BIM技術(shù)在橋梁施工階段的應(yīng)用

1、    bim技術(shù)在橋梁施工階段的應(yīng)用    焦玉輝摘 要： 橋梁作為一種特殊結(jié)構(gòu)體現(xiàn)在施工階段為施工風(fēng)險(xiǎn)大、施工裝備多、施工質(zhì)量要求高，傳統(tǒng)的橋梁采用二維cad圖紙，引進(jìn)bim技術(shù)后，將設(shè)計(jì)信息進(jìn)行了三維化、信息化的集合，能夠大大提高施工組織效率、縮短工期、節(jié)約成本，對(duì)復(fù)雜工程效果尤為顯著。本文主要介紹橋梁施工階段bim技術(shù)的應(yīng)用。關(guān)鍵詞： 橋梁施工；bim；應(yīng)用1、前言bim技術(shù)源自西方發(fā)達(dá)國家，目前大多建設(shè)工程項(xiàng)目均采用bim技術(shù)，驗(yàn)證了bim技術(shù)的應(yīng)用潛力。我國自2001年引進(jìn)這一技術(shù)以來，應(yīng)用推廣一直較為緩慢，且主要在房屋建筑工程應(yīng)用較廣，在公

2、路、鐵路行業(yè)的應(yīng)用案例更是少之又少。1.1國家政策發(fā)展階段分析（1）2001年3月22日，住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部下發(fā)了建設(shè)部科技司2001年工作思路及要點(diǎn)。（2）2003年11月住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部建下發(fā)2003-2008年全國建筑業(yè)信息化發(fā)展規(guī)劃綱要。（3）在2011年5月10日，住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部下發(fā)2011-2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要。提出了基本實(shí)現(xiàn)建筑企業(yè)信息系統(tǒng)的普及應(yīng)用，加快建筑信息模型（bim）、基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同工作等新技術(shù)在工程中的應(yīng)用，推動(dòng)信息化標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，促進(jìn)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)軟件的產(chǎn)業(yè)化，形成一批信息技術(shù)應(yīng)用達(dá)到國際先進(jìn)水平的建筑企業(yè)的總目標(biāo)。（4）2015年6月16日，住房與城鄉(xiāng)建設(shè)

3、部下發(fā)關(guān)于推進(jìn)建筑信息模型應(yīng)用的指導(dǎo)意見，非常細(xì)致的指出了涉及建筑業(yè)的單位應(yīng)用bim的探索方向，闡述了bim的應(yīng)用意義，基本原則，發(fā)展目標(biāo)，以及發(fā)展重點(diǎn)。bim技術(shù)是cad等技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的多維模型信息集成技術(shù)，他是對(duì)建筑工程物理特征和功能特性信息的數(shù)字化承載和可視化表達(dá)。bim能夠應(yīng)用于工程項(xiàng)目規(guī)劃、勘察、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營維護(hù)等各階段，實(shí)現(xiàn)建筑全生命期各參與方在同一多維建筑信息模型基礎(chǔ)上的數(shù)據(jù)共享，為產(chǎn)業(yè)鏈貫通、工業(yè)化建造和繁榮建筑創(chuàng)作提供技術(shù)保障；支持對(duì)工程環(huán)境、能耗、經(jīng)濟(jì)、質(zhì)量、安全等方面的分析、檢查和模擬，為項(xiàng)目全過程的方案優(yōu)化和科學(xué)決策提供依據(jù)；支持各專業(yè)協(xié)同工作、項(xiàng)目的虛擬建造

