横门西特大桥BIM及信息化技术应用

超大跨径独塔斜拉桥横门西特大桥施工BIM及信息化技术应用广州市高速公路有限公司保利长大工程有限公司BIM总体策划项目概况BIM创新成果BIM+拓展应用总结与展望BIM技术应用CONTENTS项目概况工程背景工程主要特点单位简介全长912m，跨径布置为(66+390+324+2x60)m,为半漂浮体系独塔双索面钢箱梁斜拉桥；主塔状如宝瓶，寓意吉祥如意，造型挺拔优雅镇守中山；建成后将成为国内最大跨径的整体式钢箱梁独塔斜拉桥。1工程背景《广东省综合交通运输体系发展“十三五”规划》重点建设项目，粤港澳大湾区重大交通基础设施项目；项目主线起点接南沙港快速路，终点接中江高速，路线长21.6km，项目支线连深中通道，路线长10.7km；创建省部级科技示范工程、平安百年品质工程，争创鲁班奖、及国家优质工程奖。南沙至中山高速公路项目横门西特大桥以“创新驱动发展，匠心铸就精品，智慧成就梦想，绿色桥见未来”为建设理念，对创建品质工程提出较高要求；项目是监理改革第三批应用项目，管理需将互联网、大数据与管理系统融合，对BIM技术应用、智能建造、智慧工地应用推广力度大；2工程主要特点主桥索塔高度达210m，桥塔结构为宝瓶形新颖复杂，超高索塔的施工及质量控制是重难点之一；

本工程横门西特大桥位于二级水资源保护区，主墩处周围含有多个自来水厂取水口，环保要求极高；跨越航运较为繁忙水道，钢箱梁水上架设精度要求高、难度大、安全隐患多。工程主要特点项目建设要求

采用现代化技术手段，融合BIM+可视化、BIM+项目管理、BIM+监控监测、BIM+智能制造、BIM+GIS集成协助项目完成高标准、高品质精品桥梁，打造基于数字孪生理念的大型桥梁《BIM-智慧管理-数据共享-数字工地-智能建造》初步解决方案。保利长大工程有限公司3单位简介保利长大工程有限公司（简称保利长大）公司成立于上世纪50年代，是广东省最早创建的一支公路施工专业队伍（原名为广东省公路工程有限公司），现为中国保利集团的控股子公司。保利长大是一家集工程建设、勘测设计、运营养护、投融资于一体的高新技术企业。具备公路工程施工总承包特级资质、公路行业设计甲级资质及港航、市政、建筑，铁路工程总承包资质和境外承包工程经营资格。拥有国家级“公路隧道建设技术国家工程实验室”和“公路养护技术国家工程实验室”，是国家认定“高新技术企业”和“企业技术中心”。公司积极践行国家战略，担当基础设施建设主力军责任，建造了虎门大桥、港珠澳大桥、杭州湾跨海大桥、深中通道等跨海、跨高山峡谷大桥、特大型大桥300多座，建设高速公路4000多公里，承建大型隧道200多公里，助推“中国桥梁”成为闪亮的国家名片。项目BIM总体策划总体思路实施技术框架BIM团队体系BIM应用软硬件配置调研交流及培训学习1总体思路智能建造平台智慧工地建设信息化基础设施建设进度管理质安管理工序管理成本管理驱动项目管理获取现场数据BIM模型资料管理以精益建造、精细管理、精益求精为目标，在项目开展BIM技术应用，部署实施项目BIM管理平台，拓展BIM模型发现问题、解决问题的能力，提升项目管理水平、解决项目技术难题；以提升项目信息化水平为目标，聚焦施工现场管理，紧密围绕围绕人、机、料、法、环等生产要素，在项目开展BIM数智建造建设，以智慧信息化促生产、促管理，为项目提质增效；以打造公路行业智能建造体系标杆项目为目标，围绕智能生产、智能监测、智能装备，提升项目智能化水平，达到施工过程可测、可视、可控的目的。三维模型；施工交底；碰撞检查；VR仿真；工艺动画；临建规划。BIM+可视化施工图纸会审；工程数量精算；进度产值分析；安全质量管控；人机物料分析；二维码+管控。BIM+协同管理AI安全监控；主塔施工监测；主梁施工监测；人员设备监控。BIM+监控监测钢筋智能云加工；一体化智能造塔平台；钢箱梁智能制造。BIM+智能制造BIM+GIS集成；智慧工地集成；协同管理数据集成；智能监测数据集成。BIM+智慧沙盘第一层次应用第二层次应用基于“BIM+”的技术方案，融合BIM可视化、工程管理、监控监测、智能制造、GIS集成来深度探索应用BIM及信息化技术在横门西特大桥建设过程中的应用。