更具備時(shí)效性。

       在拱肋節段低位立拼施工過(guò)程中，通過(guò)“BIM+傾斜攝影技術(shù)”的應用，完成了纜風(fēng)繩、自重式地錨等施工臨時(shí)結構物的布設模擬，成功規避了電纜線(xiàn)、水管線(xiàn)路、河道等多處障礙物，實(shí)際施工放樣位置坐標與方案模擬提取位置坐標偏差小于1cm；整合技術(shù)的創(chuàng )新應用還使施工現場(chǎng)設備使用效率提高約百分之二十九；通過(guò)合理規劃場(chǎng)地布設方案，優(yōu)化結構運輸軌道，在完成節段運輸的同時(shí)，將有限的場(chǎng)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(guò)程中，重達1800t的中拱大節段始終處于懸浮狀態(tài)，如若提升就位后無(wú)法快速高精度合龍，在外部荷載（如風(fēng)荷載）影響下，將會(huì )產(chǎn)生巨大的安全隱患。而提升就位后才開(kāi)始進(jìn)行拱肋節段軸線(xiàn)偏差的調整、控制合龍精度等工作，需要承擔巨大的施工安全風(fēng)險。因此，必須從拱肋節段低位立拼這一工序開(kāi)始，就對拱肋軸線(xiàn)偏差進(jìn)行有效控制。傳統的拱肋軸線(xiàn)偏差測量方法存在不小的技術(shù)弊端，通過(guò)立桿測量無(wú)法保證立桿位置處于弦管軸線(xiàn)位置上，且以測量點(diǎn)反映整體軸線(xiàn)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)的整合應用恰好可以攻克這一技術(shù)難題。在完成拱肋節段拼接后，使用高精度三維激光掃描儀對已拼裝節段進(jìn)行全局掃描，將掃描得到的三維點(diǎn)云數據進(jìn)行去噪、修整等精細化處理。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，對當前已拼裝拱肋節段的軸線(xiàn)偏差進(jìn)行糾正，并在后續拱肋節段的拼裝過(guò)程中預留焊接收縮量，對后續拱肋節段的拼裝進(jìn)行有數據支撐的精細化管控。在全部拱肋節段拼裝完成后，可通過(guò)掃描邊段拱肋與中段拱肋的三維點(diǎn)云數據，在計算機中完成模擬預拼裝，為整體提升就位后的高精度快速合龍打下堅實(shí)基礎。

       通過(guò)“BIM+三維激光掃描技術(shù)”的應用，全橋共16個(gè)合龍口的最大合龍軸線(xiàn)偏差為9mm，合龍時(shí)調整對接僅用時(shí)約30分鐘?！癇IM+三維激光掃描技術(shù)”的應用使中段拱肋在提升就位后，實(shí)現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)，很大程度上規避了施工過(guò)程中的安全風(fēng)險，以數字化手段克服了實(shí)際施工難題。

三、“BIM+數字孿生技術(shù)”助力智能提升

       中段拱肋整體提升施工工序是平陸運河舊州特大橋施工過(guò)程中的最難點(diǎn)，施工過(guò)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據，且施工時(shí)間長(cháng)達數十小時(shí)，很難依靠個(gè)人或團隊完成施工過(guò)程中的關(guān)鍵數據判斷分析，同樣無(wú)法實(shí)時(shí)根據數據做出最佳調整決策。

