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摘要：結合BIM技術在宜昌伍家崗長江大橋隧道錨施工中的應用實例，對BIM技術在隧道式錨碇施工中的應用進行了探索和實踐。實踐證明，BIM技術的應用節約了施工成本，可為BIM技術在隧道錨施工中的具體應用提供借鑒。

關鍵詞：隧道錨；BIM技術；深化設計；懸索橋

隨著交通基礎項目相繼開工建設，懸索橋擁有用料省、自重輕、應對地形和地質條件復雜能力強等特點，在各種體系橋梁中優勢逐漸凸顯，受到越來越多建設者青睞。錨碇主要有巖錨、隧道錨和重力錨等3種形式，巖錨對地層要求最高，隧道錨次之，重力錨要求最低。相對于重力錨，隧道錨能較好地利用錨址區的地質條件，具有環境擾動小（僅為重力錨的20%～25%）、工程量少（僅為重力錨的20%～25%)、投資低（僅為重力錨的30%～35%）的特點，在保護自然環境和提高工程建設效率等方面具有明顯優勢。隧道錨將主纜中的拉力直接傳遞給周圍山體的基巖，因而要求橋位處必須有良好的地質條件。因其傳力機理，受力條件、開挖施工要求高等特點，導致隧道錨施工成為懸索橋施工的難點和重點之一。

1工程概況

宜昌伍家崗長江大橋項目是構建宜昌“三縱五橫”快速骨架路網的重要控制性工程，對拓展城市空間、提升綜合交通樞紐城市地位具有重要意義。其中，主橋為單跨1160m雙塔鋼箱梁懸索橋，分南、北岸兩側，北側為隧道錨式錨碇（簡稱隧道錨）。隧道錨主要由洞口、前錨室、錨塞體及后錨室等部分組成。隧道錨軸線長度（理論散索點距離錨室底部長度）90m，距離設計路面的最大埋深為80m，錨塞體設置于微風化巖層。錨體軸線的傾斜角度為40°，前錨面尺寸為9.04m×11.44m，后錨面尺寸為16m×20m，上下游隧道錨中心距離37.50m，最小凈距為23.42m。懸索橋每根主纜由85股127絲和6股91絲索股組成，主纜索股在隧道錨散索鞍散開后，通過拉桿、錨固連接器連接到預應力鋼絞線上，通過預應力將索股拉力傳遞到錨體混凝土。本項目隧道錨結構凸出（圖1），工藝流程復雜，技術難度大，管理要求高，給施工帶來不小的困難。具體歸納如下：1）隧道隧洞口斷面尺寸較小，機械材料轉運以及出渣困難。2）施工工況復雜，管理難度大。3）隧道錨錨體呈前小后大楔形結構，傾角大、洞口小，二次襯砌施工難度大。4）錨固系統作為主纜索股將拉力傳遞至錨體混凝土的關鍵結構，其預應力管道定位、安裝精度高。本工程隧道錨為城區淺埋軟巖隧道錨，如何盡可能采用新技術、新工藝降低成本消耗水平，保障施工質量，加強施工管理，精心組織施工生產是隧道錨施工中亟需解決的難題。bim技術主要應用在房建相關領域，特別是在歐洲發展已近成熟，但對于我國來說，BIM技術在橋梁方面的應用仍處于初級階段[1-9]。BIM理念的引入，給建設領域項目管理注入了新的活力，也受到施工單位的高度重視。

2項目BIM應用

項目中BIM技術在隧道錨的應用內容主要包括4個方面：施工方案模擬、施工場地布置、方案深化設計、預應力管道坐標定位復核。下面分別對這4個方面的BIM應用的方法進行探討。

2.1施工方案模擬

隧道錨施工因其結構特性，施工技術難度大，工藝流程復雜。傳統技術交底以二維圖紙和規范為主。這種方式難以體現施工過程中的技術難點與工藝，從而影響施工進度、施工安全和施工質量。通過BIM模型結合施工工序對隧道錨土方開挖及出渣、二次襯砌施工、隧道錨大體積混凝土施工等重點工況進行三維模擬施工（圖2）。通過模擬施工，對施工工序間的合理性進行驗證，將復雜工序簡單化、可視化，幫助現場施工人員理解施工方案，避免對圖紙及技術方案的錯誤理解從而造成的錯誤施工，節省看圖時間，提高溝通效率，確保工序準確有序地開展。

2.2施工場地布置

本項目隧道錨地處丘陵地帶，南側緊臨城市快速路不足40m，因此，合理布置施工場地是施工準備階段的重要內容。因此，在隧道錨山體三維彈塑性有限元數值模型的基礎上，建立BIM三維場布模型，直觀形象地展示施工場地的布置，架設出渣卸車平臺，科學規劃渣土車及施工車輛出入路徑，合理布置現場材料堆場及加工區域，降低材料運輸和起吊費用。使用場布三維BIM模型能形象直觀模擬土方出渣運渣、材料等進出場、起吊過程及運輸的空間需求等，真實反映項目周邊情況，合理布置場地（圖3）。

