關(guān)于BIM 技術(shù)在道路橋梁施工管理中的應(yīng)用研究

于明江

（北京中交通達(dá)路橋工程有限公司， 北京 100102）

1 道路橋梁工程施工難點(diǎn)分析

1.1 工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域涉及面廣

建設(shè)道路和橋梁工程根據(jù)所處的復(fù)雜環(huán)境和不同的工程設(shè)計(jì)而需要運(yùn)用到多項(xiàng)領(lǐng)域中的技術(shù)，比如水下環(huán)境、隧道設(shè)計(jì)、鋼纜斜拉式橋梁設(shè)計(jì)，都需要不同領(lǐng)域的工程技術(shù)支持，而多種多樣的環(huán)境和復(fù)雜的設(shè)計(jì)又讓施工的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和材料的標(biāo)準(zhǔn)難以統(tǒng)一。

1.2 施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境因素的不可控性

橋梁及道路工程的覆蓋距離長(zhǎng)，極易遇到一些惡劣的施工環(huán)境如易滑坡土質(zhì)、凍土基、軟泥基等難以施工的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，另外施工環(huán)境多是空曠的露天場(chǎng)所。施工場(chǎng)景的濕度、溫度、以及沙塵都是對(duì)施工不利的不可控因素。即使是在相同的工藝和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的情況下，也很難對(duì)施工進(jìn)行統(tǒng)一的組織。

2 BIM 三維施工模型對(duì)施工的優(yōu)化

BIM 是設(shè)計(jì)師通過(guò)3D 建模技術(shù)來(lái)對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行建模。在立體的模型中，每一個(gè)角度都可以被查看。所有未來(lái)施工過(guò)程中可能產(chǎn)生的配件沖突都可以很好的展示以便排除檢測(cè)。

2.1 多角度可視化

通過(guò)立體建模技術(shù)能夠預(yù)見(jiàn)尚未出現(xiàn)的事物，有助于加強(qiáng)構(gòu)件和整體之間的聯(lián)系。利于獲得施工人員的反饋。還能分層、分步驟的展示整個(gè)建造過(guò)程。更有利于進(jìn)行預(yù)算評(píng)估。全方位的效果展示也更利于施工中的溝通與策劃。

2.2 多方協(xié)調(diào)合作

隨著工程的進(jìn)展，整體進(jìn)度的持續(xù)深化，對(duì)各專(zhuān)業(yè)各領(lǐng)域的工作合作要求也逐漸提高，立體的數(shù)字信息更有利于施工人員的多方協(xié)作。通過(guò)共享個(gè)整合多人項(xiàng)目中的信息，使整個(gè)工程進(jìn)度更容易協(xié)調(diào)安排，避免施工進(jìn)度上的沖突。

2.3 高擬真度的數(shù)據(jù)模型

BIM 除了能對(duì)工程造型上的視覺(jué)幾何造型外形上的模擬以外，還能夠?qū)ζ涔δ堋?gòu)件的機(jī)械強(qiáng)度、力學(xué)性能等進(jìn)行模擬，通過(guò)這種數(shù)字信息技術(shù)不僅可以對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的步驟和操作流程進(jìn)行模擬，還能夠合理地制定操作方案，并通過(guò)模擬可能出現(xiàn)的情況來(lái)制定應(yīng)對(duì)的方式。

2.4 參數(shù)模擬的多元化

通過(guò)BIM 數(shù)字建?？梢躁P(guān)聯(lián)草圖中的各項(xiàng)圖元，牽一發(fā)而動(dòng)全身，當(dāng)某一個(gè)參數(shù)被修改后整體模型都可以做出相應(yīng)的調(diào)整來(lái)優(yōu)化模型。而且隨時(shí)可以通過(guò)數(shù)據(jù)模型來(lái)輸出多視角的平面圖紙。在可視化環(huán)境下進(jìn)行重新修改調(diào)整可以避免很多尚未發(fā)生的問(wèn)題。

