黄铃霞
上海公路桥梁集团有限公司上海200433
摘要：随着我国城市化进程的推移和加快，城市道路的发展也是日新月异，城市快速路作为推动我国城市建设和发展的重要支撑，也在实现与时俱进，当下我国城市快速路改建项目越来越多，其复杂性和难度也比较高，引入BIM技术可以很好的处理和解决在建设过程中所遇到的各种困难和问题。本文针对城市快速路改建类工程的特点，提出了数字化应用的技术路线，并依托济阳路快速化改建工程项目进行实践，为同类项目的数字化应用提供参考。
关键词：城市快速路；数字化应用；改建工程
近三十年来,我国城市化进程的速度非常快,城镇化率从1990年的26.41%增长至2020年的63.89%,不但国家经济的发展十分可观，而且城市交通基础设施的建设也在不停的更新换代，城市快速路在促进城市经济发展中发挥了重要的作用。城市主干道进行升级修缮改造的项目越来越多了，而在建设项目的施工中往往因为没有做到总体上的统筹安排，各个施工单位仅仅关心各自的建设施工内容，导致在建设项目的施工过程中会出现种种的问题而直接造成了施工资源浪费。引入BIM技术至城市快速路改建工程中，可以解决项目运行中碰到的许多问题，BIM的数据化的设计思路对项目的施工质量和效率的提高起到了显著作用。本文针对城市快速路改建类工程的特点，制定了相应的数字化应用技术路线，并依托济阳路快速化改建工程对此技术路线进行实践，在工程前期基于BIM技术对现场施工环境及方案进行预演，提前规避潜在问题，为后期施工质量及进度提供保障。
一、技术路线
城市快速路改建类工程多具有工程体量大、涉及工序繁多、影响面广、需要保护的构筑物及公用管线众多、周边交通复杂繁忙等特点。在后期的施工中不但需要尽量保证沿线居民的生活和出行便利，同时也需要尽量确保交通安全不受任何影响，还有一些错综复杂的地下管道需要进行保护或者搬迁，这给后期的施工带来了许多困难。基于此类项目的特点及重难点，BIM 技术的应用重点应体现在多专业协同及管理，施工模拟，数据传递等方面（见图1）。协同管理具体实施时，通过第三方建设管理平台让项目所有的专业在一个协同环境下开展工作，在项目开始之前就充分考虑第三方建设管理平台的应用需求，对模型进行标准化的拆分约定，并编制项目级BIM实施标准，对模型分类与编码、建模精度、各类命名、交付要求等进行详细的规定。同时，BIM应用的实施必须遵循统一的标准，这也是在后续应用中提高效率的基础。
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结合工程施工的重难点，在工程前期基于BIM技术对现场施工环境及方案进行预演，不但可以展示出逼真的现场感，还可以提前发现实际施工过程中可能碰到的问题，进而优化施工方案，规避潜在风险，也为后期具体实施提供强大的数据支持，给施工质量及进度提供保障。在一个项目实际施工过程中数据的传递也是至关重要的，无论是业主单位、监理单位或者是施工单位都十分关心项目在整个施工过程中可能会出现的种种情况和问题。通过基于BIM的建设管理平台和解决方案的预演，不但能有助于改善建设项目和参与各方的交流和沟通环境，大幅度地提高管理效率、施工质量;还可以打通与项目各方之间进行信息交流的壁垒，使得项目参与的各方都能够有机会做到及时沟通，对于突发性问题也能够有机会做到及时解决。
二、城市快速路改建工程智能建造应用
1.工程概况
济阳路快速化改建工程位于上海市浦东新区三林板块，自济阳路与华夏西路十字路口交汇处开始，至闵行区分界结束，长约3.2km（见图2）。本工程采用施工单位作为牵头人的一体化招标方式，让本公司在方案设计阶段就参与其中，提前介入施工筹划，为后续高质量快速施工打下坚实的基础。济阳路是浦东的交通要道，往来车辆不断；不但沿线老旧住宅众多，且施工红线紧邻居民楼；工程沿线涉及运营的轨道交通8号线与济阳路主线斜交，基础布置在8号线上下行线中间，桩基距离地铁8号线最近处仅3m；同时济阳路地下管道错综复杂，设有合流式污水箱涵、航油管、高压燃气管及其他重要市政管线。在建设施工的过程中，尽最大可能地降低施工对周围社区居民生活带来的不便，还要做到确保中环线、外环线这两条交通运输的主要动脉都不会被影响，密集的地下管线也给建设施工带来了许多困难。工程秉承“长筹划、短施工、高效率、低影响”理念，创新施工组织，革新施工工艺，积极引入数字化新技术，利用BIM、大数据、物联网等技术，打造精细管理模式，确保工程按期、保质完成。
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2.基于模型的设计方案比选应用
