郜建忠，呂燕軍（中鐵三局集團有限公司運輸工程分公司，山西晉中　030600）

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BIM技術(shù)在客運專線48 m簡支梁節(jié)段拼裝施工中的應(yīng)用

郜建忠，呂燕軍
（中鐵三局集團有限公司運輸工程分公司，山西晉中030600）

摘要總結(jié)了BIM技術(shù)在48 m節(jié)段梁施工中的應(yīng)用，主要內(nèi)容包括三維可視化技術(shù)應(yīng)用、碰撞檢查技術(shù)應(yīng)用、成本控制應(yīng)用和施工管理應(yīng)用，分析BIM技術(shù)在節(jié)段梁施工各階段的具體功能和突出優(yōu)勢，可供同類工程借鑒。

關(guān)鍵詞節(jié)段梁；BIM；三維可視化；碰撞檢查；成本控制；施工管理

建筑信息模型（BIM，Building Information Modeling），是指基于最先進的三維數(shù)字設(shè)計和工程軟件所構(gòu)建的可視化的數(shù)字建筑模型，它具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性、可出圖性5大特點。BIM技術(shù)被列為2011年建筑業(yè)十項新技術(shù)，并且作為“十二五”建筑業(yè)信息化發(fā)展的總體目標和重要任務(wù)之一，在全國范圍內(nèi)廣泛推廣應(yīng)用。BIM技術(shù)應(yīng)用于客運專線節(jié)段梁施工中屬國內(nèi)外首次應(yīng)用，將BIM技術(shù)應(yīng)用于48 m節(jié)段梁施工過程中，實現(xiàn)三維可視化、動態(tài)漫游、虛擬施工等功能。文章將闡述BIM技術(shù)的三維可視化、碰撞檢查、虛擬施工等功能在鐵路客運專線節(jié)段梁施工過程中的應(yīng)用，以及如何利用BIM技術(shù)進行工程項目進度、成本管理等問題。

1 BIM技術(shù)三維可視化應(yīng)用

可視化技術(shù)是利用計算機圖形學(xué)和圖像處理技術(shù)，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖形或圖像在屏幕上顯示出來，進行交互處理的方法和技術(shù)。它涉及到計算機圖形學(xué)、圖像處理、計算機輔助設(shè)計等多個領(lǐng)域，成為研究數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理、決策分析等一系列問題的綜合技術(shù)。在之前的十幾年中，計算機圖形學(xué)得到了長足的發(fā)展，使得三維建模技術(shù)逐步完善，通過計算機仿真能夠再現(xiàn)三維世界中的物體，并能夠利用三維形體來表達復(fù)雜的信息。同時，最近幾年并行計算機技術(shù)與圖形加速硬件的快速崛起，使得可視化技術(shù)也得到了質(zhì)的飛躍。

三維可視化技術(shù)在節(jié)段拼裝梁施工過程中起到了非常重要的作用，如三維可視化施工交底、節(jié)段拼裝梁預(yù)制模擬、三維可視化圖紙審核。基于BIM三維可視化功能，能夠為技術(shù)人員提供充足的3D信息，利用這些數(shù)據(jù)，項目工程人員較早地接觸到虛擬的數(shù)字化工程細節(jié)，發(fā)現(xiàn)問題進行溝通協(xié)調(diào)，對提高工程質(zhì)量，加快施工方案審核有著重要作用。利用BIM模型進行虛擬施工、風險控制、指導(dǎo)施工等，加強了現(xiàn)場的管理，提高了工作的效率，減少了資源的浪費。

1. 1三維可視化施工交底

傳統(tǒng)施工交底依托的二維平面圖加以標注對施工班組進行交底，并不能表達出構(gòu)件、鋼筋等空間排布位置。對于施工班組來講，一些特殊節(jié)點、鋼筋排布等二維圖紙不易理解，且容易對圖紙誤讀而造成施工錯誤、返工。不僅耽誤了工期而且造成了工程材料浪費、成本增加。圖1所示三維可視化施工交底，是利用BIM技術(shù)創(chuàng)建三維模型，對模型加注信息，如尺寸、長度、位置等數(shù)據(jù)進行施工技術(shù)交底。通過三維模型進行交底不僅能達到二維圖紙交底的所有要求，而且能把構(gòu)件之間的立體排布位置表達出來，易于理解，從而加快施工進度、保證工程質(zhì)量、創(chuàng)造經(jīng)濟效益。

