作者：重庆红岩村嘉陵江大桥项目技术部部长曾远
2019年7月，中建桥梁重庆红岩村嘉陵江大桥项目在桥梁杂志社《BIM视界》期刊发表题为《与传统相融的BIM模式——BIM施工项目管理在重庆红岩村嘉陵江大桥中的应用》的文章。文中深入探究了传统建筑思路与BIM技术的交融与碰撞，并以中建桥梁嘉陵江大桥项目BIM建设成果为例，提出了与传统相融打造BIM+IoT+智慧工地的现场施工管理新模式，论述了BIM技术在当前施工环境下的具体应用。
近日，《桥梁》杂志社又主办了BIM技术融合发展与应用问题研讨会暨太洪长江大桥、红岩村嘉陵江大桥施工现场参观活动 ，组织200多位业内同仁们共同参观红岩村嘉陵江大桥的BIM应用成果。施工现场由中建六局和重庆筑云科技共同做了BIM成果展示与汇报，包含BIM模型搭建、钢结构专项应用、数字化施工测量与三维扫描、无人机专项应用、基于BIM的数字建造平台、一体化智慧工地建设、BIM+智慧检测、全景远程巡检、BIMVR技术应用、二维码专项应用等，项目BIM实施的深度、广度、创新性及示范性受到与会人员一致好评。
【重庆红岩村嘉陵江大桥参观活动】
重庆红岩村嘉陵江大桥项目在施工过程中注重创新思路与实际建设的融合，积极总结施工经验，通过与重庆筑云科技咨询交流，取长补短，深入挖掘、理论升华，使BIM技术进一步应用到实际施工当中。
建设背景：
重庆红岩村嘉陵江大桥是主城快速路网中“三纵线”的重要组成部分，大桥起点位于江北区大石坝附近，跨越嘉陵江止于渝中区红岩村和滴水岩之间。大桥建成后，嘉陵江以北的渝北区、北部新区、江北区，嘉陵江以南的渝中区、高新区、九龙坡区、大渡口区，将被快速联系起来，形成一个整体，从而促进北部区域与中部区域的社会经济发展。
【红岩村嘉陵江大桥区位图】
工程概况：
红岩村嘉陵江大桥为国内最大跨度的公轨两用高低塔双索面斜拉桥，线路全长732m，桥跨布置为91.4+138.6+375+120+7.8，桥面为上下双层结构，上层为双向六车道城市快速路，下层中间为轨道交通，两侧为城市支路，是目前国内通行功能最全的市政桥梁。
【红岩村大桥总体布置图】
施工重难点：
1.大桥位于主城区，南北岸地势起伏较大且主墩位于嘉陵江航道内，原地面长期被水淹没，无既有场地可利用，整个现场施工场地极为狭窄。
【施工现场航拍图】
2.大桥跨越三条城市主干线及嘉陵江主航道，城区交通拥堵十分严重，工作日不允许占道施工，跨线施工防护设施施工难度大，水陆交通组织困难。
【红岩村嘉陵江大桥示意图】
3.A5桥台位于陡崖之上，基坑开挖深度达28m，开挖范围为重庆市危岩治理区，基坑临空面均为破碎岩石，陡崖下面紧邻城市干路，开挖安全风险极大。
【红岩村嘉陵江大桥示意图】
BIM实施概述：
在项目实施中，BIM实施流程包括几个阶段：规划及前置处理阶段、模型设计阶段、BIM+智慧工地、技术质量管理、安全文明管理、进度管理、成本及物资管理、应用阶段、后期成果输出。
BIM实施由中建BIM团队、项目部BIM工作小组和筑云科技BIM团队共同组成，以“实施落地、全员参与”为指导方针，除专职BIM团队外，现场质量、安全、技术等管理人员亦采用BIM技术辅助自身业务管理，实现BIM技术与项目管理融合落地。
在BIM实施标准方面，是以国家和地区标准为依据，编制红岩村大桥BIM实施方案,用以指导全流程的BIM实施工作。
BIM模型搭建：
1.BIM模型标准化
为了确保建模质量，在模型搭建前，筑云科技BIM团队以实施方案为基础，进行一系列标准化搭建工作，包括文件架构、建模方式、构件命名、成果交付等。在模型设计过程中，使用标准文件架构、标准化族库命名、标准化构件分类与命名。
2.BIM模型组织与拆分
整体模型设计则是采用以Revit和Tekla为核心的BIM建模软件，以此能做到建模过程可视化、参数化与程序化，模型设计成果展示采用重庆筑云科技的BIM数字建造平台。
