探討B(tài)IM技術(shù)在市政路橋施工中的應(yīng)用

楊威

（廣州市市政工程機(jī)械施工有限公司 廣東廣州 511300）

在城市化發(fā)展過(guò)程中，人們更加重視城市生活基礎(chǔ)配套設(shè)施。近些年，我國(guó)不斷增加新的路網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目，并且在規(guī)劃中納入老舊城區(qū)改造工作，而傳統(tǒng)的技術(shù)措施缺乏直觀性，不利于順利實(shí)現(xiàn)施工任務(wù)。在市政路橋施工中，利用BIM技術(shù)，可以建立智能化模型，順利落實(shí)市政路橋設(shè)計(jì)和施工等，可以全過(guò)程地演示市政路橋施工過(guò)程，進(jìn)一步優(yōu)化整體設(shè)計(jì)方案，提高整體施工效率，高質(zhì)量地實(shí)現(xiàn)市政路橋施工任務(wù)，突出市政路橋工程綜合效益。

1 市政路橋施工的特點(diǎn)

1.1 工程量比較大

社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，逐漸擴(kuò)大城市交通規(guī)模，隨之?dāng)U大市政路橋施工規(guī)模，并且對(duì)市政路橋施工提出更高的要求。因?yàn)槭姓窐蚴┕きh(huán)境非常復(fù)雜，不同地區(qū)和不同時(shí)間的地質(zhì)結(jié)構(gòu)具有較大的差異性，因此，在基層施工過(guò)程中，需要利用針對(duì)性的處理技術(shù)，因此提高了市政路橋施工難度。為了有序開展市政路橋施工，施工單位需要全面勘察周邊環(huán)境和區(qū)域環(huán)境等，在這一階段涉及繁雜的信息數(shù)據(jù)，如果產(chǎn)生錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，將會(huì)影響到整體施工質(zhì)量［1］。

1.2 施工要求比較高

在市政路橋施工中，施工單位通常是根據(jù)使用壽命選擇針對(duì)性的施工材質(zhì)，如果橋梁工程使用壽命處于70～150年，需要根據(jù)這一壽命標(biāo)準(zhǔn)明確施工材料的各項(xiàng)參數(shù)，例如，需要明確預(yù)應(yīng)力鋼筋的設(shè)置位置、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及路基鋪設(shè)厚度等。因此，對(duì)于市政路橋施工提出較高的要求。為此，施工單位需要完善管理制度，有序開展不同的施工環(huán)節(jié)，以此保障市政路橋施工質(zhì)量。

2 BIM技術(shù)

2.1 BIM技術(shù)的含義

BIM技術(shù)指的是建筑信息模型技術(shù)，利用三維模型動(dòng)態(tài)化展示建筑物。通過(guò)軟件虛擬建立市政路橋工程的三維模型，并且利用數(shù)字化技術(shù)構(gòu)建建筑工程信息庫(kù)，在BIM模型中集中存儲(chǔ)設(shè)計(jì)、施工及維護(hù)等階段的數(shù)據(jù)，通過(guò)精確地組合和表達(dá)，并且利用數(shù)據(jù)挖掘開展精細(xì)化分析，可以延長(zhǎng)建筑生命周期［2］。

2.2 BIM技術(shù)在市政路橋施工中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

2.2.1 模擬能力

在市政路橋施工中推廣利用BIM技術(shù)，可以發(fā)揮出模擬操作的功能，通過(guò)利用計(jì)算機(jī)和相關(guān)儀器，可以在平臺(tái)上模擬操作工程，并且對(duì)比分析這種模擬操作，可以規(guī)避工程設(shè)計(jì)的不足，可以選擇最佳施工方案，提高工程管理模式的現(xiàn)代化和科學(xué)化，保障市政路橋施工質(zhì)量。

