BIM技術(shù)在福州閩江長(zhǎng)門特大橋工程中的應(yīng)用

王飛

（重慶兩江新區(qū)龍興工業(yè)園建設(shè)投資公司，重慶401135）

BIM技術(shù)在福州閩江長(zhǎng)門特大橋工程中的應(yīng)用

王飛

（重慶兩江新區(qū)龍興工業(yè)園建設(shè)投資公司，重慶401135）

該文基于BIM（建筑信息模型）所包含的軟件及橋梁工程施工的特點(diǎn)，結(jié)合具體案例制作橋梁施工的仿真模擬，簡(jiǎn)要介紹了BIM的內(nèi)涵與特點(diǎn)，闡述了基于BIM的施工模擬理論來(lái)源與優(yōu)勢(shì)及BIM技術(shù)在福州閩江長(zhǎng)門特大橋工程中的應(yīng)用過(guò)程。該研究成果可應(yīng)用于土木工程管理、高校專業(yè)教學(xué)等多方領(lǐng)域，充分體現(xiàn)了BIM在工程項(xiàng)目中的巨大作用與價(jià)值。

BIM；全生命周期；施工仿真分析；精細(xì)化模型

0 引言

BIM（Building Information Modeling）即建筑信息模型，是一種面對(duì)建筑工程的全生命周期新型解決工具。自AUTODESK公司將BIM建筑引入我國(guó)以來(lái)，這一技術(shù)為越來(lái)越多的人所了解和掌握，許單位和部門都已成立自己的BIM技術(shù)中心或BIM技術(shù)小組，進(jìn)而引發(fā)了建筑行業(yè)全行業(yè)的信息革命[1]。隨著這場(chǎng)革命的進(jìn)行，與BIM技術(shù)相關(guān)的咨詢公司亦如雨后春筍般在全國(guó)各地相繼出現(xiàn)，他們不僅在建筑工程中改變著傳統(tǒng)的施工和管理方法，也在繼續(xù)挖掘BIM技術(shù)在建筑工程全生命周期中的應(yīng)用價(jià)值。利用這一技術(shù)或平臺(tái)，設(shè)計(jì)階段能夠?qū)崿F(xiàn)信息共享和協(xié)同設(shè)計(jì)，在施工階段，BIM可以與進(jìn)度計(jì)劃鏈接形成4D施工模型，可以加入現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)設(shè)施形成施工現(xiàn)場(chǎng)綜合管理模型輔助施工決策與現(xiàn)場(chǎng)管理，解決信息孤島問(wèn)題提高溝通效率[2]。

BIM模型在設(shè)計(jì)階段就已經(jīng)包含了建筑構(gòu)件的全部信息，隨著建筑工程的進(jìn)行，相關(guān)人員可以隨時(shí)查看建筑模型的全部信息且有源可溯[3]。我國(guó)國(guó)內(nèi)現(xiàn)階段建筑業(yè)項(xiàng)目管理主流模式還是以承包制為主，集約化運(yùn)營(yíng)難以實(shí)現(xiàn)。其根源就在于企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)集約化還無(wú)法及時(shí)有效地交流和傳達(dá)，隨著BIM的企業(yè)級(jí)項(xiàng)目管理系統(tǒng)的發(fā)展與國(guó)家的推廣，這一問(wèn)題將得以解決[4-5]。

1 基于BIM的施工仿真分析理論的來(lái)源與研究方法

BIM軟件主要分成三個(gè)部分：數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)層以及項(xiàng)目管理應(yīng)用。

該研究主要涉及BIM中的上述三項(xiàng)內(nèi)容。數(shù)據(jù)源主要是將BIM所需的信息從各種類型的工程文檔資料中提取出來(lái)；數(shù)據(jù)層主要是對(duì)BIM中的信息進(jìn)行管理，包括信息產(chǎn)生、交換等內(nèi)容；項(xiàng)目管理應(yīng)用是指對(duì)BIM中的模型進(jìn)行管理，使之能夠服務(wù)于實(shí)際施工，對(duì)項(xiàng)目的進(jìn)度管理等提供指導(dǎo)。在該案例中主要應(yīng)用到的BIM軟件有Autodesk Revit、Navisworks，以及Microsoft project、Lumion、Autodesk BIM 360 Glue等軟件。

其中Revit負(fù)責(zé)提供數(shù)據(jù)源，即設(shè)計(jì)施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境，建立模型并輸出文件。之后繼續(xù)用Revit對(duì)施工中的具體參數(shù)進(jìn)行儲(chǔ)存，同時(shí)應(yīng)用Microsoft project等工程管理軟件對(duì)施工進(jìn)度安排進(jìn)行編輯，提供數(shù)據(jù)層支持，建立WBS與Microsoft project的雙向鏈接，通過(guò)模型對(duì)施工進(jìn)度進(jìn)行查詢、調(diào)整和控制。最后用Navisworks進(jìn)行項(xiàng)目管理應(yīng)用，將Revit的輸出文件制作成施工過(guò)程4D動(dòng)畫。