2实施技术框架3BIM团队体系公司咨询团队总工技术室BIM工作室项目各业务部门建立BIM工作协同体系，主要由项目信息化建设小组及公司咨询团队组成;项目设立BIM工作室，设置BIM及信息化管理员1人，负责项目的BIM信息化、智慧工地、智能建造实施统筹;公司BIM信息化团队，设置主管经理对接1人，负责协调各专业工程师为项目提供技术支持。南中高速TJ05标项目经理部协调4BIM应用软硬件配置Bentley系列CSD参数化批量建模建模软件3Dmax综合管理LumenRT①施工模拟②三维漫游③交通疏导长大云协同①项目协同管理②智能报表③监控监测④智慧沙盘数字工地①智能造塔平台②钢筋加工云工厂③钢箱梁智慧云④产业工人培训中心BIM应用电脑硬件配置主要参数配置操作系统Microsoftwindows10旗舰版CPUI7-9900K内存62GB硬盘1TB固态硬盘显卡NVIDIARtX2080系列（8GB显存）5调研交流及培训学习项目围绕全员必须懂BIM信息化、全员参与BIM信息化，在项目开展前中期，由公司多次组织开展项目信息化工作调研，为项目BIM信息化建设工作提供技术指导。项目多次开展BIM培训，为BIM信息化技术应用打下基础。分公司开展信息化调研总公司开展信息化调研与兄弟单位开展信息化交流项目开展BIM技术培训项目开展信息化应用培训BIM技术应用BIM技术体系BIM模型创建BIM模型深化复杂结构工程量精算重要结构部位三维复核结构碰撞检查重要工序技术交底施工进度可视化专项三维动画1BIM技术体系技术应用点模型深化设计模型应用可视化技术交底可视化协同管理…结构碰撞检测与精算在BIM工作开展前建立标准体系，基于公司BIM标准建立适用于南中高速项目TJ05标的标准体系，策划阶段开展BIM模型、环境模型数据创建工作，于施工阶段、竣工阶段开展系列BIM技术应用。BIM模型主体结构临时结构设备设施环境模型钢筋模型方案模型模型生产模型建立标准分类编码标准竣工交付标准文件存储标准标准体系标准实施策划反馈建模、用模以模型为主2BIM模型创建下横梁钢筋与预应力塔柱部品化节段钢筋中横梁钢筋与预应力精细化建模：桩基以根为单位划分，主塔以浇筑节段为单位，钢箱梁以钢板为最小单位。以最小单位进行WBS编码属性挂接，作为后续协同管理平台数据的三维载体。2BIM模型创建横门西特大桥主体采用Bentley-Microstation创建，钢筋及钢绞线采用ProStructures参数化创建，主线桥采用CivilStationDesigner参数化批量创建。采用参数化建模方法，全项目模型建立耗时约4周。主线桥及互通后场临建底下管线项目驻地3BIM模型深化1、依据下横梁结构形式对支架进行二维初步设计，根据初步设计结果在BIM软件进行三维深化设计，将深化设计结果模型转化为midas有限元模型进行受力计算，结合主体模型进行结构三维分析，形成成果指导施工。三维深化结构位置分析受力计算二维初步设计现场施工应力计算3BIM模型深化2、项目主塔塔柱采用钢筋骨架部品施工，钢筋部品化施工的关键在于主筋的定位及吊装，利用三维节段钢筋模型作为定位，进行定位胎架及劲性骨架深化设计，指导现场施工。节段钢筋定位定位胎架深化现场加工劲性骨架深化定位安装深化现场安装3BIM模型深化3、钢筋骨架吊装采用专用吊具，通过用三维软件获取节段钢筋骨架（钢筋与劲性骨架）的重量及重心，根据骨架重心确定吊点位置及重量确定吊具结构形式，形成成果辅助方案评审及指导施工。三维模型获取重心及重量吊具三维深化设计吊具深化设计吊具现场加工辅助方案评审部品化现场吊装4复杂结构工程量精算主塔结构截面复杂，传统的二维制图很难准确计算出相应的混凝土方量及施工模板，根据施工方案确定施工节段分节后，对每个塔、横梁浇筑节段进行精准的设计方量计算统计，配合搅拌站完成混凝土的生产任务。分段后提取节段内的异型曲面，据此编制技术交底图提供现场模板加工下料参考。通过节段钢筋三维模型，导出钢筋加工尺寸、数量等，辅助钢筋加工生产。