4、和精細(xì)化管理，為建筑業(yè)的提質(zhì)增效、節(jié)能環(huán)保創(chuàng)造條件。到2020年末，以國有資金投資為主的大中型建筑、申報(bào)綠色建筑的公共建筑，和綠色生態(tài)示范小區(qū)等，這些項(xiàng)目的勘察設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營維護(hù)中，應(yīng)用bim的項(xiàng)目率要達(dá)到90%。（5）2016年8月23日，住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部下發(fā)的2016-2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要，更加細(xì)化和拓展了bim的應(yīng)用要求。對(duì)施工類企業(yè)提出了加強(qiáng)信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、推進(jìn)管理信息系統(tǒng)升級(jí)換代、拓展管理信息系統(tǒng)新功能的要求。對(duì)總承包企業(yè)提出了優(yōu)化工程總承包項(xiàng)目信息化管理，提升集成應(yīng)用水平、推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”協(xié)同工作模式，實(shí)現(xiàn)全過程信息化的具體要求。（6）針對(duì)國家政策，大多數(shù)省、自治區(qū)

5、及直轄市也推出了bim技術(shù)應(yīng)用的相應(yīng)政策、要求，一些大型項(xiàng)目，建設(shè)方在招標(biāo)文件中就明確要求從設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維全過程推廣應(yīng)用，不具備bim技術(shù)的施工企業(yè)將被拒之門外，各別項(xiàng)目bim費(fèi)用做為一項(xiàng)不可競(jìng)爭費(fèi)用在清單中單獨(dú)計(jì)列。綜上所述，如果說cad技術(shù)結(jié)束了傳統(tǒng)手工繪圖、移動(dòng)支付技術(shù)改變了現(xiàn)金支付的傳統(tǒng)，那么bim技術(shù)必然引起現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)管理的革命；bim與物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、3s等技術(shù)的集成應(yīng)用；“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)境下的項(xiàng)目多方協(xié)同工作模式，開發(fā)和應(yīng)用基于互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)同工作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多方之間的高效協(xié)同與信息共享；基于bim技術(shù)的成果交付標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)、施工到運(yùn)維的數(shù)字化交付和全生命周期信息共享等等全新的應(yīng)

6、用將在我們的施工中得以實(shí)現(xiàn)。1.2施工企業(yè)bim技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀我國bim技術(shù)應(yīng)用成功的案例多集中在建筑工程領(lǐng)域，如國家會(huì)展中心、廣州周大福金融中心、天津117大廈等，施工企業(yè)在鐵路工程、公路工程中的bim應(yīng)用還處于起步階段，橋梁bim尤其如此。橋梁作為一種特殊結(jié)構(gòu)體現(xiàn)在施工階段為施工風(fēng)險(xiǎn)大、施工裝備多、施工質(zhì)量要求高，bim技術(shù)應(yīng)用可開發(fā)價(jià)值高、應(yīng)用前景廣闊。從bim技術(shù)的應(yīng)用主體來劃分，主要分為建設(shè)單位、勘察設(shè)計(jì)單位、施工單位、運(yùn)維單位等，本文主要介紹施工單位橋梁施工階段bim技術(shù)的應(yīng)用。2、橋梁施工中bim的應(yīng)用形式2.1一般形式bim技術(shù)貫穿整個(gè)項(xiàng)目的生命周期，一般業(yè)主單位會(huì)提出bim建模

7、要求，并明確各參建單位的職責(zé)及具體工作；此時(shí)工程建模工作由設(shè)計(jì)單位完成，并提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫和相交接口。項(xiàng)目上場(chǎng)后，設(shè)計(jì)單位根據(jù)業(yè)主需求進(jìn)行勘察設(shè)計(jì)，并建模；進(jìn)行碰撞檢測(cè)、計(jì)算工程量，并利用漫游功能進(jìn)行設(shè)計(jì)效果審核，建設(shè)方確定最后方案并轉(zhuǎn)化為施工圖紙；施工單位利用設(shè)計(jì)單位的模型接口在施工過程中利用施工模型進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)管理，對(duì)模型逐步深化，施工進(jìn)度信息、成本信息、質(zhì)量信息、安全信息、設(shè)計(jì)變更信息等充實(shí)到bim模型中，最終業(yè)主得到一個(gè)完全真實(shí)的竣工模型，同時(shí)等于為業(yè)主提供了一套完整的項(xiàng)目建筑信息。2.2重難點(diǎn)工程的bim應(yīng)用根據(jù)bim技術(shù)應(yīng)用規(guī)律，越是工期緊、配合多、工藝復(fù)雜，bim技術(shù)實(shí)施的優(yōu)勢(shì)就越明顯

