BIM技術(shù)在高速公路互通式立交施工中的應(yīng)用

周浩文 何永鑫 李吉

摘要：高速公路互通式立交施工面臨施工組織復(fù)雜、安全質(zhì)量管理困難、施工技術(shù)難度高等難題，BIM技術(shù)的三維可視化、信息協(xié)同共享、全生命周期管理等優(yōu)勢(shì)能夠有助于解決上述問(wèn)題。以貴州三穗至施秉高速公路互通式立交工程為例，介紹了BIM技術(shù)在精細(xì)建模、模型渲染、施工仿真、進(jìn)度模擬、工程量統(tǒng)計(jì)、方案優(yōu)化和協(xié)同管理等方面的應(yīng)用，有效節(jié)約了管理成本、縮短了施工工期、解決了技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了立交工程的信息化施工。

Abstract： The construction of expressway interchange is faced with such problems as complicated construction organization， troublesome safety and quality management， and high-difficult construction technology. BIM technology has the advantages of three-dimensional visualization， information collaborative sharing， life cycle management and so on， which can help to solve the above problems. Taking the interchange project of Sansui-Shibing Expressway in Guizhou as an example， this paper introduces the application of BIM technology in fine modeling， model rendering， construction simulation， progress simulation， engineering quantity calculation， scheme optimization and collaborative management， which effectively saves management cost， shortens construction period， solves technical problems， and realizes the informatization construction of interchange project.

關(guān)鍵詞：立交工程;BIM技術(shù);施工仿真;信息化施工

Key words： interchange engineering;BIM technology;construction simulation;informatization construction

中圖分類號(hào)：TU17? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2019）17-0274-03

0? 引言

高速公路建設(shè)管理中涉及各種各樣的數(shù)據(jù)且呈動(dòng)態(tài)變化，傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)和計(jì)算手段難以提供及時(shí)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，對(duì)工程建設(shè)和管理十分不利[1]。高速公路項(xiàng)目路線長(zhǎng)、工程體量大、對(duì)周邊環(huán)境影響大、施工組織復(fù)雜，有必要采用更多的先進(jìn)技術(shù)手段解決各種難題[2]。BIM技術(shù)具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性、可出圖性等優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)Ω咚俟啡芷谶M(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，可以實(shí)現(xiàn)高速公路建設(shè)中信息資源的共享，從而大幅度提高工程建設(shè)管理的信息化水平和工程管理效率，有利于推動(dòng)高速公路工程的發(fā)展，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益[3， 4]。

1? 工程簡(jiǎn)介

1.1 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目屬于三穗至施秉高速公路，是貴州“678網(wǎng)”規(guī)劃中“四聯(lián)”天柱—三穗—鎮(zhèn)遠(yuǎn)—施秉—黃平的重要組成部分，羊滿哨互通是三施高速上一段重要的立體式交叉互通立交樞紐，設(shè)計(jì)時(shí)速60km/h，互通區(qū)設(shè)有橋梁6座，全長(zhǎng)1185米，占地面積約50000m2?；ネㄔ训罉蛟O(shè)計(jì)采用預(yù)制T梁和現(xiàn)澆箱梁架設(shè)。

1.2 項(xiàng)目重點(diǎn)與難點(diǎn)

①施工質(zhì)量與安全管理難度大。項(xiàng)目本身對(duì)施工質(zhì)量要求高，涉及施工專業(yè)、隊(duì)伍和機(jī)械多，影響施工質(zhì)量與風(fēng)險(xiǎn)因素多，質(zhì)量安全控制難。

②項(xiàng)目環(huán)境復(fù)雜施工組織難度大。立體交叉節(jié)點(diǎn)施工，工區(qū)場(chǎng)地狹窄，工期緊張，山區(qū)地形地質(zhì)復(fù)雜，工程建設(shè)困難。

