BIM信息化技術(shù)在橋梁施工中的應(yīng)用

摘? 要：隨著BIM技術(shù)的出現(xiàn)，計算機(jī)輔助建筑設(shè)計成為建筑行業(yè)發(fā)展的新趨勢。近年來BIM技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用逐漸增加，本文首先介紹了BIM技術(shù)在我國的發(fā)展現(xiàn)狀及具體工程應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上重點(diǎn)介紹了BIM信息化技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用，以期為橋梁工程的信息化發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：BIM應(yīng)用;優(yōu)化;橋梁施工

中圖分類號：U445? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? 文章編號：2096-6903（2019）05-0000-00

0前言

隨著科技的進(jìn)步，以信息化為代表的新技術(shù)在我國建筑行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，這成為建筑行業(yè)發(fā)展的新動力。橋梁工程是一項融合多種技術(shù)于一體的建筑項目，信息化技術(shù)應(yīng)用程度更高，也更需要通過信息化技術(shù)來有效的帶動整體質(zhì)量與效益的提升。當(dāng)前，BIM技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用還不多，本文探索在設(shè)計、施工、后期運(yùn)營養(yǎng)護(hù)維修的全生命周期中如何利用BIM技術(shù)來提高設(shè)計效率、改善設(shè)計質(zhì)量、加強(qiáng)施工組織及后期運(yùn)營管理，具體的實現(xiàn)方法以及應(yīng)用BIM技術(shù)所帶來的效益，以期能對BIM技術(shù)在橋梁工程方面的應(yīng)用拓展思路。

1 BIM概述

1.1 BIM概述

BIM（BuildingInformationModeling），全稱建筑信息模型，是指基于最先進(jìn)的三維數(shù)字設(shè)計和工程軟件所構(gòu)成的“可視化“的數(shù)字模型，其為設(shè)計師、建筑師、強(qiáng)、弱、電水、暖、消防安裝工程師、開發(fā)商乃至物業(yè)維護(hù)等各環(huán)節(jié)人員提供”模擬和分析“的科學(xué)協(xié)作平臺，并利用三維數(shù)字模型對項目進(jìn)行設(shè)計、建造、運(yùn)營管理[1]。

1.2 BIM技術(shù)的應(yīng)用價值

推動現(xiàn)代CAD技術(shù)發(fā)展，全面支持?jǐn)?shù)字化的各專業(yè)三維設(shè)計，根據(jù)3D模型自動剖面生成各種圖形和文檔，始終與模型邏輯相關(guān)聯(lián)。當(dāng)某個對象發(fā)生變化時，與之關(guān)聯(lián)對象隨之變化。實現(xiàn)不同專業(yè)設(shè)計之間的信息共享，各專業(yè)CAD系統(tǒng)可從信息模型中獲取所需的設(shè)計參數(shù)和相關(guān)信息，實現(xiàn)各專業(yè)之間的協(xié)同設(shè)計。

BIM技術(shù)在可行性分析階段，就是需要明確建設(shè)項目方案是否符合建設(shè)類型、建設(shè)質(zhì)量、使用功能等標(biāo)準(zhǔn)下是否具備經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的可行性。能夠提供概要模型并針對項目建設(shè)方案開展模擬分析，為經(jīng)濟(jì)與技術(shù)方面的可行性帶來幫助，有效提升論證結(jié)果的精準(zhǔn)性與可靠性。

BIM在工程建設(shè)設(shè)計階段，BIM整體參數(shù)模型的自動關(guān)聯(lián)創(chuàng)新能夠使項目參與靈活應(yīng)變設(shè)計變更，防止設(shè)計和CAD平面圖圖紙布線不一致狀況。若是施工平面圖的某個細(xì)節(jié)出現(xiàn)改動，Revit軟件就會針對截面圖、立體圖、圖紙信息、三維圖、工程量統(tǒng)計等每一個有所關(guān)聯(lián)的部分自主更新修改。

項目建設(shè)階段，對于以往的CAD平面設(shè)計，各個專業(yè)間的矛盾都無法在2D圖紙中識別，只有在施工過程中才能被察覺，很容易出現(xiàn)等待返工或是從新進(jìn)行設(shè)計變更。BIM信息化模型的運(yùn)用把各個專業(yè)設(shè)計有效整合在一起，可施工前發(fā)現(xiàn)設(shè)計錯誤和漏洞，通過4D施工模擬、優(yōu)化施工方案、為預(yù)制加工工業(yè)化指導(dǎo)預(yù)制生產(chǎn)與施工，使精益化施工成為可能。

