BIM案例：BIM技术在城市旧桥顶升过程中的应用

在城市高速发展的进程中，部分现有道路桥梁已不能满足大负荷的交通使用要求。对自身结构状况良好的桥梁，在改造过程中采用安全可靠、经济可行的顶升技术，可以在不用拆除重建、不大改动主体结构的前提下使旧桥满足整体规划和使用要求。

BIM技术以其信息的完整性和模型的可视化优势，提前模拟施工，更好的辅助设计和施工人员准确掌握施工过程中的要点及关键环节。将BIM技术应用在城市旧桥顶升过程中，妥善做好技术组织的安排，有效保证工程的施工规范性，全面提高工程的施工效果。

1工程概况

西南二环立交项目（一期）为西安市PPP项目，工程范围为南二环（桃园路/高新四路）至南二环（劳动路/高新路）。主线桥桥梁NEH32#墩至NEH39#墩为旧桥无损顶升再利用施工方法，共2联7跨，总长177.52米；其中单幅匝道桥面宽度为8米，顶升面积为1420，顶升高度为0-4.905mm。

2BIM技术应用

2.1BIM技术应用思路

收集和整理针对该项目旧桥顶升BIM技术应用的各项资料，如施工图纸等，用于施工建模，对施工资源进行分析，并通过模型的三维创建，在应用中进行分析处理，对施工模型进行细化，输出技术方案报告，为施工提供依据。

2.2模型搭建及技术交底

通过高精度Revit模型，辅助专项方案编制，并在专家论证会上更直观地描述工艺方法，使得设计意图及施工方案能被更好的传达及理解。

利用BIM建模分析支撑体系钢结构的数量、规格尺寸、排列安装以及千斤顶的数量和规格等，用于技术交底。

图1顶升模型

2.3全过程模拟指导施工

2.3.1施工前准备

确定项目组成员、制定劳动力计划、设备调配及进场计划、材料供应计划、进度计划、钢构件加工计划、编制施工组织设计、编制顶升检查和验收表格，布置顶升监测点等。调查伸缩缝位置梁缝宽度能否满足顶升和顶升完成后伸缩缝安装要求。

2.2.2承台基础改造施工

（1）结合钢立柱着力点位置，对既有的承台基础进行分析，根据需要决定是否扩大承台尺寸。

（2）在既有承台顶面通过植筋、现场浇筑的方式设置高度为30cm的垫层，作为顶升的下反力基础。

图2承台基础模型

2.2.3顶升钢支撑托架体系组装

顶升钢支撑托架体系的主要作用是承担上部结构桥梁的重量。要保证支撑体系有足够承载力、刚度及稳定性，保证梁体在顶升过程中托架体系本身状态不变，同时保证梁体在顶升过程中的受力状态不变。由基础分配梁、竖向支撑体系、顶部分配梁（盖梁底钢梁）组成。

图3顶升钢支撑托架体系

2.2.4桥面断开并设置限位装置

为保证顶升过程中梁体的正确姿态和位置，避免偏移，施工前，将原桥面断开并设置限位装置。

图4限位装置设置

2.2.5顶升系统安装

选用转动范围为5°的球头千斤顶，每个墩台对称布置四个主动千斤顶和四个联动千斤顶。

图5顶升系统安装

2.2.6监测装置及液压系统布置

在每个桥墩位置，横桥向左右对称布置两个监控点。每个监控点均设一台拉线传感器，位移同步精度控制在1mm。拉线传感器上侧固定在梁体上，下侧固定在原墩台上，通过信号线将位移量传递到控制电脑上。

2.2.7顶升系统调试

整体顶升系统安装完成后进行保压试验。按计算荷载的90％加压，进行油缸的保压试验5小时。保压完成后，检查整个顶升系统的工作情况。

2.2.8墩柱切割

切割采用液压金刚石链锯，切割位置在承台顶以上50cm高度位置。

图6墩柱切割

2.2.9试顶升

试顶升高度为10mm。首先加载至理论顶升力的80％，再缓慢加载，直至墩柱各点已经分离，最后顶升到10mm垂直位移。停机10分钟后检查顶升支架有无变形，加载点有无局部破坏。合格后进行正式顶升。

2.2.10正式顶升

工序一：主动千斤顶、联动千斤顶共同顶升；

模型交底 现场施工

图7工序一模型与现场施工对比

工序二：主动千斤顶顶升保压，联动千斤顶回油、底部安装钢垫块；

模型交底 现场施工

图8工序二模型与现场施工对比

工序三：联动千斤顶顶升保压，主动千斤顶回油、底部安装钢垫块。

模型交底 现场施工

图9工序三模型与现场施工对比

2.2.11墩柱接高

用空压机对墩柱截面进行凿除，上下各凿成锥型，露出原有钢筋（保证主筋长度不少于6倍钢筋直径）。采用与原立柱同规格等数量的竖向主筋和箍筋加高墩柱钢筋，连接采用机械套筒。为了保证砼的顺利浇筑，模板上口高出上段墩柱10cm以上，并在侧面留有砼下料口和振捣口。连接立柱的混凝土采用与原墩柱同强度等级的缓凝、微膨胀混凝土，在混凝土浇筑过程中应缓慢放料，并分层浇捣，确保混凝土的密实性。

2.2.12更换支座

利用原桥墩盖梁作为顶升的反力基础，采用低高度串联千斤顶完成整孔桥梁同步顶升。顶升到位后，千斤顶保压，取出旧支座，清理支座周围杂物，更换新支座并增加楔形钢板。

2.2.13拆除支撑系统

整个支座更换完成及接高墩柱的强度达到100%后，拆除支撑体系，进行桥面翻新，清扫现场，施工完毕。

3BIM技术应用价值分析

运用BIM辅助手段，模拟顶升过程，进行技术交底，对关键步骤及工序进行把控，实现了旧桥无损再利用的目的。解决了现场施工占地、节能降噪、交通拥堵、环境保护等城市建设中的突出尖锐矛盾，最终使得旧桥利用率达到90%以上，节约投资30%左右，节约工期70%左右。同时，基于BIM技术的城市旧桥无损改造再利用施工技术获得2019年度陕西省建设工程科学技术进步奖一等奖，获得陕西省省级工法一项。

文：李旭升 刘玲玉 孙佳宁 西安建工市政交通集团有限公司

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