2 BIM技術(shù)在福州閩江長(zhǎng)門特大橋施工過(guò)程中的應(yīng)用

該大橋全長(zhǎng)848m，橋跨布置為（35+44+66）m＋550m＋（66+ 44+35）m雙塔雙索面混合梁斜拉橋。邊跨琯頭側(cè)近塔支架高度從46.7m變化到58.4m，瑯岐側(cè)近塔跨支架從19.3m變化到57.6m，設(shè)計(jì)為了控制高支架在澆筑過(guò)程中傾覆的風(fēng)險(xiǎn)，自梁端開始箱梁分成14個(gè)施工段，每個(gè)施工段一次澆筑完成，縱向最大現(xiàn)澆段長(zhǎng)度16.45m，最大混凝土方量控制在1100m3以下，近塔第一根索區(qū)范圍內(nèi)由于支架較高劃分為兩個(gè)施工段，最小長(zhǎng)度為8.5m。施工段按自岸側(cè)至江側(cè)順序其長(zhǎng)度依次為15.41m、14m、14m、14.5m、14.55m、3.0m、16.45m、15m、15m、8.5m、7.95m、12.6m、8.5m，依次為H11，H0，H1’結(jié)合段，其中H6為邊跨合龍段。

根據(jù)已有圖紙建立revit索塔鋼筋混凝土模型如圖1。

索塔的下橫梁及H0梁段的BIM模型包括：鋼筋、預(yù)應(yīng)力筋、預(yù)埋件。下橫梁及H0梁段的鋼筋、預(yù)應(yīng)力較為密集，穿插較多，鋼筋型號(hào)多，施工復(fù)雜。通過(guò)精細(xì)化建模，按施工工藝和流程完整精確地還原模擬出施工模型。施工前利用施工三維模型圖，配合施工藍(lán)圖，可以非常方便地逐級(jí)進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)交底，并合理確定鋼筋和預(yù)應(yīng)力筋的安裝順序，避免由于施工原因?qū)е碌匿摻顭o(wú)法綁扎或者漏筋的現(xiàn)象。該部位橫、縱向預(yù)應(yīng)力立體交叉多，且必須預(yù)留與結(jié)合段及相鄰H1’梁段連接的預(yù)應(yīng)力管道，在三維模型圖的輔助下，能清晰表示各預(yù)應(yīng)力管道位置，確保預(yù)應(yīng)力管道對(duì)位的準(zhǔn)確性。對(duì)鋼筋與預(yù)應(yīng)力筋沖突部分，在三維模型中已經(jīng)及時(shí)反映，通過(guò)協(xié)調(diào)很方便將普通鋼筋位置進(jìn)行調(diào)整，如圖2。

圖2 鋼筋與預(yù)應(yīng)力筋三維模型

在建立了索塔的下橫梁及H0梁段的BIM模型的基礎(chǔ)上，制作了模擬索塔的下橫梁及H0梁段的施工過(guò)程漫游視頻，如圖3。

圖3 施工過(guò)程圖

該大橋?yàn)樗憾展探Y(jié)體系分兩層澆筑，盡量縮短兩層間的澆筑時(shí)間間隔，保證兩層澆筑混凝土的連接，盡量降低混凝土收縮帶來(lái)的不利影響，保證下橫梁及H0梁段的施工質(zhì)量，從而保證本橋的塔梁墩固結(jié)施工質(zhì)量。通過(guò)BIM模型施工模擬，從現(xiàn)場(chǎng)的施工指揮、管理到現(xiàn)場(chǎng)支模、綁扎、澆搗的一線工人，都明確了施工工藝和流程，從而大大提高工作效率，減少施工差錯(cuò)，節(jié)省大量的材料，縮短工期。

通過(guò)BIM軟件精細(xì)化建模，模型的細(xì)節(jié)表現(xiàn)非常精致準(zhǔn)確，完全可以通過(guò)BIM的可視化功能給現(xiàn)場(chǎng)施工和管理做到全面的展示。如預(yù)留孔道、預(yù)埋構(gòu)件的精確定位，尺寸精準(zhǔn)。梁內(nèi)的預(yù)應(yīng)力鋼束的預(yù)埋套筒完全按照設(shè)計(jì)圖紙尺寸對(duì)構(gòu)造做精準(zhǔn)建模，如套筒座板、錨墊板、螺旋筋等等。不僅對(duì)普通鋼筋，還對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼束錨下及定位鋼筋也都按設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行精準(zhǔn)建模，目的就是用來(lái)預(yù)演鋼筋排布，檢測(cè)碰撞，保證在正式施工前的方案都是可行和最優(yōu)的。

