基于BIM技術(shù)的市政工程智慧建造技術(shù)研究

翟寧

摘 ?要：通過(guò)三維建筑模型，可實(shí)現(xiàn)工程監(jiān)理、物業(yè)管理、設(shè)備管理、數(shù)字化加工、工程化管理等功能，被業(yè)界視為繼CAD之后建筑行業(yè)的第二次革命。BIM技術(shù)在建筑領(lǐng)域起步較早，且已取得了一定的成效，但在市政工程領(lǐng)域的應(yīng)用和研究卻相對(duì)較少。本文就此展開了分析。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);市政工程;智慧建造技術(shù)

1BIM技術(shù)在智慧建造中應(yīng)用方向

目前，BIM技術(shù)在建設(shè)項(xiàng)目智慧建造中已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)施工階段的全過(guò)程應(yīng)用：在施工準(zhǔn)備階段，通過(guò)BIM技術(shù)的應(yīng)用可以使現(xiàn)場(chǎng)施工場(chǎng)地的規(guī)劃更加合理;通過(guò)BIM模型對(duì)工程量、材料用量等進(jìn)行計(jì)算等，可優(yōu)化項(xiàng)目施工階段的物資管理;通過(guò)BIM模型對(duì)各施工工藝進(jìn)行提前模擬、檢查，可以加強(qiáng)施工工藝的科學(xué)性，發(fā)現(xiàn)并解決工藝問(wèn)題，減少錯(cuò)誤率;通過(guò)BIM云平臺(tái)系統(tǒng)可加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)信息化管理，減少信息不對(duì)稱造成的矛盾和沖突。BIM技術(shù)可應(yīng)用于施工過(guò)程的各個(gè)方面，但由于不同工程中對(duì)工期計(jì)劃和成本計(jì)劃的要求各異，當(dāng)壓縮了設(shè)計(jì)和計(jì)劃階段的工期或成本計(jì)劃較少時(shí)，就無(wú)法實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)的全方位應(yīng)用，這就要求對(duì)一些應(yīng)用效果相對(duì)較好、相對(duì)重要的環(huán)節(jié)或方面進(jìn)行優(yōu)化應(yīng)用，即分析影響智慧建造管理的關(guān)鍵，以提高BIM技術(shù)在智慧建造中的應(yīng)用效率。

2市政工程智慧更新建造

進(jìn)入新世紀(jì)，我國(guó)進(jìn)入了高速發(fā)展時(shí)期，智能建造概念也逐漸出現(xiàn)在相關(guān)研究中。有學(xué)者對(duì)CRTS雙塊式無(wú)砟軌道智能化建造設(shè)備進(jìn)行研究，徹底顛覆了傳統(tǒng)施工工法，從根本上提高施工功效和施工質(zhì)量精度，降低了施工成本。有人對(duì)異形結(jié)構(gòu)的智慧建造進(jìn)行研究，利用無(wú)人機(jī)、Hololens全息眼鏡、智能放樣機(jī)器人以及三維激光掃描儀等智能建造設(shè)備，整合出了一套質(zhì)量控制全過(guò)程全過(guò)程質(zhì)量控制的解決方案。國(guó)內(nèi)學(xué)者在智能建造的研究目前還處在一個(gè)起步階段，還未形成全流程的智慧建造應(yīng)用;如何采用智慧建造手段減少施工對(duì)城市的影響也較少考慮。目前，城市建設(shè)進(jìn)入了一個(gè)新的階段，城市基礎(chǔ)設(shè)施的能源輸送能力、交通通行能力以及環(huán)境承受能力已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前城市需求，急需對(duì)城市市政設(shè)施進(jìn)行更新改造。但是城市內(nèi)人口、房屋、管線密集，人員、建筑、管線互相影響嚴(yán)重，給城市的更新改造帶來(lái)了難以想象的困難[1]。在現(xiàn)有的復(fù)雜受限城市環(huán)境下，如何快速、安全的進(jìn)行施工建造，如何解決施工帶來(lái)的交通擁堵，如何保證各工程之間互不干擾，是城市內(nèi)快速建造需要解決的問(wèn)題，故急需對(duì)受限市政工程快速更新建造智能裝備開展研究。

