BIM技術(shù)在道路橋梁施工階段的應(yīng)用研究

殷路路

(中國(guó)建筑第七工程局國(guó)際工程公司，河南 周口 466700)

1 BIM技術(shù)在道路橋梁施工管理中的應(yīng)用概述

路橋建筑施工階段的管理工作是整個(gè)路面橋梁建設(shè)工程項(xiàng)目監(jiān)督管理的重心,直接影響著整個(gè)路面橋梁的建筑施工質(zhì)量和使用壽命。建筑施工階段的管理工作任務(wù),主要分為施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督管理、建筑施工機(jī)械監(jiān)督管理、建筑施工材料監(jiān)督管理、建筑施工信息管理等。以往,在實(shí)際的管理工作流程中,橋梁施工方案施工過程繁瑣、時(shí)限過長(zhǎng),在管理工作上出現(xiàn)了許多漏洞。而通過把BIM技術(shù)運(yùn)用于路面與橋梁的施工項(xiàng)目管理中,就能夠形成三維施工模式,展示道路橋梁施工歷史,讓管理者精準(zhǔn)定位施工過程的關(guān)鍵點(diǎn),并在目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行施工方法的管理。同時(shí),施工人員必須熟悉建筑施工階段和建筑施工內(nèi)容,可減少對(duì)三維施工模式的展示,從而確保了建筑工作的有序進(jìn)行,也有利于建筑施工階段的有效監(jiān)管?？筛鶕?jù)道路橋梁受意外原因影響的概率進(jìn)行相關(guān)施工問題的規(guī)避，使路面橋梁在固定時(shí)間內(nèi)完成。

BIM技術(shù)在城市路面橋梁建筑施工管理中的廣泛運(yùn)用,能夠有效獲取并顯示關(guān)于建筑用料、施工人員、建筑設(shè)備,以及施工現(xiàn)場(chǎng)管理人員等的各種有關(guān)信息。同時(shí),也能夠按照一定的工程建設(shè)規(guī)范,定期檢測(cè)建筑工程質(zhì)量,并通過BIM等技術(shù)手段,將建筑施工過程中所發(fā)生的各種問題,利用網(wǎng)絡(luò)形式記載和展示到網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上,進(jìn)行模型比較，對(duì)于其中存在的問題及時(shí)糾正，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤立即修復(fù)。管理人員也可動(dòng)態(tài)管理建設(shè)階段,以保證高速公路橋梁等建設(shè)項(xiàng)目的建筑品質(zhì)和使用壽命。

BIM技術(shù)在城市道路橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，可以呈現(xiàn)直觀、可視化的三維模型，更全面、更具體地將城市道路橋梁的各種數(shù)據(jù)展現(xiàn)在模型中，加強(qiáng)不同數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，為城市道路橋梁的實(shí)際建設(shè)提供科學(xué)數(shù)據(jù)支持具有重要意義。綜上所述，BIM技術(shù)在市政路橋設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，通過構(gòu)建能夠充分表達(dá)工程數(shù)據(jù)的可視化三維模型，是提高市政路橋質(zhì)量的重要保障。

采用BIM技術(shù)構(gòu)建的3D可視化模型，反映了具體而全面的數(shù)據(jù)信息。BIM三維模型所包含的數(shù)據(jù)信息不僅包括道路橋梁建設(shè)信息，還包括城市道路橋梁建設(shè)初期初步數(shù)據(jù)收集、設(shè)計(jì)、施工規(guī)劃、實(shí)際施工、驗(yàn)收和日常維護(hù)操作等相關(guān)內(nèi)容，例如橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全、施工材料質(zhì)量指標(biāo)、施工進(jìn)度、施工方法、施工質(zhì)量等數(shù)據(jù)信息。BIM模型提供的數(shù)據(jù)信息貫穿城市路橋工程全過程，能夠提高路橋設(shè)計(jì)質(zhì)量，為更好地管理城市路橋施工提供依據(jù)，幫助施工人員有效解決施工過程中出現(xiàn)的各種項(xiàng)目問題。

2 道路橋梁工程施工難點(diǎn)分析及BIM技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 道路橋梁建設(shè)難點(diǎn)

