南京市公路事業(yè)發(fā)展中心公路科學(xué)研究所，江蘇 南京 210008

1 BIM技術(shù)

BIM（Building Information Modeling）即建筑信息模型，主要以三維設(shè)計數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)[1]，通過數(shù)字信息與計算機技術(shù)進(jìn)行建模，實現(xiàn)工程項目中相關(guān)結(jié)構(gòu)物的設(shè)計并指導(dǎo)施工、管理，在設(shè)計、施工以及運營階段應(yīng)用BIM技術(shù)有利于實現(xiàn)工程項目的建管養(yǎng)一體化[2-3]。與公路工程相比，橋梁工程由于上下部結(jié)構(gòu)的特性，施工更加復(fù)雜，更加適合應(yīng)用BIM技術(shù)。

2 項目概況

案例工程為328國道雍莊至龍池段改擴建工程，為江北大道快速化改造工程二期項目，起點雍莊互通，終點龍池互通（K24+370.000～K35+681.054），長11.31km，于2019年建成通車。該項目設(shè)計等級為一級公路，參照城市快速路標(biāo)準(zhǔn)，主線設(shè)計速度為80km/h，輔道設(shè)計速度為40km/h，是主線雙向六車道，輔道雙向四車道，汽車荷載公路-I級。

3 BIM技術(shù)在橋梁施工中的應(yīng)用

328國道雍莊至龍池段改擴建工程指揮部在項目施工初期確定在橋梁施工中應(yīng)用BIM技術(shù)，針對現(xiàn)場不同橋梁結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行參數(shù)化建模、進(jìn)度計劃、漫游、施工模擬等方面的具體應(yīng)用，指導(dǎo)現(xiàn)場施工。通過深入分析施工階段所發(fā)揮的優(yōu)勢，顯著提高了工程管理效率。

（1）施工場地規(guī)劃。施工場地規(guī)劃包含建設(shè)過程中兩區(qū)三場等場地建設(shè)，包含對原材料堆放、臨建設(shè)施、文明施工、施工機械、機電設(shè)施等進(jìn)行規(guī)劃與布置優(yōu)化，以實現(xiàn)場地布置的科學(xué)合理。對于馬汊河承臺施工的場地規(guī)劃布置應(yīng)用，項目組首先依據(jù)照片、電子地圖、非常初步的二維平面場地布置圖以及未經(jīng)過驗證的場地規(guī)劃布置技術(shù)方案，利用模型將現(xiàn)場布設(shè)方案搭設(shè)出來，模型包括橋梁結(jié)構(gòu)模型、基礎(chǔ)場地模型、施工機械模型、安全設(shè)施模型等。

（2）可視化施工交底。為實現(xiàn)328橋梁工程馬汊河橋梁段承臺施工專項方案的模擬（見圖1），并在模擬的基礎(chǔ)上優(yōu)化施工方案，建立原始地貌BIM模型，項目組采用自建族技術(shù)完成方案所需的專用鋼板樁族、模板族、承臺構(gòu)件族等標(biāo)準(zhǔn)化族，并使用Fuzor、3Dmax等BIM動態(tài)演示軟件進(jìn)行承臺施工的模擬，最終實現(xiàn)了承臺施工專項方案模型的模擬與展示。

圖1 馬汊河橋梁段下部結(jié)構(gòu)（承臺）施工方案模擬

（3）構(gòu)件預(yù)制加工。工廠化、裝配式建造是未來提高建設(shè)效率與質(zhì)量的重要手段之一，代表著橋梁建設(shè)的發(fā)展方向。在預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)過程中，運用BIM技術(shù)將有利于進(jìn)一步提高加工能力，從而降低成本、提高效率和建設(shè)質(zhì)量。文章吸納了各省BIM導(dǎo)則的預(yù)制構(gòu)件加工部分內(nèi)容，結(jié)合面向普通推廣性橋梁應(yīng)用，確定了相應(yīng)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、實施流程與成果。在該項目的建設(shè)過程中，主要是應(yīng)用BIM技術(shù)直接對預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行深化，再利用模型數(shù)據(jù)進(jìn)行精確加工，得出可正確反映位置、順序的模型與工廠制作的加工圖[4]。

（4）工程進(jìn)度管理。國省干線橋梁工程進(jìn)度管理非常重要，BIM進(jìn)度管理主要是通過比對方案進(jìn)度計劃和實際進(jìn)度，分析進(jìn)度超前或者落后的原因，從而實現(xiàn)進(jìn)度的合理控制以及進(jìn)度質(zhì)量的最優(yōu)化。以馬汊河大橋為例，在進(jìn)行傳統(tǒng)橋梁項目管理時，將已有的工作結(jié)構(gòu)分解WBS、計劃進(jìn)度與模型構(gòu)件一一對應(yīng)，生成馬汊河進(jìn)度管理模型，比對分析計劃進(jìn)度與實際進(jìn)度，不斷檢查計劃進(jìn)度是否滿足工期要求，與模型結(jié)合檢查是否有影響工期事項，是否達(dá)到最優(yōu)狀況。