3基于BIM技術(shù)的市政工程智慧建造技術(shù)應(yīng)用

3.1圖紙審查

對(duì)于復(fù)雜橋梁、大型綜合管廊等結(jié)構(gòu)物，在設(shè)計(jì)時(shí)往往由于各分項(xiàng)工程設(shè)計(jì)師之間溝通不夠及時(shí)充分，導(dǎo)致出現(xiàn)相互之間的碰撞問(wèn)題。因此，圖紙審核是復(fù)雜結(jié)構(gòu)施工中的重點(diǎn)內(nèi)容。采用BIM技術(shù)可以大大提高施工圖審核的效率和效果，通過(guò)BIM模型在建造前對(duì)各分項(xiàng)工程的碰撞問(wèn)題進(jìn)行協(xié)調(diào)分析，生成碰撞數(shù)據(jù)，使得設(shè)計(jì)與施工緊密結(jié)合。

3.2模型深化

根據(jù)模型的使用范圍采取建立不同精度的模型，確定各類別構(gòu)件拆分要求和精細(xì)度要求，避免過(guò)度建模。通過(guò)管廊全專業(yè)模型的建立，提前發(fā)現(xiàn)土建、機(jī)電碰撞問(wèn)題;針對(duì)管廊預(yù)埋件安裝精度高，深化預(yù)埋件安裝圖紙，確定每一個(gè)機(jī)電支架位置，保證其安裝精度[2]。比如，某項(xiàng)目中的五連拱Y型墩柱至下而上每根環(huán)形箍筋尺寸都在變化，利用BIM模型對(duì)箍筋逐根放樣，確保箍筋尺寸精確。魚腹式鋼結(jié)構(gòu)橋異型墩柱采用定型鋼模板，鋼模板在加工過(guò)程中采用BIM模型進(jìn)行了輔助放樣，有效提高了模板尺寸的精確性。

3.3BIM+無(wú)人機(jī)應(yīng)用

管廊施工存在區(qū)域線路長(zhǎng)，周邊既有道路少，工期緊張，多點(diǎn)同時(shí)開工等難題。在管廊施工前，使用高精度無(wú)人機(jī)采用傾斜攝影技術(shù)，對(duì)地形、地貌進(jìn)行勘測(cè)，測(cè)定原始高程數(shù)據(jù)，進(jìn)行實(shí)景建模，對(duì)模型進(jìn)行抓取，明確場(chǎng)地平整挖填方量，選取最優(yōu)施工便道，提高測(cè)量工作效率[3]。采用無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)，結(jié)合BIM模型，突破時(shí)空限制，實(shí)現(xiàn)未來(lái)產(chǎn)品與現(xiàn)狀地形的無(wú)縫對(duì)接，優(yōu)化臨設(shè)布置和設(shè)計(jì)方案。

3.4三維場(chǎng)地布置

管廊區(qū)域現(xiàn)場(chǎng)施工障礙多，拆遷工作量大，地塊交叉施工多，施工場(chǎng)地狹窄，利用三維模擬周邊環(huán)境與項(xiàng)目部的空間關(guān)系，綜合考慮場(chǎng)地布置的制約因素。合理規(guī)劃項(xiàng)目部、鋼筋加工棚、安全體驗(yàn)區(qū)、1：1地下綜合管廊模型區(qū)等區(qū)域，最大限度地滿足文明施工安全生產(chǎn)要求。

3.5三維可視化交底

綜合管廊進(jìn)行1：1三維建模，通過(guò)BIM模型對(duì)各預(yù)埋件、各部位進(jìn)行詳細(xì)展示，現(xiàn)場(chǎng)工人可按此施工;對(duì)科智路跨貓貓溝拱梁分離系桿拱橋，橋面吊裝進(jìn)行動(dòng)畫演示，工人對(duì)橋面拼接順序進(jìn)行掌握，提供施工時(shí)的溝通效率[4]。通過(guò)BIM模型對(duì)各預(yù)埋件、各部位進(jìn)行詳細(xì)展示，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)管理人員進(jìn)行技術(shù)交底。

