BIM技術運用于市政橋隧工程中的創(chuàng)新研究

夏昌猛

（六盤水市規(guī)劃設計研究院有限責任公司，貴州六盤水 553000）

0 引言

BIM技術是一種數(shù)據(jù)化的手段，它可以保證在項目規(guī)劃、運行、維護的全過程中，實現(xiàn)對橋梁、隧道等各個環(huán)節(jié)的信息的共享和傳輸。利用有關建筑工程的數(shù)據(jù)為模型，可以進行模擬建模，顯示出建筑物的實際形狀和信息，與傳統(tǒng)的繪圖、測繪相比，更加直觀。此外，BIM技術還可以將數(shù)據(jù)信息整合到建筑施工管理中，極大地提高了橋梁隧道的設計和施工效率，同時也能有效地規(guī)避風險。21世紀以來，我國政府出資建設的大型城市橋梁、隧道工程大都采用BIM技術，并隨著BIM技術的發(fā)展和成熟，其應用范圍逐漸擴大，BIM技術是一種新的商業(yè)模式變革。

1 BIM技術在路橋隧施工中的應用優(yōu)勢

傳統(tǒng)的建筑管理模式是平面和二維的，比較抽象。與傳統(tǒng)的管理方式相比，BIM技術可以將三維的效果展示給用戶，通過BIM技術，可以清晰地展示出施工中的每一個細節(jié)。既便于施工方檢查、操作，又讓業(yè)主對工程的情況有了更多的了解。BIM技術現(xiàn)已在施工階段得到了廣泛的運用，其價值日益顯現(xiàn)，管理者可以將施工進度、質(zhì)量、安全、費用等一系列的管理工作結(jié)合起來，利用BIM技術將多個專業(yè)、多部門的工作有機地結(jié)合起來。極大地提高了作業(yè)的工作效率，降低了返工的數(shù)量，節(jié)省了工程造價，保證了工人的人身安全[1]。

傳統(tǒng)的建筑管理方式是以圖紙為導向的，如果設計圖有了變化，就會導致工程的返工次數(shù)增加，甚至有可能造成工程損失。此外，工程建設中往往會出現(xiàn)一些不可預見的突發(fā)事件，若不事先做好計劃，將會導致大量的人力、物力資源的浪費。利用BIM技術，可以提前模擬施工中的關鍵問題，并對其進行優(yōu)化。BIM技術是一種強有力的數(shù)據(jù)庫，能有效地規(guī)劃和組織施工全過程，保證工程的正常進行，哪怕是一些信息突然變化，也可以單獨標注。此外，有些工程的保密性很強，在施工中往往會保存某些關鍵的第一手信息，以加強其保密，利用BIM技術，可以把這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)，再輸入數(shù)據(jù)庫中，形成一個三維的模型，供管理者隨時查閱。另外，可以對工地進行拍攝，并將其上傳到模型中，這樣既可以重現(xiàn)施工過程，同時也可以幫助企業(yè)在工地上進行管理和糾偏。如果是比較昂貴的機器，我們可以將材料和材料的數(shù)據(jù)輸入三維模型中，方便以后的數(shù)據(jù)處理。

立體模型作為物體多邊形的一種表現(xiàn)形式，具有直觀、立體性和可視化等特點，因此，在公路橋梁施工中，需要借助3D建模技術來實現(xiàn)。利用BIM技術，可以使工程人員用4D仿真的方法，把工程設計圖和施工次序，栩栩如生地展示，并根據(jù)用戶的需求對模型進行修正，這讓路橋的精度得到了極大的提升，比起以前的平面設計更加方便和嚴謹[2]。另外，利用3D渲染技術，可以參考其他類似項目的施工方案，并與其他項目進行比較，通過反復計算，得出了優(yōu)化的施工工藝。BIM技術還有一個很大的優(yōu)勢，那就是它可以將所有的信息都集成到一起，在中標后，根據(jù)各方面的需求，建立一個BIM初步數(shù)據(jù)庫，利用6D技術，可以快速處理。利用資料庫，可以清晰地掌握施工過程中材料、人力的使用狀況，并能及時地對施工狀況進行調(diào)整，是對施工進度進行科學的控制。以往，在公路橋梁工程中，資料的集成一直是一個難題，因為電腦技術還沒有發(fā)展起來，所以只能依靠人工進行測量，不但要花費大量的人力，但由于BIM技術的強大，可以將橋梁的信息輸入軟件中，形成一個模型，可以清晰地看到工程的狀態(tài)。通過對BIM技術的全面集成，可以迅速獲取施工過程中的海量數(shù)據(jù)，使項目經(jīng)理能夠根據(jù)BIM技術調(diào)整項目進度。調(diào)整規(guī)劃科，使各種資源得到科學的整合，從而達到節(jié)約能源、保護資源、減少浪費的目的。