2.2.2 可以自動(dòng)化生成和修改圖紙文檔

在市政路橋施工中利用BIM技術(shù)，在平臺(tái)上構(gòu)建三維模型之后，即可自動(dòng)化生成項(xiàng)目圖表、圖紙及文檔等，幫助技術(shù)人員直觀觀看工程設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，而且會(huì)形成各種類型的圖紙，可以清晰地體現(xiàn)出平立剖和3D 視圖。生成的文檔中包括市政路橋施工的材料、體積及面積等信息，為施工方案設(shè)計(jì)和管理工作奠定基礎(chǔ)，提高市政路橋施工的智能化水平，不僅可以提高整體施工效率，同時(shí)可以獲得精確的工程信息［3］。

2.3 有利于協(xié)同各學(xué)科專業(yè)

我國(guó)不斷提高市政路橋施工水平，同時(shí)人們也提高了工程要求，因此增加了市政路橋施工難度。市政路橋施工環(huán)境具有多變性，需要在同一個(gè)平臺(tái)融合各學(xué)科專業(yè)技術(shù)，通過(guò)開展協(xié)同作業(yè)，克服工程難題。在市政路橋工程設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中涉及多學(xué)科知識(shí)，利用BIM技術(shù)，可以融合各專業(yè)學(xué)科，高效地共享市政路橋工程信息數(shù)據(jù)，充分發(fā)揮出學(xué)科專業(yè)知識(shí)的作用。利用BIM技術(shù)，還可以協(xié)同不同地區(qū)和不同專業(yè)人員等，可以降低空間地域的限制，充分利用技術(shù)共享資源。

2.4 精確控制成本

利用BIM模型，可以精確地控制材料，同時(shí)可以利用統(tǒng)計(jì)功能確定材料實(shí)物量，制定科學(xué)的材料采購(gòu)計(jì)劃，并以此為基礎(chǔ)，建立限額領(lǐng)料單，實(shí)現(xiàn)材料用量節(jié)約目標(biāo)，有效降低市政路橋施工成本。在工程完工之后，施工單位要對(duì)比分析并且自動(dòng)統(tǒng)計(jì)計(jì)劃材料用量和實(shí)際材料用量，實(shí)現(xiàn)材料管理的動(dòng)態(tài)化［4］。

2.5 碰撞檢測(cè)

利用BIM技術(shù)，可以更加直觀清晰地表達(dá)完成設(shè)計(jì)之后的狀態(tài)和外觀，可以根據(jù)尺寸構(gòu)造所有的模型，同時(shí)可以清晰地顯示出管道和隔熱層等，方便施工單位及時(shí)發(fā)現(xiàn)在市政路橋施工中隱藏的問(wèn)題。

2.6 有利于開展精細(xì)化管理

在市政路橋施工中利用BIM技術(shù)，可以精細(xì)化地控制施工成本、施工質(zhì)量及施工進(jìn)度等。利用可視化的BIM模型，有利于開展虛擬交底工作，同時(shí)可以發(fā)揮出施工指導(dǎo)作用，將整體工程施工流程和節(jié)點(diǎn)工況真實(shí)地反映出來(lái)，方便施工單位把握施工情況，有效管理整體施工進(jìn)度。在BIM 模型中加載市政路橋進(jìn)度信息，可以在三維場(chǎng)景中顯示有關(guān)計(jì)劃的模型，并且對(duì)比分析實(shí)際進(jìn)度下的項(xiàng)目實(shí)體，確定實(shí)際進(jìn)度和計(jì)劃進(jìn)度之間的差異性，動(dòng)態(tài)化地控制施工進(jìn)度，并且落實(shí)針對(duì)性的糾偏措施［5］。