2.1.1 專業(yè)復(fù)雜性

道路橋梁工程一般包括水下工程、邊坡工程、鋼支柱工程、隧道工程等幾個(gè)專業(yè),道路橋梁的形狀和結(jié)構(gòu)千差萬別,難以達(dá)到材料的均一性。設(shè)備、施工人員和技術(shù)工藝標(biāo)準(zhǔn)增加了道路橋梁施工管理的復(fù)雜性。

2.1.2 設(shè)計(jì)意圖難表達(dá)

在方案設(shè)計(jì)過程中,由施工單位收集可能的環(huán)境影響因素,并進(jìn)行協(xié)調(diào)決定,傳達(dá)給施工方實(shí)施,從而使工程設(shè)計(jì)的意圖得到正確實(shí)施。但是,由于大多數(shù)設(shè)計(jì)者通過二維圖來澄清問題或者提供了一些零件,如果承包商無法達(dá)到合理的設(shè)計(jì)意圖將影響施工的速度和品質(zhì),從而使得設(shè)計(jì)意圖難以實(shí)現(xiàn),造成人為、財(cái)務(wù)和財(cái)務(wù)問題財(cái)產(chǎn)損失。

2.1.3 施工組織困難

高速公路橋梁工程有著多點(diǎn)多線的特征,施工要求復(fù)雜,隨著施工的深入,將出現(xiàn)凍土、軟基、滑坡等一些不利區(qū)域。風(fēng)沙等天氣也會(huì)改善建筑工地的周邊環(huán)境。而且,在同一路面的各個(gè)路口,即使施工工藝、機(jī)具、設(shè)備類型等不同,同樣的施工方法也不易組織起來。因此,道路橋梁工程必須制定目標(biāo)施工模式、施工技術(shù)、人員和設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 BIM技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

BIM技術(shù)既是方式也是過程,BIM技術(shù)能夠運(yùn)用平臺(tái)獲取資料并顯示有關(guān)信息。BIM技術(shù)擁有完善性、可視性、模擬性、協(xié)調(diào)性等一系列優(yōu)勢(shì)。通過BIM技術(shù)的運(yùn)用能夠獲取有關(guān)道路面上橋梁梁的各類信息,同時(shí)運(yùn)用該平臺(tái)對(duì)道路面上橋梁梁進(jìn)行設(shè)計(jì)模型,并協(xié)助管理者進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)管理。

2.2.1 確保信息的完整性

事實(shí)上，在各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展都需要先進(jìn)技術(shù)支持的時(shí)代，加強(qiáng)技術(shù)的有效整合在當(dāng)今科技時(shí)代尤為重要?？萍歼M(jìn)步有助于促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展，真正與時(shí)俱進(jìn)，不落伍。BIM技術(shù)是一項(xiàng)比較重要的技術(shù)，是在當(dāng)今技術(shù)時(shí)代背景下誕生的一種新型技術(shù)，主要應(yīng)用于建筑工程領(lǐng)域。在現(xiàn)階段，這是一種比較先進(jìn)、比較流行的技術(shù)，在這方面，它不是指軟件，而是指系統(tǒng)技術(shù)，通過BIM技術(shù)的應(yīng)用，可以做得更好。通過加強(qiáng)對(duì)多周期工程項(xiàng)目數(shù)據(jù)的集中分析處理，建立可視化和繪圖模型，為人們提供科學(xué)決策，進(jìn)一步保證工程建設(shè)質(zhì)量，避免不必要的問題發(fā)生。BIM技術(shù)在道路橋梁施工管理中的應(yīng)用,可以快速準(zhǔn)確地采集和存儲(chǔ)所有施工數(shù)據(jù),完整的數(shù)據(jù)信息對(duì)道路橋梁施工質(zhì)量起著決定性的作用,完整的數(shù)據(jù)信息非常重要,因?yàn)樗且粋€(gè)重要的基礎(chǔ)。