2 BIM技術(shù)在我國的發(fā)展?fàn)顩r

我國各建筑部門優(yōu)先運(yùn)用了BIM技術(shù)，隨著我國信息技術(shù)的突飛猛進(jìn)，BIM技術(shù)這項先進(jìn)的計算機(jī)建筑建模技術(shù)在我國建筑領(lǐng)域得以廣泛運(yùn)用，并獲得較好的效果。BIM技術(shù)的提出為我國建筑行業(yè)的施工建設(shè)帶來了先進(jìn)的設(shè)計理念與模式[2]。

建筑行業(yè)施工建設(shè)中BIM技術(shù)具備非常廣泛的運(yùn)用，其涉及環(huán)節(jié)眾多，如，施工方案的設(shè)計、施工前的準(zhǔn)備工作、施工項目預(yù)算、施工機(jī)械設(shè)備管理等，并且在建筑工程項目整體施工過程中實施三維碰撞檢測、4D模擬施工、三維虛擬施工。

近些年來，我國多個省市利用BIM技術(shù)建造的地標(biāo)性建筑如春筍般涌現(xiàn)，本文著重介紹幾座極具特色的代表，如下所示：

第一，中國會展中心室內(nèi)展覽總面積為40萬m2，室外展覽面積10萬m2，整個綜合體的建筑面積達(dá)到147萬m2，是國際中最大的綜合體建筑，并首次呈現(xiàn)出大面積展廳“無柱化”辦展效果。整個承包項目部門采用BIM技術(shù)，針對工程的主體結(jié)構(gòu)實施建模，將各個專業(yè)建好的模型和總包建成的主體結(jié)構(gòu)模型實施合膜處理，成功改善模型，并有效處理施工中存在的矛盾，清除安全隱患，防止工程項目出現(xiàn)返工、修整。

第二，中國廣州周大福金融中心（東塔）坐落于廣州天河區(qū)珠江新城CBD中心區(qū)域，整體占地面積高達(dá)2.6萬平方米，建筑物的整體面積為50.77萬平方米，整個建筑高度為五百三十米，總計一百一十六層。該建筑在建設(shè)過程中采用了GBIMS、MagiCAD施工管理系統(tǒng)等BIM產(chǎn)品，并取的良好的效果，施工技術(shù)實現(xiàn)創(chuàng)新并增強(qiáng)管理。建成以后的廣州東塔與廣州西塔將會構(gòu)成廣州新中軸線。

第三，117大廈坐落于天津濱海高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)，其整體高度為596.5米，采用GBIMS施工管理系統(tǒng)，創(chuàng)造了天津117項目BIM數(shù)據(jù)中心和協(xié)同工作平臺，而讓整個大廈系統(tǒng)實現(xiàn)了專業(yè)化信息模型與義務(wù)信息集成，多崗位多部門的協(xié)同運(yùn)用，為工程項目的精細(xì)化管理帶來支持。突破了中國的11項之最，還結(jié)合BIM技術(shù)的廣泛運(yùn)用實現(xiàn)了節(jié)省成本、增強(qiáng)管理、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)等目標(biāo)。

第四，位于蘇州中南中心的建筑整體高度為729米。BIM技術(shù)的運(yùn)用能夠有效處理工程項目建設(shè)中高要求、設(shè)計施工技術(shù)困難較大、協(xié)作方眾多、工期較長、管理繁雜等。此項目的業(yè)主強(qiáng)調(diào)：“此項目自建設(shè)完成后將會成為蘇州城市的新名片，為了確保工程項目的順利開展，我們勢必要從施工圖設(shè)計、施工環(huán)節(jié)到竣工驗收全面運(yùn)用BIM技術(shù)！”為了確?？鐚I(yè)及跨組織的超高層BIM協(xié)同作業(yè)順利開展，業(yè)主方選擇和廣聯(lián)云合作，共同創(chuàng)建“在專業(yè)顧問引領(lǐng)下的多參與方的BIM組織管理”協(xié)同平臺。