③工期緊、進(jìn)度控制與管理難。項(xiàng)目工期緊張，做好施工進(jìn)度管理，科學(xué)安排機(jī)械進(jìn)場(chǎng)材料周轉(zhuǎn)使用，勞動(dòng)力資源組織等都需要合理準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。

④施工技術(shù)難度大。上跨既有通行高速、涉及舊橋拼寬、建筑形態(tài)復(fù)雜，節(jié)點(diǎn)施工技術(shù)難度大。

BIM技術(shù)的三維可視化、信息實(shí)時(shí)共享、多維協(xié)同管理等優(yōu)勢(shì)能夠有助于解決上述難題。

2? BIM整體實(shí)施方案

根據(jù)前期編制的項(xiàng)目BIM策劃，對(duì)工程進(jìn)行細(xì)化。在明確建模細(xì)則前提下，于規(guī)定的時(shí)間內(nèi)安裝建模細(xì)則把模型建立并完善，匯總到BIM施工協(xié)同平臺(tái)中，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行全面管控。最終把各方面數(shù)據(jù)匯總到公司PM管控平臺(tái)上，方便決策層的監(jiān)管與決策。

3? BIM技術(shù)應(yīng)用

3.1 模型建立

3.1.1 協(xié)同建模

本工程采用Autodesk Revit中的活動(dòng)工作集的方式進(jìn)行協(xié)同建模。建模初期首先由項(xiàng)目BIM負(fù)責(zé)人組織統(tǒng)一建立工作共享中心，對(duì)相應(yīng)的子項(xiàng)進(jìn)行不同程度的劃分，創(chuàng)建不同的工作組。其次對(duì)各小組的工作進(jìn)行明確的分工，做到各司其職。最后通過(guò)工作集的方式實(shí)現(xiàn)一個(gè)中心文件，多個(gè)本地文件，達(dá)到雙向、同步更新，最終實(shí)現(xiàn)多專業(yè)的內(nèi)部協(xié)調(diào)及單體的內(nèi)部協(xié)調(diào)。

3.1.2 BIM構(gòu)件三級(jí)分類嵌入式族

建立了本項(xiàng)目BIM構(gòu)件三級(jí)分類嵌入式族，包括上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)、附屬設(shè)施，確保模型完整性、準(zhǔn)確性、合規(guī)性，以進(jìn)行總裝合模。

3.1.3 生成渲染圖

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙生成3D渲染模型，實(shí)現(xiàn)BIM模型先行，用以指導(dǎo)精確施工。

3.2 施工工藝仿真與工程進(jìn)度四維模擬

工程項(xiàng)目虛擬建造，對(duì)重要施工工藝和整體工程進(jìn)度四維仿真模擬，將施工現(xiàn)場(chǎng)3D模型與施工進(jìn)度實(shí)時(shí)鏈接，讓工人直觀查看工程施工過(guò)程和完成前后的情況，減少很多不易察覺(jué)的設(shè)計(jì)和施工缺陷，從源頭上控制施工安全、進(jìn)度，以避免重大事故發(fā)生。

3.3 設(shè)計(jì)和測(cè)量數(shù)據(jù)復(fù)核

當(dāng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和測(cè)量數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差時(shí)，容易給橋梁施工帶來(lái)非常大的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，利用BIM模型數(shù)據(jù)快速便捷地對(duì)構(gòu)件設(shè)計(jì)尺寸數(shù)據(jù)進(jìn)行校核，也可以對(duì)測(cè)量標(biāo)高數(shù)據(jù)進(jìn)行符合。有效避免施工風(fēng)險(xiǎn)。

3.4 基于BIM的鋼筋數(shù)字化加工與制作

利用BIM模型導(dǎo)出橋梁墩柱鋼筋籠精確尺寸模型和完整的分節(jié)加工下料單，再導(dǎo)入鋼筋加工廠的智能數(shù)控加工設(shè)備，實(shí)現(xiàn)鋼筋籠工廠化和數(shù)字化預(yù)制加工制作。實(shí)現(xiàn)避免材料浪費(fèi)，提高加工精度。