8、，因此對(duì)一些重難點(diǎn)工程，施工單位對(duì)重點(diǎn)工程或重點(diǎn)施工部位有針對(duì)性的bim技術(shù)應(yīng)用。如果一個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)沒有采用bim模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，但業(yè)主和施工企業(yè)對(duì)bim技術(shù)有使用需求，這時(shí)需施工單位由設(shè)計(jì)的二維施工圖制做bim模型，而這一過程需要大量的人力與時(shí)間，因此這一實(shí)施過程中一般僅針對(duì)重點(diǎn)難點(diǎn)工程和對(duì)bim技術(shù)需求較為迫切的項(xiàng)目進(jìn)行建模。同時(shí)根據(jù)建模需求，選用相應(yīng)的建模工具。3、bim建模目前，鐵路、公路行業(yè)中應(yīng)用比較廣泛的建模軟件主要有autodesk公司的revit、inventor以及ben-ntley systems公司的microstation等bim軟件。而達(dá)索系統(tǒng)bim軟件系統(tǒng)3d exp

9、erience作為后起之秀，其參數(shù)化協(xié)同設(shè)計(jì)、項(xiàng)目質(zhì)量管理、進(jìn)度管理及安全管理等功能是對(duì)其他bim系列軟件的有效補(bǔ)充，特別是橋梁工程受場(chǎng)地限制、機(jī)械設(shè)備多、人員投入集中、工期緊對(duì)bim技術(shù)有更多性能的需求，在實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)各種軟件特性、使用時(shí)間、費(fèi)用投入、人員技術(shù)要等進(jìn)行多種形式的搭配，使各類軟件發(fā)揮其各自特性，達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)有效管理的目的。2011年，上海市政總院與達(dá)索系統(tǒng)公司合作成立了smedi-ds應(yīng)用軟件研發(fā)中心，在達(dá)索系統(tǒng)平臺(tái)上研發(fā)適合橋梁專業(yè)工程的軟件包，此軟件有針對(duì)性的解決了橋梁工程在建設(shè)方設(shè)計(jì)意圖的表達(dá)，提供了勘察、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工、運(yùn)維及設(shè)備材料供應(yīng)商等參與方協(xié)同工作平臺(tái)，對(duì)重難點(diǎn)

10、工程可進(jìn)行深化三維設(shè)計(jì)，建設(shè)方可有效進(jìn)行項(xiàng)目管理、數(shù)據(jù)審查和性能分析等。bim建模流程：根據(jù)需求選擇合適的bim軟件建立包括坐標(biāo)、幾何尺寸等基本信息模型的建立設(shè)計(jì)審查過程中優(yōu)化設(shè)計(jì)，模型相應(yīng)完善施工過程中以主模型為基礎(chǔ)，將進(jìn)度、質(zhì)量、成本、安全及變更等信息的加入，并根據(jù)需求構(gòu)建施工質(zhì)量、進(jìn)度控制、施工模擬等相應(yīng)模型，并進(jìn)行施工管理應(yīng)用工程竣工，將模型交付給業(yè)主或運(yùn)營維護(hù)單位。4、施工準(zhǔn)備階段的bim應(yīng)用施工準(zhǔn)備階段的bim應(yīng)用主要體現(xiàn)在施工深化設(shè)計(jì)、施工方案模擬等方面。該階段的bim應(yīng)用對(duì)施工深化設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性、施工方案的虛擬展示等方面起到關(guān)鍵作用。4.1施工圖深化設(shè)計(jì)施工圖深化設(shè)計(jì)的主要目的是