圖1　三維可視化施工交底

1. 2三維可視化交底流程

針對三維技術(shù)交底制訂了相關(guān)的交底流程，目的是為了使三維交底在現(xiàn)場施工中更好地發(fā)揮作用，保證工程質(zhì)量。三維技術(shù)交底采用多媒體及紙質(zhì)交底結(jié)合方式進行施工交底。多媒體交底是通過將三維模型上傳到pad或手機，利用手機現(xiàn)場進行交底指導(dǎo)，項目管理人員只需擁有一個移動終端即可直接觀看三維模型進行施工交底指導(dǎo)；紙質(zhì)交底是將三維模型進行剖切、增加疑難節(jié)點的三維模型，采取紙質(zhì)輸出形式進行現(xiàn)場施工交底。

1. 3三維可視化梁節(jié)預(yù)制

利用BIM技術(shù)進行三維可視化梁節(jié)預(yù)制，將BIM模型導(dǎo)入Navisworks Manage軟件進行梁節(jié)預(yù)制的過程模擬。通過虛擬施工將鋼筋綁扎順序、模版支立順序、各工序間的銜接進行模擬，提前發(fā)現(xiàn)在預(yù)制過程中應(yīng)特殊注意的問題。優(yōu)化綁扎鋼筋的工序，減少鋼筋綁扎錯誤，并且利用三維可視化技術(shù)將節(jié)段梁預(yù)應(yīng)力波紋管道精確定位，保證了節(jié)段梁后期鋼絞線穿束工序順利實施。

1. 4三維可視化圖紙復(fù)核

傳統(tǒng)設(shè)計圖紙采用Autodesk CAD進行平面繪圖，三維信息通過平、立顯示。二維設(shè)計圖紙的弊端就在于不能很好地表達出構(gòu)件的空間位置，由于設(shè)計圖紙分專業(yè)設(shè)計，在整合圖紙過程中難免會發(fā)生設(shè)計問題。通過運用BIM三維可視化將二維圖紙轉(zhuǎn)換成三維模型，觀察三維模型的屬性及構(gòu)件間的空間位置等，進而發(fā)現(xiàn)設(shè)計圖紙中的問題，同時將三維模型進行剖切與設(shè)計圖紙進行對比，進而幫助圖紙復(fù)核。

2 BIM技術(shù)碰撞檢查應(yīng)用

美國斯坦福大學(xué)整合設(shè)施工程中心在總結(jié)BIM技術(shù)價值時發(fā)現(xiàn)，使用BIM技術(shù)可以消除40％的預(yù)算外變更，通過及早發(fā)現(xiàn)和解決沖突可降低10％合同價格。消除變更與返工的主要工具就是BIM的碰撞檢查。碰撞檢查是指在提前查找和報告在工程項目中不同專業(yè)（結(jié)構(gòu)、暖通、消防、給排水、電纜橋架等）空間上的沖突，發(fā)現(xiàn)碰撞進而對設(shè)計進行優(yōu)化，消滅碰撞。

2. 1鋼筋碰撞檢查

48 m節(jié)段梁鋼筋排布復(fù)雜，二維圖紙設(shè)計時不能很好地考慮鋼筋之間的空間位置，按圖施工可能會造成鋼筋間碰撞、鋼筋與構(gòu)件間的碰撞等。利用BIM的三維技術(shù)在前期可以進行碰撞檢查，優(yōu)化工程設(shè)計，減少在建筑施工階段可能存在的錯誤和返工的可能性。BIM的碰撞檢查應(yīng)用于節(jié)段梁梁節(jié)鋼筋排布優(yōu)化過程中，通過已經(jīng)創(chuàng)建好的三維鋼筋模型在Revit或 Navisworks Manage軟件中進行鋼筋之間的碰撞點檢查，并將碰撞的鋼筋進行優(yōu)化排布?；贐IM的碰撞檢查技術(shù)在節(jié)段梁施工中的應(yīng)用起到了至關(guān)重要的作用。碰撞檢查以BIM模型為依托，將構(gòu)件之間的碰撞點直觀展現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)碰撞點的位置在施工中需特別注意，起到工程預(yù)警作用。通過碰撞檢查可以對鋼筋排布進行優(yōu)化，從而在節(jié)段梁鋼筋綁扎時節(jié)省時間，同時保證了施工質(zhì)量。