3 BIM 數(shù)字模型技術(shù)在工程中實(shí)用的價(jià)值

3.1 BIM 技術(shù)在工程流程中的價(jià)值

橋梁的施工是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，隨著進(jìn)度的不斷地推進(jìn)，工程復(fù)雜程度等也在不斷提升，管理的難度也隨之增加。通過(guò)立體可視的BIM 模型，按照工作的流程順序進(jìn)行分析。例如施工前的各項(xiàng)深化檢驗(yàn)，模擬建造進(jìn)度，以及工程成品在應(yīng)對(duì)極限條件如自然災(zāi)害時(shí)的表現(xiàn)等。將整個(gè)工程的數(shù)據(jù)信息都整合化、平臺(tái)化，就可以對(duì)可能出現(xiàn)的問(wèn)題來(lái)制定合理的應(yīng)對(duì)措施，從而提高工作效率和應(yīng)急能力。

3.2 BIM 技術(shù)在施工前的應(yīng)用

通過(guò)三維模型我們可以在施工前進(jìn)行各項(xiàng)可視化演算，例如碰撞試驗(yàn)，從而對(duì)施工方案進(jìn)行優(yōu)化。過(guò)去的圖紙施工方案中不同領(lǐng)域的工程隊(duì)之間互不干擾，而通過(guò)BIM 技術(shù)我們可以提前發(fā)現(xiàn)可能發(fā)生的沖突問(wèn)題.。BIM 數(shù)字模型中每一個(gè)部件都有其對(duì)應(yīng)的數(shù)字信息來(lái)指代。使用數(shù)字信息進(jìn)行演算實(shí)驗(yàn)將會(huì)使預(yù)算大大減少。數(shù)字模型還可以對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評(píng)估，提供準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)報(bào)告，然后對(duì)演算中的錯(cuò)誤進(jìn)行修改，對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化?？梢杂?jì)算工程模型在實(shí)際運(yùn)用中如車(chē)流量、承載能力等進(jìn)行評(píng)估，從而計(jì)算出其他的性能數(shù)據(jù)。通過(guò)大量的預(yù)演計(jì)算來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出，為工程質(zhì)量提供保障。

3.3 在工程項(xiàng)目施工中BIM 的應(yīng)用

通過(guò)BIM 技術(shù)建模我們可以量化其體積參數(shù)（空間參數(shù)）、時(shí)間參數(shù)并能預(yù)估出預(yù)算參數(shù)，通過(guò)這些參數(shù)我們可以更容易地對(duì)工程的進(jìn)度和質(zhì)量進(jìn)行把控，能更好的控制預(yù)算流量。提高管理的效率節(jié)約時(shí)間和預(yù)算成本。

橋梁和道路項(xiàng)目的性質(zhì)特殊，工程的質(zhì)量、安全系數(shù)是硬性要求，需要嚴(yán)格的把關(guān)控制，國(guó)內(nèi)目前大多數(shù)工程項(xiàng)目依然使用工程計(jì)劃作圖編制進(jìn)度，通過(guò)數(shù)字和文字標(biāo)注說(shuō)明，可是這種方式依然很難讓施工人員直觀地了解到工程進(jìn)度以及各部件的組合形式構(gòu)成關(guān)系。而B(niǎo)IM 工程模型則可以通過(guò)綜合數(shù)據(jù)框架，模擬施工進(jìn)程從而在成本、材料、資源等方面進(jìn)行規(guī)劃和調(diào)整。優(yōu)化工程的進(jìn)度細(xì)節(jié)。

3.4 BIM 技術(shù)在施工后的應(yīng)用

在道路和橋梁工程中，安全是最重要的一條。然而為了節(jié)約施工成本，很多情況下我國(guó)的施工單位會(huì)忽視工程后期的質(zhì)量監(jiān)測(cè)和管理。如果應(yīng)用了BIM 模型技術(shù)就可以通過(guò)立體數(shù)字模型來(lái)監(jiān)督驗(yàn)收信息，做到實(shí)時(shí)將信息反饋給互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。每個(gè)工程項(xiàng)目及其構(gòu)件都有其獨(dú)特的身份代碼，所以驗(yàn)收階段的質(zhì)檢和抽檢過(guò)程將會(huì)得到監(jiān)督，質(zhì)檢水平將會(huì)被嚴(yán)格控制。

