BIM技術(shù)在市政路橋施工中的應(yīng)用及難點(diǎn)分析

楊晟，弋朋濤，楊小航

（鄭州鐵路工程有限公司，鄭州 450000）

1 引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，尤其是BIM技術(shù)，為整個(gè)市政建設(shè)行業(yè)帶來(lái)了新的生機(jī)與活力。近些年來(lái)，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，人們生活水平隨之進(jìn)入了更高階段，因此對(duì)市政建設(shè)工程的施工也就提出了更多的要求。本文將從以上背景出發(fā)，重點(diǎn)分析BIM技術(shù)在市政路橋施工中的應(yīng)用及難點(diǎn)，以期為市政工程的信息化建設(shè)持續(xù)發(fā)展提供參考。

2 B I M技術(shù)的定義與優(yōu)勢(shì)

2.1 B I M技術(shù)的定義

BIM的全稱是Building Information Modeling，即建筑信息建模。BIM技術(shù)的實(shí)施基礎(chǔ)是三維數(shù)字技術(shù)，利用BIM建模軟件建立包含施工全周期所有工程信息的三維數(shù)字模型。現(xiàn)如今正是我國(guó)城市化建設(shè)大力發(fā)展的階段，BIM技術(shù)的應(yīng)用具有十分明顯的優(yōu)勢(shì)。

2.2 B I M技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

第一，設(shè)計(jì)意圖的表達(dá)更加明確。傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)在實(shí)施過(guò)程中往往會(huì)出現(xiàn)丟失重要數(shù)據(jù)的問(wèn)題，進(jìn)而將會(huì)對(duì)建筑設(shè)計(jì)的最終成果造成最直接的影響。相較而言，BIM技術(shù)通過(guò)建立一個(gè)三維數(shù)字化的信息模型來(lái)真實(shí)地反映工程完工之后的樣子，因此可有效展現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖。除此以外，BIM技術(shù)還可更加清楚地描述出市政工程設(shè)計(jì)中相對(duì)較為復(fù)雜的問(wèn)題，因此通過(guò)可視化的方式使得現(xiàn)場(chǎng)施工人員能夠更加清晰地理解設(shè)計(jì)意圖，方便作業(yè)層進(jìn)行施工。第二，分析和模擬能力更加強(qiáng)大。在施工準(zhǔn)備階段，BIM技術(shù)即可憑借強(qiáng)大的分析和模擬能力展現(xiàn)出工程完成后的樣子，然后再通過(guò)詳細(xì)地分析來(lái)改正并完善不足的地方。因此，施工人員可借助BIM技術(shù)及時(shí)發(fā)現(xiàn)工程存在的問(wèn)題與不足，及時(shí)與設(shè)計(jì)方進(jìn)行對(duì)接，進(jìn)而可避免問(wèn)題被遺漏或擴(kuò)大化，對(duì)于后續(xù)施工也有著重要意義。第三，協(xié)同能力更加精細(xì)化。規(guī)模的擴(kuò)大使得市政路橋工程建設(shè)的施工要求越來(lái)越高，施工圖紙也愈加復(fù)雜，因此這對(duì)技術(shù)人員之間的協(xié)同能力也就提出來(lái)更高的要求[1]。傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)只能解決低層次的協(xié)同問(wèn)題，而BIM技術(shù)則不僅可以實(shí)現(xiàn)單位之間的協(xié)同，還有助于實(shí)現(xiàn)不同分工部門之間的協(xié)同，進(jìn)而保證工程項(xiàng)目達(dá)到最好的社會(huì)效益。

3 B I M在市政路橋施工中的具體應(yīng)用

3.1 模型的可視化

3.1.1 方案優(yōu)化

在利用BIM模型可以將復(fù)雜結(jié)構(gòu)通過(guò)可視化的手段展現(xiàn)出來(lái)。通過(guò)這種可視化的手段能夠?qū)蛄航Y(jié)構(gòu)的三維模型與施工有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，對(duì)整個(gè)施工作業(yè)全過(guò)程進(jìn)行模擬，能有有效的核查現(xiàn)施工方案是夠合理，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行先期識(shí)別。通過(guò)模型的可視化，施工管理人員可以更加深入的參與到項(xiàng)目日常管理及整個(gè)施工周期每道復(fù)雜、關(guān)鍵工序的全過(guò)程，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)不合理結(jié)合錯(cuò)誤，進(jìn)而有效并及時(shí)的修改施工方案，在對(duì)整個(gè)PDCA循環(huán)管理能夠起到很大的幫助作用。

