中铁十一局集团第一工程有限公司 湖北襄阳 441106
摘要：自2002年BIM技术引入中国以来，其在房屋建筑、市政工程的设计、施工中有着较多的应用。而BIM技术在铁路桥梁施工，尤其是铁路连续梁施工中的应用的研究较少。本文以新建福厦铁路湄洲湾跨海大桥跨S306省道连续梁为例，做出一定理论与实践研究，为BIM技术在铁路大跨度连续梁施工中的应用提供一定的理论和参考价值。
关键词：BIM 铁路桥梁 大跨度连续梁
1 工程概况
新建福厦铁路湄洲湾跨海大桥小里程桥台位于莆田市城厢区，大里程桥台位于泉州市泉港区，其中水域部分长度约10公里。全桥特殊孔跨共4联，其中湄洲湾跨海大桥主桥为主跨180m刚构矮塔斜拉桥，剩余3联为连续梁。
跨S306省道连续梁跨度形式为（70+125+70）m，墩号为20#-23#墩，线路与S306省道交角为23°，梁底净空为5.5m，现有路宽度31m。
.png)
图1.1 跨S306省道连续梁效果图
跨联十一线连续梁跨度形式为（70+125+125+70）m，墩号为49#-53#墩，线路紧邻灵川制梁场和提梁站，是全线架梁通道的起点。
.png)
图1.2 跨联十一线连续梁效果图
跨滨海大道连续梁跨度形式为（71.15+100+100+69.63）m，墩号为89#-93#墩。
.png)
图1.3 跨滨海大道连续梁效果图
湄洲湾跨海大桥三联连续梁主跨均超过100m，且连续梁均为影响架梁通道工期的控制性工程，连续梁施工过程中的安全、质量、线形控制为重难点。连续梁跨度大，结构复杂，更加凸显了BIM技术介入的必要性。
2 BIM技术应用的特点
BIM是建筑信息模型（Building Information Modeling）的缩写，在铁路桥梁工程施工中，具有以下4个特点：先前性、可视化、优化性、模拟性。
（1）先前性：一般情况下，BIM技术的介入都在工程或工序还未开展，在前期筹划甚至先于方案编制阶段。施工方利用BIM技术提前介入工程重难点工程，可以提前对工程有个整体的把控，提前发现问题，减少后期施组及方案编制的修改次数，也避免实际施工因问题而造成的损失。
（2）可视化：即二维转向三维、“所见即所得”的形式，对于复杂造型桥梁利用BIM建模展示，提供了可视化思路，让人们将以往的二维线条式构件形成三维立体实物图展示在人们面前。这往往对还在学习中的新员工有着很大作用，大大提高了学习效率。
（3）优化性：整个设计、施工就是一个不断优化的过程，优化和BIM不存在必然关系，但是在BIM技术的基础上能更好的进行优化。一般设计过程中，设计师分工明确，工程越复杂，任务划分更加细致，这样再各个模块整合后往往会出现一些纰漏和缺陷。利用BIM技术更快，更准，更好的发现问题，并及时反馈，提高复杂节点的优化效率，从而一定程度上节省了工期。
（4）模拟性：模拟性并不只模拟设计出的桥梁模型，还可以模拟同一工序不同施工方法的对比，从而做出更好的决策。如果说优化性更加侧重于反馈，那么模拟性更加侧重于自主设计或施工中的动态控制。
3 BIM技术在大跨度连续梁施工中的应用
3.1 复核图纸，查缺补漏
设计复核主要是指，在铁路桥梁施工中，技术员根据获取的设计图纸，核对图纸中设计详图、大样图及工程量等等。传统的二维设计图纸往往存在一定的设计错误，而以往技术员复核图纸只是复核将要进行的下一步工序图纸的相关问题，或者是领导交代的复核图纸任务导致目的性不强，这样复核图纸的方法效率较低，容易遗漏问题。
BIM技术应用首先是建立信息模型，三维模型是二维图纸的深化展示，建立模型需要做到模型的精确表达，建模过程遵循混凝土块模型→钢筋模型→波纹管模型→其他预埋件与构件模型的顺序，逐一对照图纸翻模。在翻模的过程中，既熟悉了图纸，也将图纸问题一一梳理出来。
.png)
图3.1 连续梁钢筋问题联系单
3.2 通过模型快速计算工程量
模型建立完毕并审核无误后，即可从模型中提取任意位置的工程量，节约技术员计算除图纸划分块段以外的工程量，大幅提高计算效率，为支架设计、预压块重量计算等提供更加准确的数据。