3.参数化设计
为了做到快速建模的目的，红岩村大桥模型采用参数化设计。同时，在可视化程序设计中，应用dynamo+python等语言编程工具，完成构件参数化定位与参数化约束。
4.标准模型拆解
大桥整体模型设计分为桥墩类、桥塔类、桥台类、大桥支座类、钢桁梁节点类、索结构类、桥面系类与附属设施，共计七大类别。其中，一级构件200余类，二级组合构件150余类。钢结构模型采用TEKLA软件，对模型细部节点构件进行深化设计，指导钢构件的加工制作。
【桥模型拆分示意图】
钢结构专项应用：
大桥整体钢结构工程量达到26000吨，整个大桥钢结构部分深化设计、加工全过程采用BIM技术。钢结构制造前采用Revit进行模型深化并结合Tekla模型进行构件尺寸、形状、角度等关键连接节点的复核，提前发现原设计中存在的问题，用于指导施工的蓝图；板材下料采用CAM系统的数控切割机精切下料；设计专用的划线、组装、焊接、修整胎架；通过三维扫描技术完成相关节点的复合检查；通过上述一系列控制措施，保证了桥体的质量。
【大桥钢结构示意图】
数字化施工测量及三维扫描：
由于主塔整体高度方向及内部空腔呈变角度收缩。施工测量定位难度大，传统方式不能准确高效的实现坐标测量。基于BIM模型，将大桥整体定位坐标体系转换为重庆市独立坐标体系，在模型中实现任意位置任意节点的坐标测量，测量坐标效率提升80%以上，坐标精度控制到0.1mm。
施工中计划采用放线机器人进行精确放线，主塔施工完成后采用三维扫描搭建成桥点云模型，将BIM模型与点云模型自动对比，实现质量精确复核。
【三维扫描示意图】
无人机专项应用：
项目横跨嘉陵江，地势复杂，为了更好的规划场地布置，将BIM数据模型与实景倾斜摄影数据模型相叠合，实现精确布置施工场地及过程规划。
【BIM模型与倾斜摄影模型相叠合示意图】
在对岸A5桥台，存在大量的挖方，但该区域处于临崖区域，高差20余米，采用传统的测量方式不便于现场实际测量，运用倾斜摄影实景3D模型的方法模拟土石方开挖与回填，更直观有效地开展土石方的挖运分析与运算，做到土方平衡计算的精确化与精细化，节约解决争议的时间，对项目成本管控发挥重要作用。
【三维土方算量示意图】
【重庆红岩村嘉陵江大桥参观活动】
基于BIM的数字建造系统：
在该项目实施过程中，基于筑云数字建造平台定制研发的“红岩村嘉陵江大桥BIM管理系统”，以BIM模型为载体，整合项目工程管理数据、项目管理表单以及管理流程，利用PC端、大屏端以及移动端实现项目安全、质量、进度等日常管理工作的信息化。同时实现无缝连接项目智慧工地的硬件设备系统，如塔吊、升降机、视频监控、环境监测等，实现各系统的数据集成，做到项目管理的一体化。
【数字建造平台示意图】
【重庆红岩村嘉陵江大桥参观活动】
BIM+智慧工地：
1.智能预警
在模块之外建立了智能预警中心，对接项目中所有模块数据，建立智能预警中心。对数据进行相应分析，预测数据发展，对超过一定范围的数据进行预报预警，实现超前控制、实时控制。
【预警中心示意图】
2.环境监测
平台直接读取硬件感应器设备传来的数据，一旦有超限数据，即可进行报警联动，比如一旦监测到现场扬尘超标，则会自动联动雾炮进行喷射除尘，管理人员可以随时掌握现场环境情况。
【环境监测示意图】
3.GPS人员定位/ zigbee人员定位
项目空间跨度大，同时开工的作业面多，作业人员众多而分散，人员管控是一个难题，通过人员定位系统可以分别对室内和室外作业的人员进行位置管控。进入现场的人员只需佩戴带有定位芯片的安全帽或者胸卡，后台会自动根据GPS或zigbee定位技术传回的数据再结合平台中的BIM模型自动显示人员的实时位置，我们预设好安全作业范围，对于走出安全范围的人员进行自动警告提示并报告相关管理者，在安全帽或胸卡上还配有一键呼救及双向通话系统，方便作业人员在紧急情况下使用，通过对人员的实时监管杜绝一切安全事故的发生。