第五，位于上海北外灘白玉蘭廣場的浦西第一高樓，在具體的工程項目建設(shè)中，上海建工采用了曾經(jīng)在上海中心建設(shè)中成功運(yùn)用的BIM技術(shù)，不但提升了工程項目的施工效率，還節(jié)省了鋼材、讓裝備實現(xiàn)了重復(fù)利用。在進(jìn)行工程項目建設(shè)之前，采用BIM建筑信息模型等信息化技術(shù)進(jìn)行施工圖紙的設(shè)計以及整個工程的建設(shè)，實現(xiàn)了整個鋼平臺的模塊化與標(biāo)準(zhǔn)化，成功改善往常平臺的支撐鋼柱只能在墻體中建設(shè)的狀況，最大限度的避免了鋼材的不必要浪費(fèi)。

3 BIM技術(shù)在高速預(yù)制場建設(shè)中的應(yīng)用

3.1北京新機(jī)場高速項目概括

3.1.1工程概括

在進(jìn)行北京新機(jī)場高速項目設(shè)計過程中，起于南五環(huán)，即五環(huán)立交北側(cè)，樁號K12+549.248，終于北京新機(jī)場，即新機(jī)場北圍界，樁號K39+759.131，而此高速項目全程長大約27.2千米，坐落于大興區(qū)，沿途經(jīng)過西紅門鎮(zhèn)、團(tuán)河農(nóng)鎮(zhèn)、魏善莊鎮(zhèn)、龐各莊鎮(zhèn)、禮賢鎮(zhèn)。整個主線全長共計27.2公里，雙向八排車道，設(shè)計行車速度為每小時一百到一百二十公里，整個項目的建設(shè)資金預(yù)算為172.6億人民幣，計劃在2018年年底全部建成并通車[3]。

整個工程項目共分成十二個標(biāo)段，本標(biāo)段屬于第十一個標(biāo)段，即箱梁預(yù)制二標(biāo)段，供應(yīng)土建五標(biāo)、土建六標(biāo)、軌道交通單位的橋梁梁板預(yù)制和安裝工程施工，整個路線總長為9.128公里。整個項目總計三千八百一十八片箱梁，其中24.7米的箱梁二百三十一片，30米的箱梁一百二十片，32.7米的箱梁總計三千四百六十七片。

3.1.2工程項目的建設(shè)特征與難點(diǎn)

具備較大的政治意義，建設(shè)質(zhì)量要求較高。北京新機(jī)場高速建成通常會成為新國門第一路，代表了我國高速公路建筑的最高形象，而其施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)非常嚴(yán)格。

工程項目建設(shè)影響因素多，土建單位征遷協(xié)調(diào)具備較大的難度，架梁工作面能否在招標(biāo)規(guī)定的期限內(nèi)交付無法預(yù)計。本次項目的建設(shè)內(nèi)容和京巴高速、軌道交通以及地方道路等多項施工存在交叉作業(yè)，架梁路線的管理控制與協(xié)調(diào)困難重重。

本工程項目預(yù)制梁架設(shè)下部單位共有兩個單位，即共構(gòu)段（軌道交通的單位），土建5標(biāo)、6標(biāo)（京投交通公司），因此應(yīng)該增強(qiáng)協(xié)調(diào)、溝通，并充分考慮施工進(jìn)度的安排控制。

施工期限緊張，工料機(jī)投入大，受到下線單位與征地拆遷帶來的影響，梁廠建設(shè)面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計圖紙中規(guī)定的占地面積，架橋機(jī)無法在線路中連續(xù)作業(yè)，架橋機(jī)通過多次的轉(zhuǎn)場，投入大。

3.2 BIM技術(shù)在預(yù)制場區(qū)布置規(guī)劃設(shè)計中的具體應(yīng)用

在進(jìn)行預(yù)制場整體設(shè)計時，應(yīng)該充分考慮用地節(jié)約思想，符合生產(chǎn)功能區(qū)的布置設(shè)計，讓所有功能區(qū)能夠有序銜接，合理對接。BIM信息化模型的利用對每個部分的功能區(qū)進(jìn)行全方位360度展示，并針對功能區(qū)的設(shè)備設(shè)施進(jìn)行細(xì)度優(yōu)化。不僅如此，AutodeskRevit軟件的利用能夠內(nèi)嵌Fuzor插件進(jìn)而成功導(dǎo)出建設(shè)實體，才可以針對任務(wù)的角色進(jìn)行虛擬演示，利用逼真的角度置于其中，在每個功能區(qū)、設(shè)施、設(shè)備等進(jìn)行零距離模擬施工。