3 BIM技術(shù)在市政路橋施工中的難點(diǎn)

3.1 BIM技術(shù)的局限性

因?yàn)锽IM技術(shù)屬于一項(xiàng)新型技術(shù)，當(dāng)前處于探索階段，發(fā)展得還不夠成熟，因此，其在市政路橋施工中應(yīng)用具有一定的局限性，影響到推廣應(yīng)用。BIM 軟件的基礎(chǔ)是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用階段，對(duì)于計(jì)算機(jī)軟硬件提出較高的要求。在市政路橋施工中，利用BIM技術(shù)的難度比較大，需要投入較多的財(cái)力。當(dāng)前利用的軟件主要是來(lái)源于歐美國(guó)家，和我國(guó)建筑市場(chǎng)缺乏匹配度，因此影響到BIM技術(shù)的推廣應(yīng)用。

3.2 異形曲線結(jié)構(gòu)比較多

市政路橋施工過(guò)程中涉及較多的空間結(jié)構(gòu)、下穿通道及支擋結(jié)構(gòu)等，這些結(jié)構(gòu)在三維空間將會(huì)產(chǎn)生異型曲面，因?yàn)檫壿嬘?jì)算工作非常復(fù)雜，而且參數(shù)設(shè)計(jì)工作具有較大的難度。正是因?yàn)锽IM技術(shù)存在局限性，在設(shè)計(jì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，無(wú)法體現(xiàn)出原有技術(shù)，需要開展二次開發(fā)工作，但是這樣不僅會(huì)降低設(shè)計(jì)效率，還會(huì)影響到市政路橋施工精度［6］。

4 BIM技術(shù)在市政路橋施工中的應(yīng)用

4.1 處理地形圖

在市政路橋設(shè)計(jì)過(guò)程中，利用BIM技術(shù)，有利于提高工程設(shè)計(jì)水平，同時(shí)可以保障設(shè)計(jì)效率。在道路設(shè)計(jì)之前，需要落實(shí)線路構(gòu)建工作，這也是城市規(guī)劃工作的重要內(nèi)容，但是附近的地形和線路等會(huì)影響到線路構(gòu)建效果，可以利用BIM技術(shù)分析這些數(shù)據(jù)，建立最優(yōu)路線方案。落實(shí)中心線轉(zhuǎn)化的設(shè)計(jì)工作，有利于提高城市道路設(shè)計(jì)質(zhì)量，可以在3D地形圖中轉(zhuǎn)化道路中心線為具體的目標(biāo)，并且以此為基礎(chǔ)轉(zhuǎn)化城市中心線為多節(jié)線路。相關(guān)工作人員通過(guò)分析城市道路中心線的結(jié)構(gòu)功能，最終可以精確地穿插城市道路中心線。

4.2 在施工準(zhǔn)備階段應(yīng)用

在施工準(zhǔn)備過(guò)程中，利用BIM技術(shù)設(shè)置施工材料模型，并且在模型中可以精確地標(biāo)記施工材料配比等信息。在市政路橋施工中，材料采購(gòu)工作發(fā)揮著重要的作用。首先，需要安排專業(yè)的采購(gòu)人員，采購(gòu)人員要全面分析市場(chǎng)變化，結(jié)合市場(chǎng)價(jià)格變化情況采購(gòu)材料。其次，完成采購(gòu)工作之后，需要落實(shí)抽測(cè)工作，保障入場(chǎng)材料符合市政路橋施工要求，因此保障市政路橋施工質(zhì)量［7］。