【GPS人员定位示意图】
【zigbee人员定位示意图】
【重庆红岩村嘉陵江大桥参观活动】
4.全景视频巡检/无人机巡检
由于项目现场环境复杂，工作面分散且达到风险系数高，管理控制的关键节点众多，传统的“人检”形式需要投入大量的管理人员定时定点对质量、安全、进度控制点进行现场巡查，巡查的结果需要通过层层传递才能被决策者看到，工作效率不高且风险系数上升，我们通过筑云的全景VR直播系统，只需让一个管理人员佩戴好全景直播设备，定期按规划好的巡检路线对项目的质量、安全、进度控制点进行一站式、全视角巡查，项目协作各方可以在任何地方实时查看到项目巡检的情况，如果错过了巡检直播时间，还可以随时调取全景视频进行回放。通过这种巡检方式，大大减轻了协作各方协同难度、提供了沟通即时性，而且相关控制点所暴露的问题可以永久性存档，为项目后续实施维护提供了真实资料保障。
【全景巡检示意图】
【无人机巡检示意图】
【重庆红岩村嘉陵江大桥参观活动】
5.BIM智慧工地+大屏看板系统
大屏看板系统通过平台移动端进行监测的情况。现场也布置了LED大屏看板，集成了大型设备监控、现场视频监控、环境监测及危大专项监测等，实时反馈现场情况，提升管控深度及广度。
【施工现场大屏看板】
BIM+智慧监测
1.施工监测
项目实施过程中需要大量的实时监测数据，仅仅用传统人工测量记录的方式已经无法满足要求，需要即使反馈、长久储存、快速定点查询。我们在需要重点监测的部位安装了相关的智能终端传感器，然后把传感器的数据直接传回管理平台，同时传统手工记录的数据也可以传回平台，这样整个项目建造过程中的数据都可以完整的保留在管理平台中，如果要分析相关部位任意阶段的数据，只需在平台中调用分析即可，如果数据有不符合预设阈值时，平台也会自动发起报警，提示相关责任人进行检查，结合平台中的BIM模型，管理人员不仅可以看到数据，还能看到对应数据所在的实际位置，方便快速找到报警位置，实现可视化监测。
【施工监测示意图】
2.AI施工行为识别
项目规模大，总包、专业分包、劳务分包人员众多，只通过安全员的人工监管有时很难做到全面安全管理，现在我们通过平台的AI（人工智能）识别系统，在现场出入口等关键位置布置智能摄像头，配合AI识别算法，对现场实时监测，系统可以自动判别出人的不安全行为或环境的不安全因素，例如人员安全帽佩戴，反光背心的穿戴，火焰的识别，人员抽烟等，做出即时报警，并推动相关安全负责人，做到安全责任到人，不放过任何一个安全隐患，并能记录相应的报警信息，便于后期对人员现场操作行为的精细化管理。
【AI施工行为识别示意图】
【重庆红岩村嘉陵江大桥参观活动】
BIMVR技术应用
1.BIMVR虚拟建造
项目实施过程中不断用虚拟建造的方式对项目进行实时动态模拟，优化进度计划，实现项目进度的可视化动态管控。
针对技术重点部位，采用BIMVR虚拟建造方式，提前预演施工过程，评估施工方案可行性，发现技术问题，提出解决方案。
【BIMVR虚拟建造示意图】
2.BIMVR安全体验
本项目搭建BIMVR虚拟建造体验环境及VR安全教育环境。以BIM模型为数据基础，无缝转换到VR环境中，体验项目设计情况，进行复杂工艺VR交底，动态查看整个施工建造周期的策划情况，实现“身临其境”的体验及感受。为配合现场安全教育，搭建包含起重机倒塌、高空坠落、物体打击、触电等安全体验，提升工人上岗安全培训及安全教育效果。
【BIMVR安全体验示意图】
【重庆红岩村嘉陵江大桥参观活动】
二维码专项应用
本项目建立红岩村大桥统一二维码系统。通过扫描主塔二维码，查看主塔BIM模型、施工方案及BIM模拟等信息，实现施工构件信息的一体化集成。
针对施工方案、施工技术交底、安全方案、应急方案等采用二维码进行信息集成，通过手机扫描二维码可直接查看对应方案，实现便捷化查看，提升方案的落地性。