BIM信息工作站的工作人員采用軟件進(jìn)行三維場地布置，并合理有效的規(guī)劃三維立體，更為直觀的為工程項目管理者呈現(xiàn)施工現(xiàn)場的場地布置情況，場地的布置影響在狹小的區(qū)域中開展較大的變動，工作站的工作人員需要利用場布模型協(xié)助工程項目管理層加強(qiáng)場布的優(yōu)化，還要針對布場的變更，結(jié)合綠色安全文明施工等規(guī)范，結(jié)合施工現(xiàn)場場地的實際地形進(jìn)行科學(xué)有效的分析，讓場地的布置功能實現(xiàn)最優(yōu)化以及最大化效益。工作站的工作人員需要充分結(jié)合具體的尺寸把施工場地中各個專業(yè)設(shè)備進(jìn)行創(chuàng)建族庫，并確保族庫中的屬性和現(xiàn)場具體情況密切結(jié)合，充實企業(yè)施工現(xiàn)場文明建設(shè)的三維族庫，最終實現(xiàn)“一次建模、多次引用、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一”。

總之，北京新機(jī)場高速項目具備很高的復(fù)雜性，其中涵蓋軌道交通、高架橋、多標(biāo)段交叉施工，基于BIM理念軟件之一AutodeskRevit軟件具備的便捷性與通用性，為北京新機(jī)場高速預(yù)制場設(shè)計、建設(shè)、運(yùn)行階段較好的實用性帶來保障，這屬于BIM技術(shù)平臺中針對大型預(yù)制場區(qū)工業(yè)化建筑建設(shè)方面的一次初步嘗試[4]。

4展望

為了能夠更好地將BIM技術(shù)引進(jìn)橋梁工程領(lǐng)域，國內(nèi)學(xué)者和工程人員應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步加深對BIM基礎(chǔ)理論的研究和擴(kuò)大BIM技術(shù)的工程應(yīng)用范圍。在設(shè)計階段，加快確定或者開發(fā)面向橋梁工程的核心建模軟件，保證設(shè)計模型數(shù)據(jù)準(zhǔn)確傳遞到施工階段。在施工階段，解決BIM技術(shù)在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)應(yīng)用中存在的問題，嘗試將其完整連續(xù)地應(yīng)用于整座橋梁的施工過程。在運(yùn)營維護(hù)階段，應(yīng)當(dāng)重視BIM技術(shù)在運(yùn)維階段的應(yīng)用研究，明確BIM技術(shù)在運(yùn)維階段的應(yīng)用需求，并建立相應(yīng)的管理系統(tǒng)和管理規(guī)范。

5結(jié)論

BIM技術(shù)在工程項目信息中的應(yīng)用，引領(lǐng)了建筑工程領(lǐng)域中信息技術(shù)應(yīng)用的新趨勢。BIM技術(shù)的應(yīng)用貫穿于建筑工程項目的整個壽命周期中，進(jìn)而通過工程設(shè)計的先行并實現(xiàn)階段性的價值。

參考文獻(xiàn)

[1]秦利，趙科，李鵬云.BIM+GIS技術(shù)在橋梁工程施工中的應(yīng)用研究[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2017，9（05）：56-61.

[2]程海根，沈長江.BIM技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用研究綜述[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2017，9（05）：103-109.

[3]王蒙，李軍華.BIM技術(shù)在橋梁工程施工階段的應(yīng)用[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2018，14（10）：61-64.

[4]王鳳琳，馮浩，王健，等.BIM在橋梁施工中的應(yīng)用分析與探討[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2015，11（10）：183-185.

收稿日期：2019-08-22

作者簡介：何建（1986—），男，福建寧德人，本科，工程師，研究方向：橋梁工程施工。

Application of BIM Information Technology in Bridge Construction

HE Jian

（China Communications First Public Works Fifth Engineering Co.， Ltd.，? Sanhe Hebei? 065201）

Abstract： With the emergence of BIM technology， computer-aided architectural design has become a new trend in the development of the construction industry. In recent years， the application of BIM technology in bridge engineering has gradually increased. This article first introduced the development status and specific engineering application of BIM technology in China. On this basis， the application of BIM informatization technology in bridge engineering is mainly introduced， in order to provide a reference for the informatization development of bridge engineering.

Keywords： BIM application; optimization; bridge construction