研究BIM技術(shù)在路橋施工全過(guò)程中的應(yīng)用

李為浩

(山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，山西 太原 030006)

路橋施工是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程，在過(guò)去的路橋施工中，由于缺乏先進(jìn)技術(shù)支持，很難保證施工質(zhì)量和效率，而BIM技術(shù)的出現(xiàn)促使路橋施工技術(shù)發(fā)生重大變革，有效提高路橋工程施工技術(shù)水平。

1 價(jià)值分析

BIM的出現(xiàn)和應(yīng)用引起了工程建設(shè)領(lǐng)域重大變革，采用BIM技術(shù)后，能使工程的設(shè)計(jì)方開展創(chuàng)新性與集成化設(shè)計(jì)，這對(duì)整個(gè)工程而言都有重要價(jià)值，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

其一，設(shè)計(jì)方案與圖紙復(fù)核方面。因在工程建設(shè)中使用的BIM實(shí)際上是不同專業(yè)相結(jié)合而成的集成模型，將不同模型組合到一起后，能實(shí)現(xiàn)碰撞檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)工程設(shè)計(jì)存在的問題，并且施工方還能根據(jù)整體模型領(lǐng)會(huì)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)意圖，確定施工是否可行，為方案的修改提供參考依據(jù)，減小施工的難度與成本。

其二，使施工方案實(shí)現(xiàn)可視化。這種能實(shí)現(xiàn)模型、計(jì)劃與成本之間的關(guān)聯(lián)，提供信息化模型，對(duì)整個(gè)施工過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，使施工人員直觀且輕松的確定方案是否正確與可行，也可對(duì)不同計(jì)劃進(jìn)行對(duì)比，選擇最佳方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)及成本的有效控制。除此之外，項(xiàng)目的施工模型還能為不同參與方之間的交流協(xié)調(diào)提供方便，通過(guò)對(duì)整個(gè)施工過(guò)程的動(dòng)態(tài)模擬與演示，幫助不同參與方確定不同階段需要完成的工作。

其三，為建筑方提供具體竣工模型。施工中需要對(duì)工程的設(shè)計(jì)模型進(jìn)行信息擴(kuò)充，包括計(jì)劃、材料各個(gè)方面，在施工結(jié)束后，還應(yīng)在BIM模型當(dāng)中導(dǎo)入竣工圖紙，以此形成完整竣工模型，用于之后的運(yùn)營(yíng)維護(hù)。

2 BIM技術(shù)應(yīng)用難點(diǎn)

(1)建立完整且精確的模型，用于工程施工部。因三維設(shè)計(jì)屬于集成化設(shè)計(jì)范疇，應(yīng)將不同專業(yè)或者是不同分包商提供的模型結(jié)合到一起，形成一個(gè)系統(tǒng)的模型。對(duì)此，在實(shí)際工作中，除了要選擇與該專業(yè)相關(guān)要求相適應(yīng)的軟件，還應(yīng)綜合考慮不同軟件所用的文件格式，由不同專業(yè)提供的子模型應(yīng)達(dá)到格式一致，至少是數(shù)據(jù)兼容，只有這樣才能為模型的相互結(jié)合提供方便。

(2)在施工資料管理和使用方面。路橋工程一般規(guī)模很大，參與方眾多，包括設(shè)計(jì)方、監(jiān)理方、施工方和材料供應(yīng)商，不同參與方之間的交流溝通因此十分復(fù)雜，會(huì)產(chǎn)生數(shù)量極大的文件及數(shù)據(jù)，包括圖紙、報(bào)表和合同等，怎樣對(duì)不同的信息進(jìn)行高效傳遞同時(shí)保證其權(quán)限，使版本達(dá)到一致，所有歷史數(shù)據(jù)均有據(jù)可查，必須引起相關(guān)人員的高度重視，采取有效措施及時(shí)解決。

(3)路橋工程建設(shè)的參與方有很多，由于不同參與方的工作地點(diǎn)有所不同，所以除了內(nèi)業(yè)工作以外，還包括現(xiàn)場(chǎng)工作，怎樣在不同的單位及工作地點(diǎn)使所有相關(guān)人員都能實(shí)現(xiàn)協(xié)同且高效的工作，同時(shí)利用好BIM模型，將其滲透到整個(gè)施工過(guò)程中，是當(dāng)前借助BIM技術(shù)進(jìn)行工程建設(shè)施工的關(guān)鍵問題。