主塔工程量统计钢筋下料单导出5重要结构部位三维复核根据三维模型复核索塔构造尺寸，发现索塔下塔柱圆弧段侧面斜率有误；钢锚梁预埋索导管角度与斜拉索错位坐标有误等重要结构问题，通过三维模型优化提供修改意见至设计院。塔柱结构复核提取模型曲线作为修改意见预埋索导管复核6结构碰撞检查利用精细化钢筋模型，检查钢筋形状、间距、下料长度等问题。钢筋与预应力管道及预埋件进行碰撞检查，施工时提前进行避让，减少返工和材料损失的可能性。塔吊附墙、安拆工序与斜拉索施工工况模拟，通过三维模拟塔吊附墙及施工拆卸时转体范围与斜拉索施工产生的冲突影响，校核方案可行性，规避施工风险。主塔横梁钢筋预应力碰撞塔吊与斜拉索工况分析7重要工序技术交底横门西特大桥塔柱采用钢筋骨架部品化施工，为国内首次对斜塔采用全断面部品化钢筋施工工艺，整节段部品钢筋整体吊装面临重心难确定、吊装姿态控制难度大等。塔柱钢筋部品施工采用现场胎架法组拼成整体，将索塔钢筋半成品工业化生产、钢筋部品快速拼装成型整体节段高空吊装对接。7重要工序技术交底利用三维开展工序交底，作业人员通过三维流程图直观了解在地面上对塔柱钢筋进行绑扎，减少塔柱钢筋高空作业人员与作业时间，降低风险。步骤一：钢筋定位胎架与劲性骨架安装步骤二：内、外侧内层竖向主筋安装步骤三：内、外侧内层水平钢筋安装步骤四：外侧外层竖向主筋安装步骤五：外侧外层水平箍筋拉筋安装8施工进度可视化通过WBS编码架构与BIM模型关联，在长大BIM管理平台进行进度管理，在管理平台编制施工进度计划，生成4D进度模拟及进度关键线路。通过采集实际进度进行可视化跟踪、偏差对比分析，辅助管理决策。以WBS编码为基础架构线上编辑进度计划进度计划4D模拟进度对比分析实际进度采集可视化跟踪9专项三维动画通过三维模型制作施工技术专项动画便于施工交底及方案评审，包括索塔施工、边跨钢梁顶推、中跨钢梁架设以及中跨合龙施工等内容。钢箱梁架设施工塔柱节段施工钢箱梁顶推施工斜拉索吊装施工BIM+拓展应用BIM+可视化BIM+项目管理BIM+监控监测BIM+智能制造BIM+智慧沙盘1BIM+可视化产业工人培训中心BIM+720云融合BIM+720云、VR技术，通过虚拟骑行、虚拟体验高空坠落、基坑坍塌、触电体验等效果，通过720云从各个视角查看构造空间情况，让体验者有身临其境的感受，推动项目安全生产。横门西特大桥智慧管控中心虚拟骑行VR教育VR高坠体验BIM+VR教育2BIM+项目管理采用保利长大自主研发”项目综合管理平台“，以WBS结构树、三维模型、工程清单量、物料主数据等为基础数据库，开展进度、产值、成本、安全、质量、文件等模块应用，突破传统项目管理手段，信息化无纸办公。进度管理产值管理成本管理计量管理生产经营安全质量技术文件人员设备新闻媒体经营管理以信息为主共建、共享项目综合管理平台APP/小程序端2BIM+项目管理进度管理产值管理进度导出报表产值导出报表成本管理成本分析结算导出报表分包管理安全巡检质量巡检反三违管理特种人机管理新闻媒体技术方案管理试验仪器管理图纸文件管理2BIM+项目管理基于综合管理平台结合云技术开发建立“二维码+”管理模式，二维码技术与施工生产的有效结合，应用于工程现场的方方面面，提供更实时、更高效、高精度的工程项目信息化管理。人员管理机械设备管理试验设备管理三级配电箱配电箱巡检管理专项施工方案管理技术交底管理材料管理安全操作规程构件信息管理3BIM+监控监测AI监控全方位覆盖，结合现场日常巡查以及现场安全隐患排查和治理闭环管理结合基于AI智能图像识别预警系统，开展安全管理体系全流程的可视化管理安全生产与人员安全智能化管控AI智慧可视化监管系统：

集成安全监管、应急指挥、进度管理，在线巡检、辨识、巡视施工现场，有效识别人的不安全行为及物的不安全状态，与安全模块联动，为全面排查增添效能。AI违章管理：