3.6協(xié)同平臺(tái)

將橋梁工程、綜合管廊工程等BIM模型集成于該平臺(tái)，由技術(shù)、工程、質(zhì)量、安全等多系統(tǒng)在施工全過(guò)程實(shí)施BIM協(xié)同管理。

3.7施工區(qū)域交通智能分流導(dǎo)控系統(tǒng)

3.7.1超高超限預(yù)警系統(tǒng)

施工區(qū)域超高超限預(yù)警系統(tǒng)監(jiān)測(cè)對(duì)象主要針對(duì)進(jìn)入施工區(qū)域一定范圍的車輛、設(shè)備及人員。其系統(tǒng)主要由激光車輛超高檢測(cè)系統(tǒng)及紅外感應(yīng)語(yǔ)音提示系統(tǒng)組成。激光車輛超高檢測(cè)系統(tǒng)通常由激光發(fā)射機(jī)，激光接收機(jī)等部分構(gòu)成，激光發(fā)射機(jī)發(fā)出激光束并被激光接收機(jī)接收，當(dāng)有超過(guò)限制高度的車輛通過(guò)時(shí)激光束被阻斷，接收機(jī)立即發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)還可以啟動(dòng)其他報(bào)警或控制設(shè)備，在橋梁、隧道口等施工限高區(qū)域或其他有高度限定的地方前一定距離處安裝激光車輛超高檢測(cè)器，當(dāng)超高車輛進(jìn)入時(shí)，檢測(cè)器報(bào)警，輸出報(bào)警信號(hào)，超高控制報(bào)警主機(jī)，由超高報(bào)警主機(jī)觸發(fā)報(bào)警警號(hào)，對(duì)超高車輛報(bào)警，警告其停止前進(jìn)。激光超高車輛檢測(cè)示警系統(tǒng)分為四個(gè)部分：①激光檢測(cè)——通過(guò)激光對(duì)射檢測(cè)方式對(duì)超高車輛進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè);②誘導(dǎo)警示——運(yùn)用LED顯示屏對(duì)超高車輛進(jìn)行安全行車路線誘導(dǎo);③視頻抓拍——對(duì)駛?cè)胂薷邊^(qū)域的超高車輛檢測(cè)并進(jìn)行抓拍圖片或錄像;④信息管理——對(duì)上傳的圖片及車輛超高事件信息進(jìn)行統(tǒng)一合理化管理。

3.7.2施工區(qū)域通行人員紅外感應(yīng)語(yǔ)音提示系統(tǒng)

主要是在施工危險(xiǎn)區(qū)域及工程設(shè)備工作范圍內(nèi)一定距離設(shè)置M6紅外探測(cè)語(yǔ)音提示器。M6紅外探測(cè)語(yǔ)音提示器采用九芯電子智能PM3音樂(lè)播放芯片為處理核心，TF卡存儲(chǔ)器開發(fā)的語(yǔ)音播放器材。當(dāng)探測(cè)器探測(cè)到有人進(jìn)入施工危險(xiǎn)區(qū)域或工程設(shè)備一定距離內(nèi)時(shí)，會(huì)自動(dòng)感應(yīng)播報(bào)定制的語(yǔ)音信息，從而提醒工地施工、安全管理人員注意，同時(shí)也提醒設(shè)備操作人員注意過(guò)往人員的安全[5]。M6紅外探測(cè)語(yǔ)音提示器具有感應(yīng)范圍大、探頭靈敏度高、音質(zhì)好、音量大、掉電可長(zhǎng)期存儲(chǔ)等特點(diǎn)，因此可廣泛應(yīng)用于施工區(qū)域及施工設(shè)備上，對(duì)市政工程快速建造起到了很好的支撐作用。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，在市政工程中，通過(guò)BIM技術(shù)的應(yīng)用，大量減少了綜合管廊機(jī)電安裝管道、設(shè)備之間的碰撞，提高了橋梁鋼結(jié)構(gòu)加工制作精度。

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