3 BIM技術(shù)在項(xiàng)目中其他方面的應(yīng)用

美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)協(xié)會(huì)（KIST）于2004年進(jìn)行了一次研究，目的是預(yù)估美國(guó)重要設(shè)施行業(yè)中的效率損失。該研究報(bào)告顯示，業(yè)主和運(yùn)營(yíng)商在運(yùn)維管理方面耗費(fèi)的成本幾乎占總成本的2/3，不難看出一幢建筑在其生命周期的費(fèi)用消耗中，絕大部分是發(fā)生在其使用階段，而職業(yè)化的運(yùn)維管理將會(huì)給業(yè)主和運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)極大的經(jīng)濟(jì)效益。

在橋梁建設(shè)完成后，BIM模型可以將該項(xiàng)目從立項(xiàng)開始到竣工的全部信息儲(chǔ)存在BIM模型中，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)分類和關(guān)聯(lián)，可以直接指向相對(duì)應(yīng)的構(gòu)件，同時(shí)還能儲(chǔ)存構(gòu)件的設(shè)備信息等，這就彌補(bǔ)傳統(tǒng)管理階段中的信息流失和手動(dòng)查找相關(guān)資料的弊端；BIM模型可視化的特點(diǎn)，不僅可以展示建筑的3D模型和構(gòu)件，更可以看到建筑項(xiàng)目中的設(shè)備部分，這部分內(nèi)容如電力系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)等在建筑項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程中逐漸被裝飾裝修內(nèi)容所隱藏，這就導(dǎo)致后期管理人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)維修時(shí)需要通過(guò)經(jīng)驗(yàn)和同CAD圖紙反復(fù)對(duì)比才能定位設(shè)備的尷尬，特別是在緊急情況下這種快速點(diǎn)位的優(yōu)勢(shì)就更加明顯；BIM模型的可模擬性在運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段可以協(xié)助管理人員定位和識(shí)別潛在的隱患，并且通過(guò)圖形界面準(zhǔn)確標(biāo)示其危險(xiǎn)發(fā)生的具體位置。BIM模型也可以對(duì)可能發(fā)生的緊急情況進(jìn)行模擬，比如消防疏散模擬等，幫助管理人員制定緊急疏散預(yù)案，模型中的空間信息可以用于識(shí)別疏散線路和環(huán)境危險(xiǎn)之間的隱藏關(guān)系，從而確保疏散人員的生命安全，降低損失。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在BIM技術(shù)快速發(fā)展和我國(guó)大力推廣BIM技術(shù)的大背景下，不論是建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、施工單位還是建筑項(xiàng)目最終的管理單位都需要學(xué)習(xí)并應(yīng)用BIM技術(shù)，了解BIM技術(shù)在橋梁工程、房建工程、公路工程等的設(shè)計(jì)理念與優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)考慮到建筑項(xiàng)目的全生命周期管理的重要性。在進(jìn)行建筑項(xiàng)目相關(guān)設(shè)計(jì)的時(shí)候一定要綜合考慮各方面的因素，這樣才可以使建筑物完全和自然融為一體，更加符合我國(guó)現(xiàn)階段綠色建筑的要求，最終使建筑項(xiàng)目的全生命周期管理盡早在我國(guó)的建筑行業(yè)得到推廣。

[1]尤文寬，鄭承紅，魏晨康，等.BIM技術(shù)在二次結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用[J].施工技術(shù)，2016（S1）：793-795.

[2]王朝陽(yáng)，劉星，張臣友.BIM技術(shù)在武漢中心項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)施工管理中的應(yīng)用[J].施工技術(shù)，2015（6）：40-45.

[3]柯臻瑋.BIM在市政工程管線設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].建材與裝飾，2016（8）：89-90.

[4]孫同謙，徐崢.BIM在市政管線綜合中的應(yīng)用[J].中國(guó)給水排水，2014（12）：77-79.

[5]沈亮峰.基于BIM技術(shù)的三維管線綜合設(shè)計(jì)在地鐵車站中的應(yīng)用[J].工業(yè)建筑，2013（6）：163-166，159.

責(zé)任編輯:孫蘇,李紅

Application of BIM Technology in Changjiang Gate Bridge of Fuzhou Minjiang River

With the software contained in BIM and the characteristics of bridge engineering construction,this paper introduces the connotation and characteristics of BIM(Building Information Model)combined with the simulation of practical bridge construction cases,and expounds the source and advantages of BIM-based construction simulation theories as well as the application process of BIM technology in Minjiang Changmen Bridge project in Fuzhou.The research fruits can be applied to civil engineering management,college professional teaching and other fields,fully embodying the significant effects and value of BIM in construction projects.

Minjiang Changmen Bridge project in Fuzhou;bridge construction and management;BIM

TU71

A

1671-9107（2017）09-0046-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2017.09.046

2017-04-27

王飛（1976-），男，重慶人，研究生，高級(jí)經(jīng)濟(jì)師，從事工程技術(shù)管理工作。