（5）實物工程量管理。實物工程量管理主要是在橋梁施工圖設(shè)計模型的基礎(chǔ)上，依據(jù)設(shè)計變更、計量資料等相關(guān)材料，及時將實際進(jìn)度與計價文件進(jìn)行關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)建設(shè)過程中實時、動態(tài)的工程量與工程造價的統(tǒng)計分析，從而提高了施工過程中對于工程量、造價信息統(tǒng)計分析的效率與準(zhǔn)確性，便于管理者實時掌握工程量與造價等關(guān)鍵信息[5]。

（6）交通組織方案模擬。國省干線橋梁工程的施工需要考慮對交通的影響情況。施工前，首先需要考察工程建設(shè)地施工單位進(jìn)場前的交通流情況，繼而運用無人機和三位全景拍照影像技術(shù)對原貌道路進(jìn)行逆向輔助建模，建模后便可結(jié)合圖紙確定橋梁工程施工場地占地范圍，然后基于施工圖與模型，與各參建單位溝通后確定交通流導(dǎo)改方案，最后以導(dǎo)改方案的模型為基礎(chǔ)便可制作交通組織方案動畫，實現(xiàn)以方案動畫指導(dǎo)現(xiàn)場交通組織的目的。

（7）BIM模型建立與全方位3D直觀展示。為實現(xiàn)328工程BIM模型的建立與展示，已經(jīng)通過Revit軟件利用自建族技術(shù)完成橋梁工程的標(biāo)準(zhǔn)化族并建立BIM模型，采用Lumion環(huán)繞漫游技術(shù)實現(xiàn)模型展示，最終整體實現(xiàn)328國省干線橋梁的BIM模型建立與展示（見圖2）。

圖2 馬汊河大橋模型渲染圖

4 應(yīng)用成效

針對我國尤其是江蘇省工程建設(shè)中BIM技術(shù)應(yīng)用存在的主要問題，如橋梁工程BIM推廣度低、BIM應(yīng)用點零散、BIM管理制度缺乏、示范性工程不足，該研究項目依托328項目進(jìn)行BIM技術(shù)應(yīng)用的研究，取得了以下效益：

（1）指導(dǎo)關(guān)鍵工序的施工建設(shè)。由于橋梁工程特有的特點，其結(jié)構(gòu)跟工藝相對復(fù)雜，僅靠傳統(tǒng)的二維CAD圖紙很難在前期工作中發(fā)現(xiàn)可能存在的沖突問題；然而通過BIM技術(shù)，施工方可以在BIM模型上對施工計劃和施工方案進(jìn)行分析模擬，充分利用空間和資源，優(yōu)化施工方案，降低施工過程對交通的影響，使施工方案達(dá)到最優(yōu)。

（2）實現(xiàn)工程量進(jìn)度的綜合管控。在傳統(tǒng)的工程管理模式中，工程量計算較為復(fù)雜，無法快速準(zhǔn)確地計算工程量信息，若發(fā)生工程變更，計算效率十分低下；然而BIM模型可以實現(xiàn)強大的工程量計算功能，在建設(shè)過程中只需實時更新BIM模型以及相關(guān)聯(lián)的造價等數(shù)據(jù)，即可得到實時的工程量清單。在328國道改擴建工程中，通過將BIM模型與進(jìn)度關(guān)聯(lián)，可以模擬施工進(jìn)程，輔助制訂科學(xué)的進(jìn)度計劃。

（3）形成國省干線橋梁工程的BIM應(yīng)用導(dǎo)則。通過328國道改擴建工程的BIM數(shù)據(jù)運用經(jīng)驗總結(jié)，有必要根據(jù)所使用的BIM軟件或平臺建立技術(shù)應(yīng)用制度，形成BIM技術(shù)應(yīng)用導(dǎo)則，主要用于明確建模規(guī)則，篩選適用軟件，確定操作流程，用以規(guī)定不同的人進(jìn)行BIM技術(shù)運用的規(guī)范和流程，確保信息在BIM系統(tǒng)中的準(zhǔn)確和暢通。

（4）促進(jìn)參與各方的溝通。在傳統(tǒng)的工程管理模式中，信息傳遞不夠及時，管理過程較為煩瑣，若遇到工程變更等問題，則會顯著拖延進(jìn)度，甚至在工作過程中出現(xiàn)錯誤；然而BIM等信息技術(shù)管理導(dǎo)則有利于技術(shù)與管理人員信息共享，確保了信息傳遞的準(zhǔn)確與暢通。

5 結(jié)論

通過BIM技術(shù)在328項目橋梁建設(shè)工程中的應(yīng)用，取得了以下主要研究成果：（1）通過Revit軟件實現(xiàn)采用自建族技術(shù)完成橋梁工程的標(biāo)準(zhǔn)化族，通過套用標(biāo)準(zhǔn)化的構(gòu)建即可快速高效地建立橋梁BIM模型；（2）通過BIM技術(shù)在328項目中的應(yīng)用，實現(xiàn)了可視化的施工交底、交通組織方案模擬、場站布置優(yōu)化、進(jìn)度與工程量清單管理等功能；（3）BIM技術(shù)在橋梁建設(shè)過程中的應(yīng)用可以更好地指導(dǎo)關(guān)鍵工序的建設(shè)，加強進(jìn)度、質(zhì)量安全方面的管控，促進(jìn)各方的信息傳遞，取得了較好的應(yīng)用效果，具有很大的推廣應(yīng)用價值。