總之，BIM技術與工程項目管理相結(jié)合，形成了一個完整、透明的數(shù)據(jù)分享機制，為項目相關方提供了一個平臺，可以方便地查詢數(shù)據(jù)和信息，為協(xié)作管理提供了一個平臺。BIM技術與傳統(tǒng)的建筑管理方式相比，具有很大的差異，BIM技術能夠讓參與方得到更好的工作分配和組織，從而有效地解決了傳統(tǒng)施工中存在的管理效率低下和技術交流困難等問題。

2 BIM技術在路橋施工階段的實際應用

2.1 促進橋梁施工過程中的協(xié)同合作

橋梁施工是一種非常復雜的工作，涉及設計、施工、材料供應等多個方面，各單位的工作都會對橋梁施工的最后施工造成一定的影響。以往，由于各部門間缺乏交流，協(xié)調(diào)工作效率低下，將直接影響到橋梁建設的效益，這將在一定程度上影響到建設成本和最終的質(zhì)量。BIM技術的運用，使所有的參加者都能在自己的權限范圍內(nèi)，將有關的資料錄入自己的管理系統(tǒng)中，通過對各自的數(shù)據(jù)進行查詢，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，協(xié)調(diào)生產(chǎn)。正確運用BIM技術，能夠有效地管理橋梁項目的目標管理、成本管理和質(zhì)量管理，這對橋梁建設具有重要的作用。

2.2 優(yōu)化施工管理

利用BIM技術進行施工仿真，可以實時地對施工過程進行實時的指導，使施工人員對施工工藝、工藝、安全隱患等有一個全面的認識，這樣既可以有效地解決施工中出現(xiàn)的各種問題，又可以有效地減少施工中出現(xiàn)的問題。通過對橋梁工程建設過程中存在的問題進行早期發(fā)現(xiàn)，并采取相應的措施處理問題，從而使傳統(tǒng)的管理方式發(fā)生變化，從“被動管理”到“主動管理”，大大簡化了施工現(xiàn)場的管理，減少了事故的發(fā)生[3]。比如，在某項目的施工中，對鋼箱梁進行了管理，將鋼箱梁分成6種，標準梁有A、B、C3種，其中的F型合攏部分，E級鋼筋混凝土，D級特鋼，每一塊鋼箱梁在施工現(xiàn)場都要完成拼裝、焊接、螺栓連接等工序。同時，要仔細地考慮到制作順序、存放位置等諸多因素，一旦出現(xiàn)差錯，就會限制工程的進度，嚴重影響工程的正常進行，在傳統(tǒng)的物料管理中，使用Excel表來進行。同時，運用BIM技術實現(xiàn)了對鋼箱梁材料的可視化和動態(tài)管理，對鋼箱梁的材料進行了全面的了解，并進行了科學的管理和記錄。在橋梁施工過程中，可以極大地減輕由鋼箱梁追蹤而帶來的應力，使施工人員能夠及時了解鋼箱梁的情況，加快工序的銜接，從而提高工程質(zhì)量。

2.3 BIM技術在大型復雜工程中的應用

BIM在公路橋梁施工，特別是在大型、復雜的項目中，在設備安裝、設備管線安裝等方面具有顯著的應用價值。在制訂工程規(guī)劃、設計時，由于BIM路橋的基礎構(gòu)件如樓板、墻體等為有機結(jié)合體，應嚴格按照規(guī)范的要求，將其分解為不同的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，分別由不同的廠家自行制造，再根據(jù)事先設計好的圖紙進行加工和組合。在采用BIM技術時，必須嚴格按照工廠的生產(chǎn)工藝和統(tǒng)一的設計規(guī)范，對零件進行合理的拆分，保證多個零件的拆分，并盡量做到規(guī)范。

一方面，BIM技術能滿足項目的實際需要，另一方面也能有效地提高工廠的生產(chǎn)效率。預制件運輸?shù)铰窐蚪M裝工地后，必須進行現(xiàn)場組裝。在確定了BIM部件分解設計的基本原理后，建立了一個深化的立體路橋模型，并將其分解為可供不同廠家直接加工的預制件，從而有效地完成了預制件的組裝和加固。BIM的分解設計能夠更完整、直觀地反映出各基本單元之間的聯(lián)系，并使其更好地進行分解，從而減少了平面圖的設計盲區(qū)，減少了結(jié)構(gòu)設計中的錯誤發(fā)生，保證了模型轉(zhuǎn)換中的數(shù)據(jù)和信息的完整性和精確度，使其在裝配式橋梁的設計和安裝中發(fā)揮其優(yōu)越性[4]。