3.1.2 有效提高圖紙審核效率

在針對(duì)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，施工難度較大，相對(duì)空間內(nèi)要素角度的部位時(shí)（例如箱梁0#塊鋼筋布設(shè)，預(yù)應(yīng)力管道等），傳統(tǒng)的二維圖紙是通過(guò)“三視圖”的形式來(lái)告知施工人員其設(shè)計(jì)意圖，但部分結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜以及二維圖紙?jiān)趥鬟f設(shè)計(jì)信息中所存在的局限性使得工程師在發(fā)現(xiàn)圖紙存在問(wèn)題時(shí)具有較大的難度。因此，很多施工人員也就無(wú)法正確理解設(shè)計(jì)意圖，工程損失由此造成。在設(shè)計(jì)階段科學(xué)運(yùn)用BIM模型，不僅可幫助工程師更加直觀地理解設(shè)計(jì)意圖，還可將設(shè)計(jì)信息更為完整地傳遞給現(xiàn)場(chǎng)施工人員。對(duì)于工程設(shè)計(jì)中有可能出現(xiàn)的問(wèn)題，我們也可借助BIM技術(shù)預(yù)先發(fā)現(xiàn)并積極反饋，如此一來(lái)，審圖的效率準(zhǔn)確度即可得到極大的提升。此外，我們還可借助BIM模型建立起更為高效的溝通平臺(tái)，傳統(tǒng)溝通模式中的“邊干邊審”現(xiàn)象可得到有效解決，誤工、返工問(wèn)題隨之也可得到避免。

3.2 碰撞檢查深化設(shè)計(jì)

在進(jìn)行橋梁預(yù)應(yīng)力施工時(shí)，預(yù)應(yīng)力管道不可避免的會(huì)與鋼筋沖突，而傳統(tǒng)的二維圖紙無(wú)法表達(dá)出鋼筋與預(yù)應(yīng)力管道的碰撞情況，充分利用BIM技術(shù)強(qiáng)大的碰撞檢測(cè)優(yōu)勢(shì)，發(fā)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力管道與箱梁鋼筋會(huì)發(fā)生多處碰撞，利用碰撞BIM模型發(fā)現(xiàn)的碰撞點(diǎn)提前與設(shè)計(jì)單位溝通，提前優(yōu)化設(shè)計(jì)，確保預(yù)應(yīng)力波紋管道可正確通過(guò)。

3.3 地下管線的綜合施工效率的提高

道路區(qū)域內(nèi)，各個(gè)專業(yè)項(xiàng)目的垂直標(biāo)高和平面位置之間相互協(xié)調(diào)統(tǒng)一的工作稱之為管線綜合。我們?cè)谶M(jìn)行地下管線的綜合施工時(shí)，需充分利用現(xiàn)有管線的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、物探資料，并對(duì)各種管道的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，然后再借助BIM技術(shù)來(lái)三維模擬施工后的管道實(shí)際情況。

此外，BIM技術(shù)還具有精確定位的優(yōu)勢(shì)，因此我們可借助其高效定位管路位置以及預(yù)留孔洞的位置，以減少施工后期在管路施工中有可能會(huì)出現(xiàn)的施工難題。也就是說(shuō)，BIM技術(shù)在完成管道施工和動(dòng)態(tài)表達(dá)時(shí)可按照“集成設(shè)計(jì)-分析模擬”的實(shí)際工程情況進(jìn)行，進(jìn)而可從不同的專業(yè)角度來(lái)分析實(shí)際情況，并對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行分解[2]。長(zhǎng)期應(yīng)用實(shí)踐表明，BIM技術(shù)所得出的信息數(shù)據(jù)可做出更為科學(xué)的決策，進(jìn)而可有效縮短施工周期。