济阳路外环立交匝道多处为现浇组合梁，主梁是钢结构，两侧挑臂为现浇混凝土结构。由于现场施工条件的限制，在浇筑高架悬挑翼缘的时候，地面不封交，如果采用传统木模板施工，浇筑完成之后还要拆模板，从而很难保证地面上的交通安全。在这样的背景下，形成了用钢模板代替木模板的方案，将钢模板直接焊接在主梁上，浇筑完成后钢模板不用拆，这样就解决了施工安全问题，同时又将导致外观上与原始方案有所不同。方案修改之后美观上会不会受影响，这是在提出这个方案时的担忧，后期也需要展示修改后的外观效果来得到设计单位对这个方案的认可。在方案阶段用TEKLA对两种方案进行建模，然后用LumenRT添加环境并渲染，得到最终的效果图（见图3），为两种方案比选提供了有力的依据，有效提升项目总包与建设方的沟通决策效率。
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3.复杂立交节点区域三维交通组织筹划应用
济阳路外环立交的改建大体分三部分，四条地面匝道改为高架匝道；原两条涡轮式的高架匝道通过两条地面左转弯道路代替；将两条苜蓿叶式的高架匝道拆除，再新建两条涡轮式的高架匝道。这种大型立交的车流量非常大，施工过程中必须保持道路通行，整个交通组织过程相当复杂，光靠书面交底很难描叙清楚，采用三维交通组织模拟对整个过程进行动态讲解，达到了事半功倍的效果。依照交通组织方案，对外环立交以及周边区域的环境进行建模，结合改造工序，对整个交通组织过程进行精准的模拟演示（见图4），向相应的管理人员、施工人员及外来参观指导学习人员等进行可视化的三维交底，提升过程沟通效率，规避了立交改造筹划的相关漏洞。
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4.基于模型的预制拼装工艺应用
项目针对标准化预制拼装工艺，基于BIM三维可视化技术进行施工模拟与交底（见图5），有效促进施工人员对工艺工序的深度理解，加强工序质量控制，从而提高施工质量。
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实施过程中采用信息化手段和开发管理平台，实现各构件与相关信息（如检验批、监理报告、施工影像资料、物料信息等）关联，保证工程质量信息可追溯。利用BIM技术配合工厂生产，指导钢模板加工（见图6），提高模板制作精确度，从而提高预制构件生产质量，确保拼装精度要求。借助信息化手段，对预制构件生产方案、生产进度、出厂信息、安装信息等管理，实现预制构件全程跟踪。
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此外针对预制拼装的标准构件，采用基于BIM技术进行钢筋深化，预判钢筋排布情况（见图7），辅助现场有效决策预制工艺，减少预制厂钢筋绑扎返工量，提升工作效率。
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5.基于实景三维环境模型的T梁拆除工艺应用
（1）T型梁拆除施工内容
工程涉及部分老桥拆除更换施工，外环线内所需拆除的T梁位于辅道桥跨济阳路主线位置（见图8）。
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辅道桥T梁结构为2跨30m预应力钢筋混凝土T型梁，梁高1600mm，桥宽13m。三柱式盖梁，立柱为φ1200mm圆形柱，基础为φ800mm钻孔桩（见图9）。外线立交内共需拆除T梁2跨共12片，采用TJ160G步履式公路架桥机进行拆除，一次拆除一片。
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（2）T梁拆除施工模拟
辅道桥T梁周围的环境比较复杂，如果采用建模的方式来模拟周边环境，费时费力，而且很难模拟的准确。为了解决这一难点，将无人机拍摄、点云模型与BIM技术相结合，对整个T梁拆除过程进行模拟。首先通过无人机对T梁所在区域进行整体扫描，采集现状数据，形成三维点云模型。再基于TEKLA创建架桥机及T梁方案模型，利用SketchUp进行拖车模型创建，然后将三个模型在Navisworks中进行整合，用动图的形式模拟整个拆除过程（见图10），有效预判T梁架设方案的空间利用的有效性及施工安排的合理性。
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三、结语
本文针对城市快速路改建类工程的特点，结合济阳路快速化改建工程项目，对此类项目的数字化应用进行总结，介绍了一些应用点，通过BIM的广泛应用把建筑工程施工隐患彻底地消除在萌芽阶段，不但使得施工质量得到大幅度地提高，而且极大地提升了建设工程施工的安全性与效率。
参考文献：
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[3]王健等.BIM技术与城市快速路改造设计的融合应用研究[J].建设科技，2021(Z):75-78.
【作者简介】黄铃霞（1983.03-），女，汉族，湖北省黄梅县人，学士本科学历，上海公路桥梁（集团）有限公司工程师，主要研究方向：BIM在工程中的应用。