(4)路橋施工不僅技術(shù)復(fù)雜，而且還有很大風(fēng)險(xiǎn)，在這種情況下，對(duì)BIM技術(shù)具體應(yīng)用無(wú)疑提出了很高的要求，用于減少成本和降低風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)那些特殊的環(huán)節(jié)與結(jié)構(gòu)開展動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，以此及時(shí)且準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)實(shí)際問題，同時(shí)借助模型來(lái)分析，和設(shè)計(jì)模型進(jìn)行對(duì)比，確定誤差，最后根據(jù)對(duì)比的結(jié)果對(duì)構(gòu)件尺寸和施工位移進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

3 BIM技術(shù)在施工全過(guò)程中的應(yīng)用

3.1 模型創(chuàng)建

如果工程設(shè)計(jì)過(guò)程中設(shè)計(jì)單位未能引入BIM技術(shù)，則設(shè)計(jì)單位將無(wú)法提供相應(yīng)的三維模型?？紤]到路橋結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，所以要根據(jù)工程具體結(jié)構(gòu)類型選擇適宜的三維模型，以此保證模型的準(zhǔn)確性與可靠性。

現(xiàn)以一座單跨懸索橋?yàn)槔M(jìn)行分析，其主塔結(jié)構(gòu)采用門式框架，引橋結(jié)構(gòu)采用連續(xù)箱梁與連續(xù)剛構(gòu)。在創(chuàng)建該橋梁模型的過(guò)程中，首先采用PowerCivil進(jìn)行總裝平臺(tái)搭建，對(duì)于PowerCivil，它是現(xiàn)階段土木行業(yè)常用BIM平臺(tái)，通過(guò)對(duì)這一軟件的應(yīng)用，能創(chuàng)建三維與數(shù)字模型，并能確定墩臺(tái)具體位置，在此基礎(chǔ)上采用其它工具還能建立其它子模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)路線整體和墩臺(tái)位置之間的組合，進(jìn)而形成覆蓋所有信息的整體三維模型。然后采用MicroStation進(jìn)行主跨模型的創(chuàng)建，對(duì)于MicroStation，它是一種通用建模工具，通過(guò)對(duì)這一工具的應(yīng)用，能創(chuàng)建橋梁所有特殊結(jié)構(gòu)與構(gòu)造的模型，包括索結(jié)構(gòu)與鋼箱梁。接著利用BridgeMaster進(jìn)行引橋結(jié)構(gòu)模型的建立，通過(guò)對(duì)BridgeMaster的應(yīng)用，能在二維平面上對(duì)引橋結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，同時(shí)還能將模型直接輸入至其它軟件當(dāng)中，以此實(shí)現(xiàn)其它結(jié)構(gòu)模型的自動(dòng)生成。最后利用Proconcrete創(chuàng)建鋼筋模型，對(duì)于Proconcrete，它能以相關(guān)參數(shù)為依據(jù)進(jìn)行三維配筋，針對(duì)任意結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維模型的創(chuàng)建，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)碰撞檢查。除此之外，利用Prosteel還能實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，提供三維模型與在計(jì)算分析中使用的詳圖。以上建模工具都采用DGN文件，所以數(shù)據(jù)與模型組裝基本不會(huì)造成相互干擾。

3.2 施工資料管理

路橋工程建設(shè)施工中，會(huì)產(chǎn)生很多相關(guān)資料，包括各類文件、設(shè)計(jì)與施工圖紙、三維或二維模型、各參與方之間的合同與設(shè)計(jì)變更單等。針對(duì)這種實(shí)際情況，可采用ProjectWise進(jìn)行分類、傳遞、權(quán)限控制，以此在實(shí)現(xiàn)版本一致的基礎(chǔ)上，使各類歷史記錄都能做到有據(jù)可查。另外，在這一軟件的支持下，還能十分方便的將各類資料數(shù)據(jù)發(fā)布至網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備終端，使業(yè)主等參與方的人員隨時(shí)進(jìn)行查看和使用。在工程的施工現(xiàn)場(chǎng)也能十分方便的采用終端設(shè)備對(duì)相關(guān)資料與信息進(jìn)行查看，這對(duì)保證施工順利進(jìn)行和施工質(zhì)量都有重要作用與意義。