11、提升深化后建筑信息模型的準(zhǔn)確性、可校核性。將施工操作規(guī)范與施工工藝融入施工作業(yè)模型，使施工圖滿足施工作業(yè)的需求。bim技術(shù)的應(yīng)用，可使設(shè)計(jì)更直觀，如下圖所示，傳統(tǒng)cad設(shè)計(jì)與三維模型對(duì)。4.2施工方案模擬施工方案模擬主要是在施工作業(yè)模型的基礎(chǔ)上附加建造過程、施工順序等信息，進(jìn)行施工過程的可視化模擬，充分利用建筑信息模型對(duì)方案進(jìn)行分析和優(yōu)化，提高方案審核的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)施工方案的可視化交底。在模擬建設(shè)制作中，將相應(yīng)工序以正確的安裝順序進(jìn)行關(guān)聯(lián)，造成安裝的時(shí)間差，繼而實(shí)現(xiàn)施工工序模擬。5、施工實(shí)施階段的bim應(yīng)用施工階段bim應(yīng)用是基于設(shè)計(jì)階段、施工準(zhǔn)備階段bim建?；A(chǔ)進(jìn)行的。實(shí)施過程中專業(yè)技術(shù)人

12、員將進(jìn)度信息、質(zhì)量信息、消耗信息錄入系統(tǒng)，并定期與實(shí)施性施工組織設(shè)計(jì)進(jìn)行對(duì)比，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程施工過程交互式的可視化和信息化管理。5.1計(jì)劃進(jìn)度與實(shí)際進(jìn)度比對(duì)通過bim技術(shù)的應(yīng)用，一是提高施工單位的總承包總集成的能力，多算對(duì)比，有效管控，有效協(xié)同；二是合理控制工程成本提高施工效率，減少返工；三是實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保施工的理念，精確計(jì)算，減少浪費(fèi)，合理布局。通過方案進(jìn)度計(jì)劃和實(shí)際進(jìn)度的比對(duì)，找出進(jìn)度落后或提前的對(duì)比分析圖，找出進(jìn)度差異產(chǎn)生的主要影響因素，分析該工作的進(jìn)度對(duì)整體施工進(jìn)度計(jì)劃的影響程度，按需求進(jìn)行資源配備、施工方案的調(diào)整優(yōu)化。（1）應(yīng)用步驟根據(jù)初步設(shè)計(jì)圖紙，建立完整項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)、周邊環(huán)境等模型。向b

13、im建筑模型導(dǎo)入項(xiàng)目策劃的施工橫道圖進(jìn)行項(xiàng)目模擬建造。導(dǎo)出項(xiàng)目模擬建造的檔案，用以到時(shí)檢測(cè)和監(jiān)測(cè)項(xiàng)目建造過程中計(jì)劃進(jìn)度與實(shí)際進(jìn)度的對(duì)比。通過進(jìn)度對(duì)比，工程師查找出因各種原因?qū)е碌氖┕みM(jìn)度延誤和修改問題，進(jìn)行二次進(jìn)度方案優(yōu)化和調(diào)整并加以實(shí)施。（2）通過模擬達(dá)到項(xiàng)目監(jiān)控效果實(shí)際進(jìn)度模型以天、周、月為周期，進(jìn)行模擬進(jìn)度的更新，達(dá)到項(xiàng)目施工進(jìn)度模擬與實(shí)際施工進(jìn)度基本同步。通過查看施工模擬的檔案，后臺(tái)掌握項(xiàng)目整體施工進(jìn)程。并有利于監(jiān)控項(xiàng)目主材進(jìn)出料與應(yīng)用的狀況；通過創(chuàng)模進(jìn)行進(jìn)度控制。（3）應(yīng)用實(shí)例根據(jù)周邊環(huán)境條件與施工的組織設(shè)計(jì)、進(jìn)度計(jì)劃，進(jìn)行模擬實(shí)際施工，確定最優(yōu)最合理的施工方案指導(dǎo)工程實(shí)體的流水實(shí)施