2.3方案深化設計

本項目隧道錨軸線與水平線夾角為40°，整個隧洞呈傾斜結構，由于截面連續變化，且安排在主纜索股架設完成后實施隧道錨二次襯砌，主纜在隧道錨中呈發散狀布置，二次襯砌施工無法采用傳統的隧道臺車，支架采用扣件式腳手架方案，支架搭設易和發散的主纜索股相沖突。相較常規的AutoCAD軟件無法準確定位支架在變截面桿件位置且整體可視性差，工作效率低，安全隱患大。項目通過BIM技術搭建支架模型，借助Revit輸出準確施工圖紙，綜合分析調整支架間距，橫向間距、步距并根據主纜形狀呈發散狀布置，支架搭設橫向間距最大160cm，步距最大為140cm。支架從前錨面逐漸向洞口方向搭設，軸向橫桿支撐在掌子面。在縱向合理搭設剪刀撐，每道剪刀撐寬度不小于4跨，斜桿與地面傾角在45°～60°之間，利用BIM技術提出AutodeskRevit輸出準確施工圖紙[4]，相較于傳統CAD出圖節省繪圖時間50%（圖4、圖5）。后期通過可視化技術交底，有助于現場施工人員對支架搭設全過程充分了解，確保支架整體安全性。

2.4坐標定位復核

隧道錨錨塞體段軸線長度45m，錨固系統由索股錨固連接構造和預應力鋼束錨固構造組成。預應力鋼束錨固構造由管道、預應力鋼絞線及錨具、后錨面處錨頭防護罩等組成。因隧道錨空間較狹窄，預應力定位鋼架每一排角鋼長度都不一樣長[9]，故定位鋼架拼裝及坐標定位計算難度大、坐標復核任務重。通過BIM模型提取每段定位鋼架、預應力錨墊板的坐標，與測量人員計算出的測量數據復核，使得測量數據準確（圖6）。為了將在錨固系統預應力管道的累積誤差控制在允許范圍內，在定位鋼架施工過程中，預應力管道按照“分節支撐、分段接管、實時監控”的要求，預應力管道及定位支架在洞外根據尺寸精確下料，全站儀現場精確定位，提高了錨固系統線性控制能力和施工精確度，確保項目施工安全有序進行（圖7）。

3BIM技術帶給錨碇專項施工的革新

目前我國BIM技術在市政橋梁工程領域得到越來越多的應用，但是在錨碇專項施工的應用較少，具體表現為：缺少標準的項目級實施方法和體系，以及BIM在錨碇專項施工中應用的系統解決方案。總結本項目BIM技術在隧道錨專項施工中的應用經驗，具體可包含以下幾點。

3.1方案評審的直觀性

基于BIM技術在錨碇施工中的應用，可讓業主在方案評審階段更加直觀地感受工程相關數據分析及完工后的效果，加快了評審速度。

3.2更加準確的工程造價

基于BIM模型的工料計算相比基于2D圖紙的預算更加準確，由計算機出圖完成，且節省了大量時間。用BIM軟件來統計工程量可以減少人工統計的失誤，合理安排材料的采購，縮短工期、降低了工程成本[2]。

3.3有助于錨碇施工技術的創新性與先進性

作為當今建筑業最具前瞻性的技術之一，BIM技術用可視的數字模型串聯起設計、建造和運營全過程。BIM技術所提供的信息共享交互平臺能使早期參與方案設計的各個協作方進行互相經驗探討、信息協調，實現項目創新性與先進性。

3.4有助于施工質量的管控

橋梁工程項目的施工建設中，最為核心的無疑還是施工質量，而在這種施工質量的管理和控制中，同樣能夠運用BIM技術進行有效的優化。從目前國內BIM技術在工程項目建設中的應用情況看，BIM技術發揮較大的實際應用價值點是施工階段[3]。BIM技術在施工質量管理中的應用主要就是為了能夠較好地提升其管理的全面性和可靠性，基于信息模型的呈現優化對于整個施工操作流程的控制和審查，從而也就能夠最大程度上提升其施工質量的控制力度效果，為工程施工帶來了可觀的社會效益和經濟效益[8]。

4結語

隨著BIM技術的發展，BIM技術在施工中的應用彰顯巨大的優勢[6]。基于BIM技術在橋梁工程中的應用為新時期的項目管理提供了新的思路，已經在全國許多大型橋梁建設項目中進行BIM技術應用的工程實踐[7]，促進了施工過程中信息的共享與傳遞。宜昌伍家崗長江大橋在隧道錨施工階段應用BIM技術，通過施工方案模擬和BIM協同平臺的應用，解決了現場施工中碰到的問題，有效指導了項目的施工，取得了良好的效果。

參考文獻

[1]楊永清,張琳.BIM技術在某懸索橋錨錠施工中的應用[J].四川建筑,2019,39(3):209-211.

[2]金紹武,李紅,楊愷.BIM技術在楊泗港長江大橋錨碇工程中的應用[J].湖北工業大學學報,2016,31(5):84-87.

[3]蔣鋒.世博B片區地下空間連通道施工中的BIM應用[J].建筑施工,2016,38(5):644-645.

[4]宋冰,卞佳,張巖.BIM技術在海外懸索橋施工中的應用[J].公路交通科技,2018,35(增刊1):22-28.

[5]劉輝.宜昌市伍家崗長江大橋橋塔施工全面展開[J].世界橋梁,2017,45(2):95-96.

[6]王萬里.BIM技術在隧道與地下工程中的應用研究[J].工程技術與應用,2019,4(15):51-52.

[7]胡杰.BIM技術在橋梁施工設計中的應用探索[J].鐵路技術創新,2014(2):63-67.

[8]陸小飛.懸索橋隧道錨開挖施工技術的思考[J].交通世界,2018(24):98-99.

[9]黎訓國,汪麗君,盧磊,等.山區懸索橋超大隧道錨施工工藝[J].公路,2017,62(5):111-115.

作者：龔磊 羅實 熊飛中 單位：建三局第三建設工程有限責任公司