4 BIM 技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的案例

4.1 案例概況

某道路橋梁施工項(xiàng)目處華北地區(qū)平原地帶，城鎮(zhèn)人口密集分部，亞熱帶季風(fēng)氣候，高速公路橋梁工程，全橋長(zhǎng)540M，寬度采用雙向六車(chē)道的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，5.5米長(zhǎng)通行凈空，預(yù)應(yīng)力箱梁是由鋼筋混凝土組成，橋墩采用柱式結(jié)構(gòu)。

4.2 根據(jù)BIM 技術(shù)進(jìn)行布置優(yōu)化

通過(guò)BIM 三維設(shè)計(jì)圖紙，將整個(gè)工程分別拆解成組、單個(gè)組成部件、部件配筋等，然后再堆工程現(xiàn)場(chǎng)腳手架位置進(jìn)行布置設(shè)計(jì)，對(duì)梁的箱型結(jié)構(gòu)、橋墩的樁位等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，再輸出平面施工圖，所有的技術(shù)在可視化的情況下交接。然后結(jié)合周邊場(chǎng)地和場(chǎng)景環(huán)境，對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行規(guī)劃。按照梁的預(yù)制生產(chǎn)區(qū)、橋體位置、材料堆放區(qū)等進(jìn)行規(guī)劃，確定車(chē)輛進(jìn)出路線(xiàn)、以及緊急情況臨時(shí)水電方案。因?yàn)樵摌蛄旱脑O(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，在場(chǎng)地布置上我們也采用的簡(jiǎn)潔布置。

4.3 BIM 技術(shù)優(yōu)化管理和驗(yàn)收流程

基于BIM 技術(shù)體系我們將施工單位人員通過(guò)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域和施工流程劃分為三個(gè)等級(jí)：普通質(zhì)量把控級(jí)、重要質(zhì)量把控級(jí)、關(guān)鍵質(zhì)量把控級(jí)。

在驗(yàn)收環(huán)節(jié)中由工程設(shè)計(jì)單位、施工總承包商、工程業(yè)主和勘測(cè)部門(mén)、質(zhì)量監(jiān)測(cè)部門(mén)等對(duì)整體施工進(jìn)行分別評(píng)定，再綜合評(píng)定結(jié)果。

著重通過(guò)對(duì)重要質(zhì)量把控級(jí)和關(guān)鍵質(zhì)量把控級(jí)的工作成果進(jìn)行驗(yàn)收以便確保工程的安全性能。

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)歸納BIM 實(shí)體數(shù)字建模技術(shù)在道路橋梁工程項(xiàng)目中的可行性，結(jié)合實(shí)際案例驗(yàn)證其對(duì)施工重難點(diǎn)及實(shí)際效果的積極影響。通過(guò)立體空間模型的搭建對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行布置優(yōu)化，通過(guò)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)演算對(duì)工程進(jìn)度進(jìn)行模擬和評(píng)估。通過(guò)高精度的模型，逐漸深化設(shè)計(jì)方案，通過(guò)量化和細(xì)化數(shù)據(jù)模型來(lái)提高演算精確度，從而降低工程的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，對(duì)工程的安全、質(zhì)量、以及材料進(jìn)行把控，通過(guò)數(shù)據(jù)演算進(jìn)行各項(xiàng)破壞性和極限性能測(cè)試。從而節(jié)約工程成本。通過(guò)預(yù)算推演功能對(duì)可能出現(xiàn)的偏差和潛在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)警。對(duì)出現(xiàn)的偏差及時(shí)作出調(diào)整，實(shí)現(xiàn)施工過(guò)程精細(xì)化管理； 通過(guò)施工后在質(zhì)量驗(yàn)收、災(zāi)害應(yīng)急中應(yīng)用 BIM 技術(shù)，可以加強(qiáng)質(zhì)檢的全面性、規(guī)范化，識(shí)別已發(fā)生或潛在的突發(fā)事件，迅速確定具體位置，及時(shí)處理應(yīng)急情況。