       項目通過(guò)引進(jìn)數字孿生技術(shù)，與BIM技術(shù)整合應用，完美解決了這一技術(shù)難題。為實(shí)現特大橋整體提升時(shí)的智能監測，精確控制中拱大段在整體提升過(guò)程中的結構狀態(tài)。項目建立了“數字孿生智能顯控系統”，數字孿生系統可對提升過(guò)程中的各項數據進(jìn)行實(shí)時(shí)監測并自動(dòng)做出反饋調整?；贐IM技術(shù)對整體提升過(guò)程中涉及的主體、臨時(shí)施工結構物進(jìn)行精細化建模（LOD400+），以BIM模型作為數字孿生系統場(chǎng)景基座。在施工場(chǎng)地范圍內選擇最佳監測點(diǎn)，布設自動(dòng)追蹤測量機器人、形變雷達、高清攝像測量?jì)x等多元監測設備。通過(guò)自主開(kāi)發(fā)的4G數據傳輸模塊將數據傳輸至SQL數據庫，數字孿生系統直接從數據庫中獲取數據進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，并通過(guò)系統場(chǎng)景內的BIM模型進(jìn)行三維可視化展示。同時(shí)，系統配備了基于C#語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的數據智能分析模塊，通過(guò)模塊內的智能阻斷算法，在施工關(guān)鍵監測數據達到臨界值時(shí)，自動(dòng)給出調控建議。在指揮人員授權下進(jìn)行自動(dòng)化智能調控，當施工關(guān)鍵監測數據達到超限值時(shí)，系統通過(guò)阻斷算法判定并發(fā)出阻斷指令，停止當前施工，對如中段拱肋側面碰撞剩余距離，偏航角、俯仰角、翻滾角等數據進(jìn)行調整糾偏后，通過(guò)指揮授權方可繼續施工。

       通過(guò)數字孿生系統的應用,實(shí)現“狀態(tài)感知、數據融合、算法分析、反饋輸出、設備響應、精準調控”的大段拱肋整體提升高精度、高效率、智能化、可視化施工。在數字孿生系統助力下,中段拱肋實(shí)現拱腳四點(diǎn)毫米級高程偏差的穩定提升。

四、“BIM+智慧管理平臺”賦能高效管理

       為加強平陸運河舊州特大橋施工期間的各項管理力度及提高管理效率，通過(guò)與“BIM+”技術(shù)的整合應用，開(kāi)發(fā)了“基于BIM的鋼管混凝土拱橋管理系統”。系統主要針對項目產(chǎn)值進(jìn)度、大橋工程進(jìn)度情況、安全生產(chǎn)、大橋進(jìn)度節點(diǎn)動(dòng)態(tài)等內容進(jìn)行全方位管理。

       其中，安全管理主要是讓管理人員通過(guò)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(guò)施工組織計劃，工程試驗記錄文件，施工材料、機械的計劃管理等手段控制。其中最主要的是系統根據特大橋不同的部位構件都配備了對應的施工工藝流程圖，流程圖中留存了管理人員上傳的現場(chǎng)質(zhì)量檢測試驗資料等，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(guò)查看特大橋BIM模型進(jìn)行，模型關(guān)聯(lián)現場(chǎng)施工管理人員填報的數據，可直觀(guān)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，系統還配備了特大橋施工現場(chǎng)720云信息展示模塊，記錄了特大橋從開(kāi)始施工到當前施工階段的全景數據，為后期施工信息追溯留下數字化檔案。

       基于BIM技術(shù)研發(fā)的鋼管混凝土拱橋管理系統在實(shí)際應用過(guò)程中效果良好，系統收集歸檔的數據均為施工現場(chǎng)一手數據。具備真實(shí)數據是做出準確決策的前提條件，通過(guò)該系統的應用，使施工工期與前期計劃相比節省了20天以上，累計節約施工成本36萬(wàn)元以上，實(shí)現了以信息化技術(shù)促進(jìn)降本提效生產(chǎn)。

五、技術(shù)創(chuàng )新，逐夢(mèng)愿景

       “BIM+”技術(shù)的多元化整合應用，不僅助力項目攻克了平陸運河舊州特大橋重難點(diǎn)施工過(guò)程中的一個(gè)個(gè)技術(shù)難題，還提高了常規施工工作的管理效率及質(zhì)量。傾斜攝影、數字孿生、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)際應用過(guò)程中碰撞出了更具有創(chuàng )新性的火花。多元化整合應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“交通強國”這一偉大愿景的達成添加了強有力的發(fā)展動(dòng)力。