运用AI智能识别标准库，通过AI智能排查施工现场违章情况，并及时预警、提醒管理员，及时纠正违章行为。3BIM+监控监测无人化监测系统，监控数据自动化采集、可视化监控、预警预测配电箱巡检监测、特种设备监控、施工运输机械监控、拌合站库存监测、大体积混凝土温控监测等数字化安全监控与监测（智慧工地）配电箱监测塔吊数据监控运输机械监控拌合站库存监测4BIM+智能制造面对传统钢筋配送中心所存在的诸多问题，通过规划科学合理、标准规范的场地，引进钢筋智能焊接机器人、棒材多功能加工中心等智能钢筋设备，在3#车间升级建设钢筋智控中心与产业工人休息中心，产业工人中心作为办公区域及工人的休息区，智控中心作为钢筋云加工厂的大脑，负责整个生产线集中调度与管理。建设钢筋加工云工厂，标准“工厂化”升级4BIM+智能制造引入钢筋加工云平台结合智能化钢筋加工设备、智能广播系统、AI监控视频建立钢筋加工云工厂，通过平台自动或二维码料牌进行“派单”，钢筋的进场、生产、物流、安装管理信息进行追溯和跟踪，解决钢筋加工安全隐患及浪费现象严重，损耗率居高不下等问题。建设钢筋加工云工厂，标准“工厂化”升级钢筋订单管理钢筋加工管理生产数据分析设备产能分析4BIM+智能制造钢箱梁采用“四线一系统”(切割、板单元焊接、总拼焊接、涂装四条生产线及BIM信息化系统)与BIM模型建立焊缝地图，与智能设备建立智能涂装，提高自动化、信息化水平的全面集成。5BIM+智慧沙盘BIM与GIS融合，呈现桥梁主体结构与周边环境的三维可视化与工程数据联动，实现数据互联互通和三维可视化集成表达提高项目前期规划合理性、保障施工准确性、提高施工效率，通过智慧沙盘来预演建造难点、监控建造过程、呈现建造效果关键信息提取数据联动模型智慧工地智能建造平台项目管理平台BIM+GIS智慧沙盘智慧沙盘演示BIM创新成果智能报表统计分析一体化智能造塔平台产业工人培训中心1智能报表统计分析WBS结构树工程台账合同清单BIM模型基础理论数据库物料主数据“基础理论数据”在项目开展前期建立，“生产数据”在项目建设过程实时采集获取搭建”项目综合管理平台“结合WBS作为数据存储流转的枢纽，利用计算机代替人工对“基础理论数据库”及“生产数据库”数据进行统计分析，生成一系列”智能报表“项目综合管理平台标准主数据体系生产数据库构件进度时间理论工程量实际消耗量分包清单物料单价项目过程获取项目前期建立形象进度产值报物资采购计划报消耗核算报结算计量报1智能报表统计分析工程台账合同清单构件进度时间进度计划工程台账混凝土配合比编制进度计划形象进度产值报自动生成自动生成工程台账物资采购计划报1数据互联统计分析智能报表统计演示理论工程量实际工程量构件进度时间自动生成消耗核算报理论工程量

通过统一标准，整合各业务系统，达到数据一致、业务一致、流程一致等目的，数据在系统间进行流转及推送使用，形成数据共享闭环，实现数据自动统计分析及数据报表自动生成。2一体化智能造塔平台针对超高索塔施工，项目开展“多功能一体化智能造塔平台”创新研发融合传统液压爬模及筑塔机的优点，以“模架一体化、操作智能化、功能集成化、信息可视化”为原则引入BIM信息化技术，对液压自爬模体系进行全面优化改进及提升多功能一体化智能造塔平台2一体化智能造塔平台多功能一体化智能造塔平台主要由一体化模架系统、3D打印智能浇筑系统、智能养护系统、结构状态及作业过程智能监控系统等四个主要模块组成。爬升及液压智能调控油温油压监测预警架体应力及变形监测混凝土温控监测2一体化智能造塔平台结构状态及作业过程智能监控系统由多个智能化功能及监测模块集成至统一系统平台可实现客户端、手机端及项目监控中心的远程实时化、可视化监测及控制通过自动化、智能化技术及管理手段，提高索塔施工效率、增强索塔施工安全、提升索塔品质智能养护及布料控制爬升及数据监测演示3产业工人培训中心运用高新前沿技术，糅合体验、实操、教学及实名考核等功能的安全培训中心，打破传统安全教育培训模式打造“案例+体验”安全培训新模式，构建基于BIM和云平台的安全实训系统，以有效提高人员安全意识以前沿高新技术手段促培训“开花结果”，创新教育培训方式以前沿科技为抓手，以大数据智能云平台为支撑，融合BIM、AI、VR等多种技术的体验式安全培训中心培训中心由安全认知教学、虚拟体验、实操考核、工艺工法展示区、多功能教育培训室等多个场景组成集认知、体验、实操、考核于一体，打破传统