3.3 協(xié)同工作管理

路橋工程建設(shè)有很多參與方，如建設(shè)方、設(shè)計(jì)方、監(jiān)理方與施工方等，怎樣使項(xiàng)目的各項(xiàng)信息在不同參與方中得到及時(shí)且準(zhǔn)確的傳遞，使各方都能按照相關(guān)要求實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作，防止合作方面的問題發(fā)生，保證合作效率，是BIM技術(shù)在項(xiàng)目實(shí)施中應(yīng)用的要點(diǎn)所在。以往的合作交流主要是將圖紙作為基礎(chǔ)，并且不同參與方之間大多采用多對(duì)多方式來(lái)交流，而在引入BIM技術(shù)以后，不同參與方可將BIM模型作為基礎(chǔ)來(lái)溝通。除此之外，采用ProjectWise還能為項(xiàng)目的各參與方之間提供進(jìn)行協(xié)同合作的平臺(tái)，將管理的核心確定為BIM模型，任何一個(gè)參與方都能利用該軟件工具對(duì)BIM模型進(jìn)行共享，同時(shí)將其作為核心來(lái)開展交流溝通，以此保證信息及時(shí)性與一致性，加快實(shí)際的工作效率。

3.4 碰撞檢查

借助Navigator能對(duì)整個(gè)三維模型進(jìn)行瀏覽，同時(shí)對(duì)不同的子模型實(shí)施碰撞檢查，而且還能對(duì)鋼筋等重要部分實(shí)施碰撞檢查。施工開始前通過(guò)全面且具體的碰撞檢查，能盡可能早的發(fā)現(xiàn)和處理所有設(shè)計(jì)問題。

3.5 進(jìn)度模擬與分析

掛接三維模型和進(jìn)度計(jì)劃，采用Navigator開展施工動(dòng)態(tài)模擬，以此對(duì)進(jìn)度計(jì)劃是否可行進(jìn)行驗(yàn)證，并確定進(jìn)度中存在的各類問題與矛盾。采用相同的方法若再和材料成本實(shí)現(xiàn)掛接，還能對(duì)不同方案對(duì)應(yīng)的費(fèi)用進(jìn)行對(duì)比，以此大幅減少施工成本，保證工程的經(jīng)濟(jì)和理性。

3.6 施工現(xiàn)場(chǎng)管理

通過(guò)對(duì)MicroStation的引入，能建立施工現(xiàn)場(chǎng)模型，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)具體情況進(jìn)行模擬，進(jìn)而制定設(shè)備調(diào)度方案，保證調(diào)度合理性與可行性。另外，還能對(duì)大型機(jī)械設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行深入分析，用于確定設(shè)備安全運(yùn)行空間，從而防止不同的施工機(jī)械設(shè)備之間產(chǎn)生相互干擾。

3.7 工程算量與成本管理

項(xiàng)目成本控制對(duì)建設(shè)企業(yè)而言是一項(xiàng)重要工作，但傳統(tǒng)的方法主要是采用人工，結(jié)合圖紙與報(bào)表進(jìn)行大致的估算，但因圖紙的數(shù)量往往很大，而且彼此之間沒有太大的關(guān)聯(lián)，想要精確計(jì)算基本上是不可能的。而在以BIM模型為基礎(chǔ)創(chuàng)建設(shè)計(jì)模型以后，能利用模型對(duì)不同構(gòu)件具有的工程屬性進(jìn)行詳細(xì)描述，進(jìn)而準(zhǔn)確計(jì)算工程量，然后采用定額軟件方可計(jì)算確定各階段材料消耗量。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，在路橋工程建設(shè)中BIM技術(shù)具有重要作用和意義，從根本上改變以往的施工及管理模式，在保證工程施工質(zhì)量的基礎(chǔ)上，加快效率、降低成本，并能保證施工安全，值得大范圍推廣借鑒。