2.2.2 具有3D可視化功能

在BIM技術(shù)的應(yīng)用過程中，往往體現(xiàn)出三維可視化的特點(diǎn)，這是BIM技術(shù)的基本優(yōu)勢(shì)之一，通常主要與三維可視化有關(guān)。該技術(shù)本身不同于現(xiàn)有的二維設(shè)計(jì)方法，通過引入該技術(shù)，可以盡可能的實(shí)現(xiàn)三維可視化，讓人們可以分析城市道路數(shù)據(jù)情況，而三維可視化功能允許設(shè)計(jì)師更準(zhǔn)確地將他們的想法可視化，它可以表達(dá)和提升城市道路設(shè)計(jì)，滿足真實(shí)道路設(shè)計(jì)的基本要求。與傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)相比，具有設(shè)計(jì)高效準(zhǔn)確的優(yōu)勢(shì)，還可以輸出三維設(shè)計(jì)圖紙，更好地進(jìn)行技術(shù)交底工作，增強(qiáng)城市道路設(shè)計(jì)的質(zhì)量保證。利用BIM技術(shù)所建立的模型，是一種具備三維可視化功能的信息系統(tǒng)綜合平臺(tái),信息的保存與傳遞也更加簡(jiǎn)單,使用者能夠很直接地看到所有數(shù)據(jù)。信息模塊能夠直觀地看到路面橋梁各組成部分的規(guī)格、材料等技術(shù)參數(shù),更方便指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工人員管理,減少無謂的施工問題,進(jìn)行有效的改進(jìn)。

2.2.3 施工管理質(zhì)量模擬

施工模擬也是BIM技術(shù)在城市道路設(shè)計(jì)中的具體優(yōu)勢(shì)之一，當(dāng)涉及到城市道路工程建設(shè)時(shí)，往往是一個(gè)比較復(fù)雜的工程，涉及到多種環(huán)節(jié)，每一個(gè)環(huán)節(jié)都存在一定程度的相關(guān)性。因此，有必要在設(shè)計(jì)過程中加強(qiáng)這些考慮，制定合理的設(shè)計(jì)方案，以更好地促進(jìn)后續(xù)施工的順利進(jìn)行。設(shè)計(jì)問題會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的損失，為了更好地解決這些問題，設(shè)計(jì)師應(yīng)該能夠加強(qiáng)BIM技術(shù)的應(yīng)用，通過對(duì)城市規(guī)劃道路的有效模擬，在模擬階段可以看出道路規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)劃的可行性。BIM技術(shù)可以運(yùn)用信息平臺(tái)對(duì)建筑方案進(jìn)行仿真分析,將時(shí)間圖與3D模型有效融合,建立4D模型,并使用該模式來表現(xiàn)橋梁在不同建筑階段的造型,然后通過對(duì)模型進(jìn)行比較，出現(xiàn)的施工問題可以及時(shí)檢查。利用BIM技術(shù)構(gòu)建的綜合網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),施工方能夠更精確了解路橋的各種參數(shù)信息,同時(shí)這些信息也能夠迅速送達(dá)各部門,而不會(huì)出現(xiàn)信息盲區(qū)問題,因此施工過程中道路橋梁都在集成平臺(tái)旨在提升施工效率和建筑品質(zhì)。

3 BIM技術(shù)在路面橋梁梁施工中的應(yīng)用研究

BIM系統(tǒng)具備了3D可視化—4D時(shí)間—5D成本的特性,能夠完成對(duì)建筑施工流程每一個(gè)階段的細(xì)致管控。利用BIM模式集成工程量、時(shí)間、費(fèi)用等重要信息,并關(guān)聯(lián)圖紙、物料、合同、安全等重要信息,實(shí)現(xiàn)集成后的施工模擬。并通過數(shù)字化管理和信息監(jiān)測(cè)等技術(shù)手段模擬工程進(jìn)度、物料損耗情況等,為建筑、業(yè)務(wù)、規(guī)劃各環(huán)節(jié)的重要節(jié)點(diǎn)提供合理精確的大數(shù)據(jù)分析,從而節(jié)省了時(shí)間與金錢,有效提升了工程建設(shè)管理水平效率。