4.3 在設(shè)計(jì)階段利用

BIM技術(shù)融合多個(gè)學(xué)科知識(shí)，通過(guò)建立三維模型，可以展現(xiàn)出市政路橋施工各環(huán)節(jié)的實(shí)際情況，緊密結(jié)合設(shè)計(jì)和施工等方面。首先，要利用Power-Civil 軟件搭建總裝平臺(tái)，精確地定位墩臺(tái)位置，同時(shí)建立精確的三維模型和數(shù)字模型，結(jié)合實(shí)際需要，建立子模型，完整地匹配墩臺(tái)和整體架構(gòu)，并且建立信息數(shù)據(jù)庫(kù)，優(yōu)化整體使用效果。在主跨模型創(chuàng)建過(guò)程中，可以利用Micro-Station 工具創(chuàng)建特殊模型。在建立引橋結(jié)構(gòu)模型的過(guò)程中，技術(shù)人員可以利用Bridge-Master 技術(shù)在二維結(jié)構(gòu)中標(biāo)記引橋結(jié)構(gòu)和形狀等，并且在其他軟件中輸入相關(guān)數(shù)據(jù)，同時(shí)自動(dòng)化形成結(jié)構(gòu)模型。在鋼筋模型創(chuàng)建過(guò)程中，可以用Pro concrete 軟件綜合相關(guān)參數(shù)，有利于優(yōu)化三維配筋效果。

4.4 場(chǎng)地布置模型

利用Revit，可以可視化地模擬現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，有序落實(shí)臨建設(shè)施、施工用地以及施工便道等。通過(guò)利用BIM技術(shù)展示出施工場(chǎng)地的平面布置情況，并且將相應(yīng)的參數(shù)信息添加到平面布置的各類族中，全面記錄面積信息和使用時(shí)間信息等，可以生成信息匯總表，并且根據(jù)時(shí)間維度關(guān)聯(lián)孤立的平面，將平面布置的表達(dá)情況準(zhǔn)確地表達(dá)出來(lái)，進(jìn)一步優(yōu)化布置后續(xù)場(chǎng)地。此外，通過(guò)工作面管理，可以展示出施工順序，有利于施工單位協(xié)調(diào)不同的工作面，避免產(chǎn)生施工沖突［8］。

4.5 模擬復(fù)雜節(jié)點(diǎn)施工方案

結(jié)合實(shí)際情況，建立復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的BIM模型，并且利用BIM技術(shù)轉(zhuǎn)化施工方案，有利于確定施工方案存在的不足。通過(guò)整合BIM 模型，在Fuzor 和Lumion 軟件中操作三維模擬渲染和工序動(dòng)畫演示等，可以模擬重點(diǎn)施工方案，進(jìn)一步提高施工方案的合理性，及時(shí)處理方案中存在的不足。利用三維動(dòng)畫，可以方便施工人員開展技術(shù)交底工作，高效地執(zhí)行施工方案。

施工模擬內(nèi)容主要包括節(jié)點(diǎn)大樣、內(nèi)部構(gòu)造及施工工序等，可以利用圖片、視頻及文件等說(shuō)明實(shí)際形成過(guò)程，通過(guò)模擬，可以詳細(xì)地表達(dá)出施工工藝。

4.6 綜合設(shè)計(jì)地下管線

在設(shè)計(jì)地下管線的過(guò)程中，需要分析管線設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)信息。通過(guò)科學(xué)規(guī)劃管道設(shè)計(jì)參數(shù)，有利于確定管道半徑和走向等；通過(guò)利用BIM技術(shù)，可以掌握管道布置情況；利用MagiCAD 軟件，可以完成市政管道建模，結(jié)合路面實(shí)際情況落實(shí)設(shè)計(jì)工作。此外，在建模過(guò)程中，可以把握施工順序，規(guī)避管道避讓情況，在后期施工中，需要重新調(diào)整管路。完成建模之后，需要開展碰撞檢測(cè)工作，更加合理地布置市政管道，可以及時(shí)調(diào)整發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題。

4.7 橫縱斷面設(shè)計(jì)

在橫斷面設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了順利組建多構(gòu)件，需要合理選擇構(gòu)件。例如，可以利用givi13d軟件提高橫斷面設(shè)計(jì)的科學(xué)性，提高BIM 數(shù)據(jù)信息模型的科學(xué)性。市政路橋橫斷面設(shè)計(jì)內(nèi)容包括橋面鋪裝、路基設(shè)計(jì)及道路寬度等，需要根據(jù)市政路橋使用需求和道路等級(jí)等開展設(shè)計(jì)工作，通過(guò)合理設(shè)置節(jié)點(diǎn)參數(shù)，有效拓寬道路橋梁。