3.4 四維模擬施工進(jìn)度

表格和CAD圖紙是二維傳統(tǒng)模式呈現(xiàn)施工進(jìn)度管理的基本形式，信息匱乏以及信息不全面等因素導(dǎo)致我們?cè)谠撃Ｊ较虏坏貌灰揽抗芾砣藛T的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行決策，該模式下的施工整體進(jìn)度控制也基本處于“差不多”的估計(jì)狀態(tài)，因此量化分析不夠精細(xì)，精準(zhǔn)判斷也較為缺乏。三維模型與時(shí)間維度緊密結(jié)合的產(chǎn)物就是BIM技術(shù)的四維進(jìn)度管理。將施工任務(wù)與時(shí)間、結(jié)構(gòu)構(gòu)件、施工階段相互關(guān)聯(lián)，創(chuàng)建四維施工進(jìn)度，不但能夠?qū)κ┕みM(jìn)度進(jìn)行查詢、跟蹤、分析、調(diào)整，還能直觀展現(xiàn)實(shí)際進(jìn)度和計(jì)劃進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)施工進(jìn)度的動(dòng)態(tài)管理。通過(guò)四維模擬包含時(shí)間參數(shù)的建造過(guò)程，核查工序和工法是否合理以及對(duì)按期實(shí)現(xiàn)進(jìn)度目標(biāo)的影響程度，審核制定的進(jìn)度計(jì)劃是否可行，檢查節(jié)點(diǎn)工期與施工進(jìn)度是否匹配。這些進(jìn)度狀況能夠以天、周、月、季度為單位進(jìn)行正序和倒序的四維動(dòng)態(tài)模擬，施工進(jìn)度信息可以在 Navigator與 Microsoft Project、Primavera P5、Primavera P3等軟件之間相互導(dǎo)入或?qū)С?，生成有關(guān)的數(shù)據(jù)表，實(shí)現(xiàn)進(jìn)度的量化分析，精準(zhǔn)判斷進(jìn)度狀態(tài)，使管理人員快速掌握實(shí)際工程進(jìn)展情況，及早發(fā)現(xiàn)制約進(jìn)度的關(guān)鍵控制點(diǎn)，優(yōu)化調(diào)整資源配置，確保進(jìn)度管理目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

4 B I M技術(shù)在市政路橋施工中的應(yīng)用難點(diǎn)

4.1 B I M技術(shù)自身的局限性

從目前來(lái)看，BIM技術(shù)仍屬于一種全新的技術(shù)，其在我國(guó)的應(yīng)用尚處于嘗試與探索的階段。此外，BIM技術(shù)自身也還不夠成熟，應(yīng)用局限性較強(qiáng)，軟件應(yīng)用環(huán)境也較差。作為一門新興的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，BIM軟件對(duì)電腦硬件的要求普遍較高，其設(shè)計(jì)思路與模式同二維設(shè)計(jì)也完全不一樣[3]。BIM技術(shù)的普及與推廣，不僅需要我們施工管理人員投入大量的精力來(lái)學(xué)習(xí)新的思維模式與軟件，同時(shí)也需要投入較多的財(cái)力來(lái)購(gòu)買這些軟件與技術(shù)。目前市場(chǎng)上應(yīng)用較多的軟件仍是以歐美為主，因此無(wú)法與國(guó)內(nèi)建筑市場(chǎng)以及設(shè)計(jì)思路相結(jié)合，自然也就給BIM技術(shù)的推廣造成了較大的難度。

4.2 三維空間異形曲面結(jié)構(gòu)較多

筆者通過(guò)實(shí)地調(diào)查了解到，市政路橋項(xiàng)目中往往含有大量復(fù)雜的空間立交、變寬橋梁、匝道橋、下穿通道以及樣式多變的支擋結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)通常都是邏輯算法復(fù)雜且標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)化設(shè)計(jì)難度較大的三維空間異型曲面。再加上目前BIM技術(shù)自身的局限性，我們?cè)诿鎸?duì)這些復(fù)雜結(jié)構(gòu)時(shí)必須要進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)才能解決這些問(wèn)題，如此一來(lái)，設(shè)計(jì)效率和精度必然大受影響。

5 結(jié)語(yǔ)

作為互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的最新技術(shù)產(chǎn)物，BIM技術(shù)的出現(xiàn)已然改變了傳統(tǒng)的市政路橋設(shè)計(jì)觀念，推動(dòng)著路橋施工由二維提升到了三維層面，對(duì)于工作效率與設(shè)計(jì)質(zhì)量的提高有著重要意義。但我們必須認(rèn)識(shí)到，目前BIM技術(shù)的應(yīng)用仍不夠成熟，其還存在不少與國(guó)內(nèi)市場(chǎng)規(guī)則、市政路橋施工實(shí)際情況相矛盾的地方，因此我們應(yīng)進(jìn)一步加施工環(huán)節(jié)的交流與合作，主動(dòng)學(xué)習(xí)更加新穎的思維模式與軟件，為市政路橋項(xiàng)目的發(fā)展貢獻(xiàn)自己應(yīng)有的力量。