3.1 道路橋梁施工安全管理

高速公路大橋施工需要巨大的人力、物力、財(cái)力,并具有相當(dāng)多的安全隱患。BIM技術(shù)的廣泛使用,將能夠仿真建筑流程與施工環(huán)節(jié),從而準(zhǔn)確確定現(xiàn)場(chǎng)安全隱患,并經(jīng)過詳細(xì)模擬審核與施工方法,從而了解施工現(xiàn)場(chǎng)的不安全原因,采取預(yù)防措施，防止發(fā)生源頭性安全事故。另外,運(yùn)用BIM技術(shù)能夠精確定位現(xiàn)場(chǎng)員工,強(qiáng)化施工監(jiān)督,進(jìn)行工地可視化管控,對(duì)施工過程中的不規(guī)范作業(yè)和安全隱患實(shí)施深度控制,可提供及時(shí)反饋和有效反饋。通過提前預(yù)測(cè)解決方案構(gòu)建中的各種問題,可以進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)整。

3.2 道路橋梁工程量統(tǒng)計(jì)

道路橋梁的設(shè)計(jì)計(jì)算與工程造價(jià)的估算都需要很準(zhǔn)確,而以往傳統(tǒng)的工作方法大多為人工估算,費(fèi)時(shí)費(fèi)力,精度低。來自各個(gè)專業(yè)領(lǐng)域的成本經(jīng)理的共享和參與,導(dǎo)致了共享數(shù)據(jù)和信息更加困難。借助BIM技術(shù)的運(yùn)用,人們能夠及時(shí)精確地測(cè)算出不同施工環(huán)節(jié)的建設(shè)工期與費(fèi)用,并把這部分?jǐn)?shù)據(jù)信息保存到信息平臺(tái)中,為下一建設(shè)環(huán)節(jié)提供信息支撐,同時(shí)、校對(duì)和咨詢隨時(shí)可用。BIM技術(shù)所收集的工程量數(shù)據(jù)不但能夠?yàn)闃蛄涸靸r(jià)測(cè)算,而且還能夠?yàn)楝F(xiàn)代建筑工程方法的制訂提供科學(xué)的理論基礎(chǔ)。同時(shí)通過5D關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建BIM數(shù)據(jù)庫(kù)，可以準(zhǔn)確快速地計(jì)算工程量，提高施工預(yù)算的準(zhǔn)確性和效率。由于BIM數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)粒度達(dá)到構(gòu)件級(jí)，可快速提供支持項(xiàng)目各條線管理所需的數(shù)據(jù)信息，有效提高施工管理效率。BIM技術(shù)可以自動(dòng)計(jì)算一個(gè)項(xiàng)目的物理量，這屬于更傳統(tǒng)的計(jì)算軟件的能力范圍。在利用BIM技術(shù)設(shè)計(jì)城市道路的過程中，3D激光掃描是最先進(jìn)的數(shù)字化測(cè)量手段，不僅可以現(xiàn)場(chǎng)高精度采集真實(shí)世界坐標(biāo)數(shù)據(jù)，還可以用于后期規(guī)劃、繪圖、數(shù)據(jù)，是存檔、變形檢測(cè)等測(cè)量數(shù)據(jù)的理想來源。

3.3 協(xié)調(diào)道路橋梁建設(shè)項(xiàng)目

道路橋梁工程所涉及的建設(shè)項(xiàng)目數(shù)量眾多,對(duì)各個(gè)項(xiàng)目的組織協(xié)調(diào)與管理工作是城市道路橋梁施工項(xiàng)目管理的重要環(huán)節(jié),能夠大大提高項(xiàng)目的施工進(jìn)度。道路橋梁的建設(shè)區(qū)域往往太長(zhǎng)太狹窄,在施工現(xiàn)場(chǎng)會(huì)有許多項(xiàng)目需要同時(shí)進(jìn)行,這不僅影響大橋的施工質(zhì)量,也存在一定的安全隱患,應(yīng)用BIM技術(shù)可以模擬施工過程。據(jù)分析,在項(xiàng)目施工前對(duì)各個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行預(yù)調(diào),既保證了項(xiàng)目的施工質(zhì)量,又有效提高了施工進(jìn)度,減少了施工安全事故的可能性。隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市道路的規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，因此對(duì)城市道路設(shè)計(jì)的要求越來越高。BIM技術(shù)在城市道路設(shè)計(jì)中的運(yùn)用，不僅提高了城市道路設(shè)計(jì)人員的工作效率，而且大大提高了設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，避免了設(shè)計(jì)過程中不必要的失誤。通過BIM技術(shù)構(gòu)建3D模型，通過BIM控制參數(shù)構(gòu)建和草圖設(shè)計(jì)，基于城市道路結(jié)構(gòu)基本屬性的參數(shù)控制設(shè)計(jì)以及草圖設(shè)計(jì)，執(zhí)行BIM3D模型輸入線和地理輸入后一系列命令設(shè)計(jì)的3D模型使用。