2.4 算量方面的相關技術

實現(xiàn)了信息的共享，達到了科學的協(xié)同管理目標。例如道路橋梁項目，它對功能、結(jié)構(gòu)等有較高的要求，地面地區(qū)的道路橋梁體系規(guī)模較大，要對各部件進行正確的處理，并做好信息共享，使其在工程結(jié)構(gòu)中起到很好的協(xié)調(diào)作用。在這段時間內(nèi)，可以通過BIM技術建立信息共享平臺，進行合理的協(xié)同和管理，實現(xiàn)信息共享，提高工作效率，提高企業(yè)的經(jīng)營管理水平。要正確地進行精細管理，并根據(jù)BIM技術的使用特征和規(guī)律，進行相應的管理。在這段時間內(nèi)，企業(yè)可以建立專業(yè)BIM技術的精細管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的自動更新，實現(xiàn)對橋梁各部門的信息和數(shù)據(jù)的智能化管理，改變以往工程資料的管理方式和方式，使之成為一個精細的控制系統(tǒng)。BIM技術在實際應用中涉及大量的資料，有關部門可以利用這些資料對工程造價和其他項目進行有效的管理，通過BIM數(shù)據(jù)端和相應的數(shù)據(jù)終端之間的連接，可以將各種成本、材料、管理、管理等數(shù)據(jù)運用到BIM數(shù)據(jù)中，正確地進行數(shù)據(jù)的校驗和更新，使相關的參考工作得以合理地進行。精細的管理和動態(tài)的項目費用。在建設階段，通過構(gòu)建5D模型，對工程造價進行精細的分析，精確地對各個時間節(jié)點、工區(qū)、各工序的工程量進行精確的核算，并根據(jù)企業(yè)的定額，確定施工費用與各構(gòu)件在施工過程中的中標單價之間的對應關系，以達到對項目成本的精細化管理。以往，工程完工后，施工單位很難掌握工程的盈利情況，一旦出現(xiàn)虧損，就很難對其損失的部位和原因進行分析，利用BIM技術對工程造價進行動態(tài)管理，并與施工進度相結(jié)合，及時分析和統(tǒng)計BIM，從而達到對工程造價的動態(tài)管理。在設計變更時，可以及時調(diào)整BIM，快速地判斷出設計變更前后的費用變動，從而對工程造價進行動態(tài)管理[5]。

2.5 節(jié)能環(huán)保

BIM技術不僅可以在建筑全壽命周期內(nèi)發(fā)揮更大的作用和優(yōu)勢，更能突出其在綠色建筑設計中的優(yōu)越性，符合國家的“綠色發(fā)展”方針。除了以上提到的優(yōu)點和作用之外，它還可以分析建筑物的性能和作用，特別是對環(huán)境能源的利用效率、利用物理技術判斷采光位置、使用建筑材料的耐久性等。此外，BIM技術還可以降低能源消耗，還可以根據(jù)視覺、聽覺等因素，自動判斷燈光的位置，從而達到節(jié)能和環(huán)保的效果。從當前中國建筑市場發(fā)展的總體趨勢、消費者的需求、政府對建筑材料、施工方法等方面的支持，未來綠色建筑必將成為建筑產(chǎn)業(yè)的主要組成部分。所以，將BIM技術引入工程建設中，可以充分利用BIM技術在施工前期的環(huán)境預報，特別是對能量的監(jiān)控。BIM技術可以合理、科學地安排能源、水資源等資源的使用，使太陽能、光能、風能等綠色能源得以充分利用；同時，BIM技術在建設項目中的應用與支撐也是實現(xiàn)綠色建筑發(fā)展的必由之路。因此，降低環(huán)境污染，合理利用綠色能源，是建設綠色建筑的有力支撐。

2.6 工程造價管理

由于工程造價管理中的不確定性因素比較多，常規(guī)的項目管理方法很難對其進行全方位的干預，從而導致了工程成本的管理效率低下，其主要表現(xiàn)為工程項目的詳細設計與實際工程的不同和不同，在工程建設中，由于設計變更或隨意變更工程項目所引起的費用變動，設計圖紙、工程量清單往往與施工階段提出的工程量存在差異。將BIM技術與網(wǎng)絡信息技術相結(jié)合，實現(xiàn)了工程項目成本的統(tǒng)一管理，運用大數(shù)據(jù)技術構(gòu)建了一個數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了成本信息的共享，也可以在線修改數(shù)據(jù)。

各地的清單計價是項目成本中的一個重要環(huán)節(jié)，BIM軟件能夠?qū)㈨椖克枰捻椖壳鍐钨Y料輸入，使以后的項目能夠順利進行。在市場行情變化的時候，可以適時地做出相應的調(diào)整[6]。另外，BIM技術中的動態(tài)調(diào)節(jié)功能，可以根據(jù)現(xiàn)場的實際情況來調(diào)整數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的準確性和可靠性，既可以保證成本的控制，又可以保證各種數(shù)據(jù)的核對和比較，從而實現(xiàn)了對工程造價的有效控制。

3 結(jié)語

綜上所述，BIM技術的發(fā)展，主要是為了在市政橋隧的建設和施工中，起到一定的作用。目前，該技術已在國內(nèi)公路橋梁工程建設中初見成效，并在實踐中逐步完善，對我國市政橋隧工程的建設產(chǎn)生了較大的變化，同時也使有關的企業(yè)發(fā)生了相應的變化，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。