在縱斷面設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以利用軟件完成模型設(shè)計(jì)工作，通過(guò)利用BIM技術(shù)組合模型采集相關(guān)信息，同時(shí)可以把握數(shù)據(jù)浮動(dòng)情況，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，提高設(shè)計(jì)結(jié)果的科學(xué)性，形成設(shè)計(jì)圖。利用BIM技術(shù)的過(guò)程中，以曲面為基礎(chǔ)，結(jié)合斷面指令，形成階段地形，更改道路中心線之后，也會(huì)更改地面線，有利于提高整體工作效率［9］。

4.8 在施工階段具體應(yīng)用

4.8.1 工程質(zhì)量管理

利用BIM技術(shù)，可以及時(shí)標(biāo)注施工中的質(zhì)量問(wèn)題，并且有利于落實(shí)跟蹤管理。利用BIM技術(shù)，可以控制工程結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，避免在市政路橋施工中埋下安全隱患。利用三維建模方式，有利于施工單位把握施工細(xì)節(jié)，提高施工方案的可行性，及時(shí)解決施工問(wèn)題，避免因?yàn)楹笃诜倒ざ黾邮┕こ杀尽?/p>

4.8.2 工程成本管理

在市政路橋施工中，成本管理工作發(fā)揮著重要的作用。施工單位需要安排專業(yè)人員估算施工成本，綜合利用相關(guān)圖紙和報(bào)表，但是二者缺乏關(guān)聯(lián)性，不利于保障計(jì)算結(jié)果的精確性，反而會(huì)增加施工成本，同時(shí)會(huì)增加工作壓力。利用BIM技術(shù)，可以詳細(xì)地標(biāo)記每個(gè)構(gòu)件的詳細(xì)信息，通過(guò)建立三維模型，方便工作人員精確地計(jì)算工程量和消耗量。

4.8.3 工程安全管理

利用BIM技術(shù)的可視化處理方式，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)市政路橋施工中的安全隱患，及時(shí)開展安全處理工作。完成處理工作之后，可以記錄和分析實(shí)際處理情況，確定安全問(wèn)題的發(fā)生原因，提出針對(duì)性的處理模式，并且建立安全隱患排查模型，為后續(xù)施工奠定基礎(chǔ)，避免再次出現(xiàn)相關(guān)問(wèn)題。

4.8.4 施工進(jìn)度管理

利用BIM技術(shù)仿真模擬市政路橋施工過(guò)程，建立4D信息模型，有利于施工單位實(shí)時(shí)把控施工人員和材料等方面的進(jìn)場(chǎng)，避免因?yàn)榉倒ね涎邮姓窐蚴┕みM(jìn)度。利用建筑模型，可以直觀地對(duì)比分析施工進(jìn)度計(jì)劃和實(shí)際施工情況，根據(jù)二者偏差，合理調(diào)整進(jìn)度計(jì)劃。

4.9 在竣工階段利用

在竣工階段，BIM技術(shù)同樣發(fā)揮著重要的作用。通過(guò)建立可視化模型，可以檢查基礎(chǔ)參數(shù)的精確性，確定市政路橋施工質(zhì)量是否符合施工標(biāo)準(zhǔn)，如果發(fā)生工程變更，需要落實(shí)三維建模，幫助施工單位掌握變更情況。

5 結(jié)語(yǔ)

因?yàn)槭姓窐蚴┕し浅?fù)雜，再加上傳統(tǒng)的施工管理模式不符合當(dāng)前施工要求，因此，在市政路橋施工中，需要利用BIM技術(shù)，保障市政路橋施工質(zhì)量。因?yàn)锽IM技術(shù)發(fā)展得不夠成熟，因此，我國(guó)需要加大研究力度，充分發(fā)揮出BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)市政路橋工程發(fā)展。