3.4 道路橋梁建設(shè)進(jìn)度管理

通過將BIM技術(shù)應(yīng)用于道路橋梁施工管理,可以構(gòu)建4D虛擬模型,通過4D模型的虛擬施工碰撞分析,推導(dǎo)出目標(biāo)解決方案和管理動(dòng)作。在施工現(xiàn)場(chǎng),需要準(zhǔn)確監(jiān)控施工人員、物料和機(jī)械設(shè)備的到位日期,也需要準(zhǔn)確監(jiān)控每個(gè)工程項(xiàng)目的起止日期。利用工程四D模式形成了合理的建筑階段管理規(guī)劃,即通過運(yùn)用工程模式展示建筑階段的施工進(jìn)度,使工程管理者可以正確地評(píng)估施工進(jìn)度與進(jìn)度計(jì)劃之間的差距,從而合理調(diào)控工程進(jìn)程，通過及時(shí)規(guī)劃,防止道路和橋梁建設(shè)未在規(guī)定日期內(nèi)完成。

3.5 施工設(shè)備、材料和人力管理

建設(shè)道路和橋梁時(shí),施工復(fù)雜,需要大量的設(shè)備、施工人員和建筑材料,如果某一方面出現(xiàn)問題,如設(shè)備故障、施工人員不足或施工材料不足,現(xiàn)場(chǎng)管理難度將增加。人力工作的難度影響了道路橋梁工程的順利施工。通過將BIM技術(shù)應(yīng)用于道路橋梁施工管理,管理人員可以利用4D模型和信息平臺(tái),主動(dòng)識(shí)別施工現(xiàn)場(chǎng)所需設(shè)備、材料和人員的具體情況,制定有效的解決方案。

BIM技術(shù)是一種應(yīng)用于各行業(yè)的現(xiàn)代新技術(shù)，為行業(yè)的發(fā)展帶來了極大的便利。由于BIM技術(shù)可以貫穿整個(gè)項(xiàng)目過程，因此整個(gè)生命周期也是積極宣傳的關(guān)鍵要素。通過BIM建立維修工作歷史，可以跟蹤設(shè)施設(shè)備狀況，提前預(yù)測(cè)一些關(guān)鍵設(shè)備的應(yīng)用狀態(tài)，根據(jù)維修記錄和維修計(jì)劃自動(dòng)識(shí)別預(yù)定維修的設(shè)備和設(shè)施，可以通過記錄設(shè)備和損壞的道路，實(shí)現(xiàn)從故障發(fā)現(xiàn)和報(bào)告、維護(hù)和維修調(diào)度到竣工驗(yàn)收、回訪等全過程管理。

4 結(jié) 語(yǔ)

將BIM技術(shù)應(yīng)用到城市道路橋梁設(shè)計(jì)中，通過準(zhǔn)三維模型的構(gòu)建，讓項(xiàng)目的每一個(gè)施工環(huán)節(jié)都得以展示，讓設(shè)計(jì)者能夠清晰直觀地了解和把握項(xiàng)目的施工內(nèi)容。如果設(shè)計(jì)有缺陷，可采取有效措施，結(jié)合模型展示，制定科學(xué)、合理、實(shí)用的城市道路工程設(shè)計(jì)方案，大大提高了城市道路橋梁的施工質(zhì)量。BIM技術(shù)在城市道路橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。