3.5 工程量統(tǒng)計(jì)

對(duì)預(yù)制T梁、蓋梁等橋梁重要構(gòu)件的鋼筋、砼等主材用量生成工程量清單，確定鋼筋采購(gòu)時(shí)不同型號(hào)長(zhǎng)度數(shù)量比例，優(yōu)化鋼筋下料及斷料，便于工程量統(tǒng)計(jì)與結(jié)算。

3.6 碰撞檢查與方案優(yōu)化

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙建立模型，通過(guò)NK進(jìn)行碰撞審圖，發(fā)現(xiàn)互通交叉處上跨新建匝道橋墩柱與既有橋面發(fā)生圖紙碰撞。和設(shè)計(jì)單位溝通后變更后的圖紙：對(duì)原有墩位平面坐標(biāo)進(jìn)行調(diào)整、優(yōu)化了設(shè)計(jì)方案，并對(duì)變更圖紙進(jìn)行建模檢查核實(shí)。

互通立交樞紐工程的土建、鋼筋等沖突非常多，通過(guò)運(yùn)用BIM模型、系統(tǒng)進(jìn)行虛擬排布，事先排除施工隱患，對(duì)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行三維審核，提高與設(shè)計(jì)方交涉效率，規(guī)避空間沖突與碰撞，有效防止施工返工。

3.7 5D協(xié)同管理

以集成全土建模型為基礎(chǔ)，結(jié)合BIM協(xié)同平臺(tái)，通過(guò)移動(dòng)端采集數(shù)據(jù)，建立現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量與安全隱患及檢查記錄等數(shù)據(jù)資料，使BIM模型關(guān)聯(lián)施工過(guò)程管控，實(shí)現(xiàn)施工的質(zhì)量安全的可視化和精細(xì)化閉環(huán)管理。

結(jié)合BIM協(xié)同平臺(tái)，自動(dòng)形成整個(gè)項(xiàng)目的實(shí)際進(jìn)度計(jì)劃圖，對(duì)項(xiàng)目周、月進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行科學(xué)安排和調(diào)整，提高進(jìn)度管控力度，合理組織安排下階段施工所需材料、資金與勞動(dòng)力等資源。

4? 結(jié)語(yǔ)

本文將BIM技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際工程中，通過(guò)建立高速公路互通式立交施工的BIM精細(xì)模型，實(shí)現(xiàn)施工工藝仿真與工程進(jìn)度四維模擬，利用工程統(tǒng)計(jì)及碰撞檢查等手段達(dá)到了精確控制材料用量和方案優(yōu)化的目的，形成了基于BIM技術(shù)的協(xié)同管理平臺(tái)。下一階段，我們將利用BIM云平臺(tái)，結(jié)合GIS，形成智慧公路建設(shè)，對(duì)高速公路的基礎(chǔ)設(shè)施、功能機(jī)制進(jìn)行全方位的數(shù)字采集和處理，形成具有高速公路的地理、資源、生態(tài)環(huán)境、人口、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)信息等復(fù)雜系統(tǒng)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的強(qiáng)大功能，用于輔助決策的效果預(yù)演和對(duì)未來(lái)發(fā)展預(yù)測(cè)的技術(shù)系統(tǒng)。BIM技術(shù)在高速公路工程中的應(yīng)用價(jià)值正在不斷被挖掘，這將有利于促進(jìn)現(xiàn)有生產(chǎn)力方式和管理模式的改變，推動(dòng)高速公路工程朝著信息化、智能化的方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：周浩文（1993-），男，江西豐城人，助理工程師，碩士研究生，研究方向?yàn)榈缆放c橋梁工程;何永鑫（1994-），男，瑤族，湖南永州人，助理工程師，本科生，研究方向?yàn)楣こ坦芾怼?/p>