14、。5.2工程量統(tǒng)計(jì)工程量統(tǒng)計(jì)的bim應(yīng)用主要是從模型中獲取的橋梁各主要部位工程數(shù)量、項(xiàng)目特征等信息，能夠有效提高項(xiàng)目造價(jià)管理人員對(duì)實(shí)際進(jìn)度對(duì)比、原材料消耗、變更統(tǒng)計(jì)、對(duì)上對(duì)下計(jì)量提供依據(jù)。（1）在revit插件-新點(diǎn)比目云5d軟件中獲取施工作業(yè)模型中的實(shí)際工程量信息，得到的工程量信息可作為現(xiàn)場(chǎng)對(duì)下對(duì)下計(jì)量的有效依據(jù)。（2）應(yīng)用bim計(jì)量與導(dǎo)出材料下料單，有效管控工程材料。（3）通過模型的數(shù)據(jù)，直接從系統(tǒng)內(nèi)導(dǎo)出設(shè)備的品種、數(shù)量、尺寸、規(guī)格等清單，更便捷的為材料組織配套，提高工作效率。5.3現(xiàn)場(chǎng)管理依托bim360共享平臺(tái)收集的數(shù)據(jù)，現(xiàn)場(chǎng)管理強(qiáng)調(diào)無紙化辦公，減少資源耗費(fèi)，使用手持式移動(dòng)設(shè)備，方便查

15、看圖紙、模型數(shù)據(jù)，以及瀏覽三維動(dòng)畫交底、記錄現(xiàn)場(chǎng)施工情況。通過現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)終端，使管理者能及時(shí)得到工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的更新，為建設(shè)單位、監(jiān)理單位、施工項(xiàng)目部對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)量、安全、進(jìn)度可以實(shí)時(shí)掌控，并有效調(diào)度，現(xiàn)場(chǎng)管理可形成有效閉合。5.4工廠化預(yù)制通過bim技術(shù)，對(duì)項(xiàng)目施工工藝上使用到的特殊構(gòu)件或者鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行提前三維立體建模。從三維模型中導(dǎo)出構(gòu)件的主要參數(shù)，包括長度、角度、材料、主要使用工藝等，構(gòu)件模型自帶編號(hào)。把構(gòu)件詳細(xì)參數(shù)發(fā)往廠家，廠家使用構(gòu)件數(shù)據(jù)預(yù)制所對(duì)應(yīng)的構(gòu)件，并把構(gòu)件編號(hào)打到構(gòu)件上。構(gòu)件通過項(xiàng)目施工材料計(jì)劃運(yùn)輸?shù)绞┕?chǎng)地，施工員通過構(gòu)件編號(hào)對(duì)其進(jìn)行正確位置與方法的安裝。進(jìn)行數(shù)字化施工工藝交底

16、，通過bim技術(shù)，針對(duì)施工難點(diǎn)的工藝進(jìn)行模擬，并以視頻形式導(dǎo)出；施工員通過工藝動(dòng)畫進(jìn)行工藝方法的詮釋并指導(dǎo)施工，施工工藝模擬視頻能作為施工工藝交底呈現(xiàn)。5.5設(shè)計(jì)變更調(diào)整施工過程中，根據(jù)工程變更、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)bim模型進(jìn)行維護(hù)和調(diào)整，使其與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工保持一致。5.6可視化交底利用bim模型，開展了三維可視化交底，結(jié)合公司的質(zhì)量樣板引路方案，將bim模型與操作要點(diǎn)融合，使作業(yè)人員對(duì)施工任務(wù)建立了直觀明確的認(rèn)識(shí)，提高了質(zhì)量管理效果。6、結(jié)論目前建筑施工企業(yè)在實(shí)施bim方面并不是一帆風(fēng)順，而是遇到各種各樣的困難。與普及平面制圖的cad相比，普及多信息系統(tǒng)的bim技術(shù)面臨的阻力和難度更大。bim 正在推動(dòng)一場(chǎng)全面變革的大潮，工程設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)維等眾多企業(yè)積極參與其中，只有通過不斷積累企業(yè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，培養(yǎng)bim專業(yè)技術(shù)人才，才能更好