2. 2梁節(jié)碰撞檢查

通過碰撞檢查可以發(fā)現(xiàn)梁節(jié)之間的碰撞點。節(jié)段梁預(yù)制梁節(jié)時，濕接縫鋼筋外搭，在梁節(jié)拼裝時會造成搭接位置的鋼筋存在碰撞，進而對下一步梁節(jié)精調(diào)工序造成影響，延誤施工工期。通過碰撞檢查提前發(fā)現(xiàn)梁節(jié)間的鋼筋或構(gòu)件間的碰撞，提前進行優(yōu)化鋼筋排布，為后續(xù)施工創(chuàng)造有利條件。

3 BIM技術(shù)成本控制應(yīng)用

對于工程項目而言，預(yù)算超支現(xiàn)象十分普遍，有研究表明，有多達三分之二的項目竣工決算是超過預(yù)算標準的。造成預(yù)算超支的原因很多，其中造價工程師因缺乏充分時間來精確計算工程量和了解造價信息而導(dǎo)致成本計算不準確，是造成成本超支的重要原因。對于成本控制我們做了二次開發(fā)，將Revit模型與云平臺通過端口對接，實行了雙向成本控制，嚴格把控工程量和成本。BIM技術(shù)成本控制優(yōu)點：自動化算量解放勞動力，自動化算量更加準確，自動化算量更加快捷，更好地應(yīng)對設(shè)計變更。

3. 1材料管控

BIM模型包含大量信息，不但包括工程構(gòu)件的信息，還包括構(gòu)件的工程量信息如鋼筋用量、混凝土用量等。利用BIM進行精確工程量統(tǒng)計，節(jié)段梁鋼筋細化到每一種型號鋼筋有多少根、每一根鋼筋多長多重，混凝土用量細化到構(gòu)件級別，想要提取哪一部分，在模型中選中相應(yīng)構(gòu)件即可得到準確的工程量信息。通過利用IFC格式將BIM模型共享利用，導(dǎo)入云平臺。利用BE瀏覽器對節(jié)段梁的工程量進行提?。▓D2），利用云平臺能實現(xiàn)模型的共享利用，操作人員只需要有網(wǎng)絡(luò)、平臺帳號，不需要有模型的原始文件和安裝過大的Revit軟件，即可進行工程量的實時提取。

施工企業(yè)精細化管理很難實現(xiàn)的根本原因在于海量的工程數(shù)據(jù)，無法快速準確獲取以支持資源計劃，致使經(jīng)驗主義盛行。而BIM的出現(xiàn)可以讓相關(guān)管理條線快速準確地獲得工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為施工企業(yè)制訂精確人材計劃提供有效支撐，大大減少了資源、物流和倉儲環(huán)節(jié)的浪費，為實現(xiàn)限額領(lǐng)料、消耗控制提供技術(shù)支撐。材料精確提取可以嚴格控制現(xiàn)場的材料消耗，現(xiàn)場施工材料限額領(lǐng)取，嚴格材料把控，進而對施工成本進行嚴格控制。

3. 2成本管控

MC管理駕駛艙實現(xiàn)模型共享，通過平臺即可實時觀看節(jié)段梁的進度、產(chǎn)值等情況，方便管理者掌握現(xiàn)場的動態(tài)。通過模擬我們可以很直觀地看出計劃工期與實際工期的對比，超前或滯后，方便了管理者實時對施工進度調(diào)整，進而減少工期。同時隨著模型的生長，成本隨之增加，管理者可以通過模擬了解到下階段應(yīng)準備資金量，并且對成本進行控制。

管理的支撐是數(shù)據(jù)，項目管理的基礎(chǔ)就是工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的管理，及時、準確地獲取相關(guān)工程數(shù)據(jù)就是項目管理的核心競爭力。BIM數(shù)據(jù)庫可以實現(xiàn)任意工程基礎(chǔ)信息的快速獲取，通過合同、計劃與實際施工的消耗量、分項單價、分項合價等數(shù)據(jù)的多算對比，可以有效了解項目運營是盈是虧，消耗量是否超標，進貨分包單價有無失控等等問題，實現(xiàn)對項目成本風險的有效管控。

圖2　BE工程量提取報表示例

4 BIM技術(shù)施工管理應(yīng)用

4. 1現(xiàn)場管理

Iban是一款移動終端軟件，可以和后臺的PDS模型相掛接。利用Iban可以將現(xiàn)場的施工進度、質(zhì)量、安全等照片利用手機上傳到BE模型，通過PC打開BE軟件，管理者在電腦上即可實時了解節(jié)段梁的施工進度、安全、質(zhì)量等情況，對現(xiàn)場進行實時管理。同時企業(yè)可以積累自己的質(zhì)量安全庫，避免發(fā)生類似問題，進而減少了返工，降低了工程成本。通過進度實時觀察，可以方便管理者了解現(xiàn)場施工進度，見圖3。