设计院在出图时，钢筋、波纹管、混凝土及其他预埋件的工程量全部为设计数量或混凝土实心体积，在实际施工时，实际所需的混凝土的工程量必须扣除钢筋及波纹管的体积。福厦铁路要求建立“精品工程 智能福厦”，并配有铁总推出的信息化平台，实际混凝土拌合站生产混凝土量必须对应设计图纸的工程量，因此不提前和信息化平台沟通混凝土方量问题，则会造成混凝土浪费。
.png)
.png)
图3.2 连续梁0#块模型信息图
3.3 钢筋碰撞检查及优化
以跨S306省道连续梁碰撞检查及优化设计为例，简述连续梁钢筋碰撞优化的简要流程。
碰撞检查主要针对钢筋与波纹管、钢筋与布料及振捣通道，碰撞公差为 1cm，即碰撞冲突部分超过 1cm 为有效碰撞，共检查出173处硬碰撞，主要为顶板波纹管束与横隔墙钢筋的碰撞以及腹板波纹管束与腹板圈箍筋的碰撞，总体碰撞效果图如下（图片中红色为产生碰撞的钢筋，绿色为产生碰撞的波纹管）：
.png)
图3.3 连续梁0#块钢筋和波纹管碰撞展示（调整前）
根据图纸附注“普通钢筋与预应力管道相碰撞时，在保证管道预留孔位置正确的前提下，其位置可适当调整，不可截断”的要求，可微调钢筋避免碰撞的有61处，需改变钢筋大样以避免钢筋碰撞的共112处，在“BIM技术应用问题分析报告”中，对碰撞的钢筋进行汇总并提出解决办法。
.png)
.png)
图3.4 连续梁BIM技术应用问题分析报告单（节选）
.png)
.png)
图3.5 连续梁0#块钢筋和波纹管碰撞展示（调整后） 图3.6 碰撞报告联系单
根据碰撞报告的调整结果，与工程部和施工队共同研究可行性后，向设计院发出联系单，寻求合理变更，并将其执行到现场。
3.4 施工模拟及可视化交底
湄洲湾跨海大桥的三联联连续梁均为主跨跨度超过100m的大跨度连续梁，在铁路连续梁施工中结构相对较为复杂，如果其二维施工图阅读全部靠技术员发挥空间想象力，对于经验丰富的工程师来说尚且需要花费较多精力去吃透图纸。对于新入职或者入职时间不长的年轻技术员来说，没有大桥的施工经验，在读图或理解施工工艺上难免会有错误。
三维可视化作为BIM技术的一个重要分支，在湄洲湾跨海大桥得到较好的利用。在施工前，制作连续梁施工可视化交底，对关键工序进行模拟，使得技术员、施工人员充分熟悉施工的每一个重要工序，减少现场因技术原因造成的返工。
.png)
.png)
图3.7 连续梁0#块支架模型 图3.8 挂篮预压模拟
.png)
图3.9 连续梁施工可视化交底
4 认识及体会
4.1 认识
BlM技术应用研究属于一种技术创新，尤其是在铁路桥梁建设中的应用更是如此，能够借鉴的经验非常有限，许多问题尚在探索研究过程中，从而导致推进工作困难。追其原因主要有两个：外部因素和内部因素。
外部因素是行业的扶持政策和推动力在当时的环境下还很有限，相关桥梁BIM技术还不为行业所认知。大环境下，铁总推行BIM技术还只处于“交流会”阶段，等待各个单位自我发掘创新应用点，然后铁总做整合。设计单位的BIM技术应用环境目前较为封闭，没有对向施工及监理单位的接口，而施工单位的BIM技术应用还停留在翻模及制作动画阶段，在BIM体系中也只占有冰山一角。
内部因素是桥梁BIM技术研究和应用的难度较高，国内的技术研发环境还不够成熟，同一模型不同模块的应用甚至需要Autodesk、Bently以及Dassault Systemes的共同支持，相关的支撑技术还需要进一步完善和本地化。
4.2 体会
BIM技术在国外应用日趋成熟，在我国才刚刚起步。通过此次在湄洲湾跨海大桥大跨度连续梁中应用BIM技术，则是BIM技术在铁路桥梁建设领域的一个小小的起步与尝试。虽然BIM技术现阶段没有得到真正的深化应用，但是通过建立模型快速深入学习图纸、计算异形结构工程量、简单模拟施工流程从而更加透彻的掌握施工工艺这些建模的基础应用值得在技术管理人员中推广，BIM技术在国内铁路建设领域的发展道阻且长，需公司与BIM工作者的共同努力。作为公司BIM研究者的一员，我工程施工经验尚浅，BIM技术应用点还在不断探索中，本文个别内容还存在一定缺陷，不足之处请批评指正。
附：作者简介
孙光亮，毕业于西南科技大学土木工程专业，2009年7月参加工作，工程师，现任一公司铁路项目副经理。毕业至今一直从事现场施工技术及管理工作。