做到“零成本试错”，变被动管控为主动预警

纵观我国预应力混凝土桥梁建造和发展历程，早期建造的桥梁由于设计局限性、施工质量较差和养护不到位等原因，导致桥梁耐久性不足、安全性降低，大量投入的维修加固资源往往治标不治本。随着交通运输的不断发展，交通量剧增，频繁的超载现象容易引发老旧桥梁安全隐患，迫切需要拆除重建来满足日益增长的交通运输需求。同时，传统桥梁拆除技术存在一定的局限性，容易导致桥梁拆除施工状态不可控，一旦发生意外状况极易带来灾难性的后果。

针对上述问题，湖南省交通科学研究院有限公司研究团队提出基于BIM+技术，开展桥梁拆除工程专项施工方案和监控方案研究，通过全过程全空间预演、结构精细化力学行为分析、实时可视化施工监控、动态安全风险评估及老桥施工平台研发等，实现桥梁拆除工程全过程安全智能化、科学化管控，降低安全风险，做到“零成本试错”，变被动管控为主动预警，使桥梁拆除工程施工安全监控、风险评估发生质的飞跃。

案例背景

本案例为G60沪昆高速金鱼石（湘赣界）至醴陵段扩容工程（简称“金醴高速扩容工程”）潭水河大桥拆除工程。金醴高速扩容工程为沪昆国家高速公路湖南省境内最东的一段，项目路线总体呈东-西走向，起于金鱼石（湘赣界），顺接沪昆高速公路江西段，沿渌水向西布线，止于沪昆高速醴陵至娄底段扩容工程起点醴陵东枢纽互通。老路为双向四车道，项目采用八车道高速公路标准对老路进行改扩建，设计时速100km/h，路基宽度41m，路线全长7.169km。项目主要控制性工程潭水河大桥老桥上部结构为8×30m预应力混凝土简支变连续T梁，桥梁全幅宽26m，下部结构为肋板台和U台、双柱式桥墩。老桥综合评定等级为2类，处于“有轻微缺损，对桥梁使用功能无影响”状态。因通航要求，需拆除老桥第一联4×30m上下部结构，新建65m钢混组合梁一跨跨越桥下澄潭江通航水域。原有老桥一孔单幅为6片T梁，拆除部分共计48片T梁。

项目老桥现场图片

根据保通需要及施工组织设计，老桥拆除之前，左侧已新建了用于施工期间保通的B匝道桥，桥宽9.5m，桥梁内侧边缘与潭水河大桥老桥上部外侧边缘最小距离约11.3m，潭水河大桥老桥T梁拆除吊装时需考虑其与已建B匝道桥之间的空间干扰问题。

已建B匝道桥桥位

通过研究，老桥拆除方案如下：

1）总体拆除顺序

2）构件拆除顺序

3）T梁吊装拆除顺序

（1）纵向拆除顺序：第4跨→第1跨方向拆除。

（2）横向拆除顺序：由两侧向中央分隔带方向。

实施方案

3.1老桥拆除施工预演

根据项目图纸，创建待拆老桥、临近保通桥梁、吊车等BIM模型，利用BIM技术可视化高的优点，通过施工精细化模拟，进行老梁吊装过程碰撞检查，获取吊机站位安全范围，通过全过程全空间施工预演，发现施工过程中可能存在的安全风险，验证方案的可行性，辅助和保障施工安全、顺利进行。

3.2老桥拆除施工全过程监控

1）监测指标

根据项目特点，搭建基于BIM和传感设备的老桥拆除施工监测平台，通过数据实时监测，实时监测老桥拆除期间结构和施工设备的安全性，为施工安全提供保障。监测指标有：主梁应力、挠度、裂缝、施工环境（风速、雨雪天气）等。通过将监测数据与BIM模型自动映射，在监控平台和数字孪生平台中可查看各监测点位的实时应力、变形等数据、历史记录、变化走势，简化信息获取流程，为施工安全提供可视化监测平台。

老桥拆除施工过程监测指标

2）监测设备

（3）数据监测

根据监测方案和监测设备，项目研发了金醴高速潭水河大桥老桥拆除可视化智能监测平台，将现场物联设备和人工采集的数据传入到平台中进行实时展示。

施工监测平台

监测数据在数字孪生平台展示

3.3老桥拆除安全风险智能预警

依据数值分析、材料性能、规范标准、当前工况等逐个设定监测设备预警值，通过实时采集数据与预警值对比，建立红、黄、蓝三级预警体系，根据预警值的分级设定智能判断预警等级，通过平台或短信及时推送至相应人员，提供及时有效的安全保障。

预警指标设置

平台多级预警数据展示

安全预警流程

3.4老桥拆除施工过程动态风险评估

根据老桥拆除过程监测数据及施工现场情况，建立动态安全风险评判指标体系。利用层次分析法确定各评估指标在安全风险评判中的权重系数。在监控系统中内置安全风险评估算法模型，各监测指标设备实时监测值与不允许值和满意值进行自动对比计算，依据权重指标自动完成动态风险分值评判，智能评判安全风险等级，评估结果在平台中进行实时展现，平台根据安全风险等级推送相应风险控制措施。

老桥拆除动态风险智能评估

结论

本案例技术研发单位湖南省交通科学研究院有限公司，根据项目特点，基于BIM+技术，研发了一套老桥拆除施工智能安全管控系统，构建了一套老桥拆除施工过程智能监控方法，并研发形成了金醴高速潭水河大桥老桥拆除可视化智能监测平台。通过项目应用，验证了技术方案的可行性，可得出以下结论：

（1）通过BIM仿真模拟，可以直观精确地模拟施工过程中各构件、各施工器械之间的空间关系，极大方便了施工碰撞检查，通过施工预演，辅助发现施工过程中存在的安全风险，有利于降低安全风险，做到“零成本试错”。

（2）基于物理监测数据、BIM模型及其衍生的数字孪生模型所构建的安全管控体系，能够更高效地完成老桥拆除施工过程安全管控和安全风险评估工作。

（3）通过构建集物联监测、主动安全预警、动态安全风险评估于一体的智能安全管控体系，并研发老桥拆除可视化智能监测平台，能够有效解决老桥拆除施工全过程安全管控数据采集不连续、展示不直观、安全管控不及时、自动化程度低等问题，为类似工程施工提供借鉴。

作者简介：湖南省交通科学研究院有限公司，杨进、石云冈、钟卫