圖3　Iban現(xiàn)場管理功能示例

4. 2資料管理

將施工資料如技術(shù)交底、施工日志、檢驗批等資料錄入BE瀏覽器與節(jié)段梁的具體位置相掛接，通過模型即可反查節(jié)段梁的一切施工資料。將施工資料錄入云端易于存儲，相比于傳統(tǒng)紙質(zhì)版資料存儲更加便捷，不易丟失，同時施工資料與BIM模型相掛接可以為企業(yè)提供完整的資料庫，并且為業(yè)主后期運營維護創(chuàng)造便利。

4. 3施工模擬

結(jié)合project項目管理軟件編制而成的施工進度計劃，可以快速地將BIM模型與施工進度計劃關(guān)聯(lián)起來，自動生成虛擬建造過程，通過對虛擬建造過程的分析，合理地調(diào)整施工進度，更好地控制現(xiàn)場的施工與生產(chǎn)?；贐IM模型的施工模擬，項目所有的參與方能夠協(xié)同工作，實現(xiàn)工程項目的精細化管理，實現(xiàn)信息共享。利用BIM技術(shù)進行環(huán)境、經(jīng)濟、能耗、安全等多方面的分析和模擬，實現(xiàn)虛擬的建造、管理以及全方位的預(yù)測和控制，見圖4。

圖4　節(jié)段梁施工模擬

48 m節(jié)段梁，箱梁采用分段預(yù)制、造橋機現(xiàn)澆濕接縫的方法施工，由于箱梁截面大、自重大，對施工機械的要求較高，設(shè)備在橋上移動過程中，機械穩(wěn)定性尤為重要，為安全方面重點控制之處。通過BIM技術(shù)施工模擬，指導(dǎo)編制專項施工方案，可以直觀地對復(fù)雜工序進行分析，將復(fù)雜部位簡單化、透明化。提前模擬方案編制后的現(xiàn)場施工狀態(tài)，對現(xiàn)場可能存在的危險源、安全隱患、消防隱患等提前排查，對專項方案的施工工序進行合理排布，有利于方案的專項性、合理性。

5　結(jié)語

BIM技術(shù)應(yīng)用于客運專線節(jié)段梁施工中，可以有效提升施工效率、保證工程質(zhì)量、縮短施工工期。但是BIM技術(shù)的實施，國家還未制定統(tǒng)一的標準，設(shè)計階段和施工階段的接口還未打通，施工階段不能利用設(shè)計階段的模型，需要重新根據(jù)二維圖紙進行三維建模。另外，BIM的相關(guān)軟件發(fā)展還不成熟，目前市面上的BIM軟件價格較高而且適用面有限，適用于項目管理的BIM軟件功能局限性很大，亟待新的BIM協(xié)同管理平臺出現(xiàn)。

目前BIM技術(shù)在施工中的應(yīng)用正處于起步階段，潛在市場空間巨大且有待開發(fā)，急需建立相關(guān)的BIM行業(yè)標準，便于全面推進應(yīng)用。隨著BIM的推廣和不斷發(fā)展，建筑工程管理信息化、標準化、精細化將成為可能，并不斷得到完善。

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（責任審編趙其文）

Application of BIM（Building Information Molding）Technology in 48 m Simply Supported Girder Segmental Assembling Construction on Passenger Dedicated Railway

GAO Jianzhong，LYU Yanjun
（The Transportation and Engineering Branch Company，China Railway No. 3 Engineering Group Co.，Ltd.，Jinzhong Shanxi 030600，China）

AbstractT he application of BIM（Building Information M odeling）technology in the construction of 48 m segmental beam was summarized in this paper. It mainly included the application of 3D（three dimensional）visualization technology，collision detection technology，cost control and construction management. T hrough the application of BIM technology，the application of BIM technology in different stages of the construction process was obtained. T he BIM technology can be better used in the future construction and maximize the use of BIM technology to create benefits for site construction.

Key wordsSegmental beam；Building Information M odeling；3D Visualization；Collision detection；Cost control；Construction management

中圖分類號U445. 1

文獻標識碼A

DOI:10. 3969 /j. issn. 1003-1995. 2016. 06. 11

文章編號：1003-1995（2016）06-0040-04

收稿日期：2015-08-17；修回日期：2016-01-18

作者簡介：郜建忠（1965—），男，高級工程師，碩士。