文／ 劉松梅 山東易方達建設(shè)項目管理有限公司 山東濟南 250000

任維超 濟南城建集團有限公司 山東濟南 250000

引言：

雖然BIM技術(shù)在解決橋梁工程施工階段的問題上具有諸多優(yōu)勢，但是研究過程中也發(fā)現(xiàn)了BIM技術(shù)在現(xiàn)階段的一些局限性。BIM技術(shù)對軟硬件的要求較高，現(xiàn)階段無論是高校還是施工單位，對從業(yè)和執(zhí)業(yè)資格方面并不做具體要求，導致了技術(shù)水平上的參差不齊，因此在建模和應(yīng)用時存在差異性。

1、BIM技術(shù)的理論概述

BIM技術(shù)即工程信息模型，是當前工程行業(yè)中應(yīng)用廣泛的一種新型技術(shù)，貫穿應(yīng)用在工程投資、設(shè)計、實施及竣工驗收等環(huán)節(jié)，還可以融入高架橋施工運營管理中，簡化以往施工及管理流程，全面掌握施工情況，切實維護高架橋施工的整體效益價值。BIM技術(shù)主要建立在信息化技術(shù)基礎(chǔ)之上，將工程相關(guān)的數(shù)據(jù)信息進行整理，由專業(yè)人員將其輸入系統(tǒng)內(nèi)部進行集中管理與分析，最后把數(shù)據(jù)整理到同一數(shù)據(jù)模型中，利用技術(shù)本身的模擬特性對施工全過程進行虛擬化模擬，以直觀的三維建筑模型來展現(xiàn)所有施工環(huán)節(jié)。設(shè)計者及管理者通過分析模型相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，明確施工重難點，制訂最佳的施工方案及對應(yīng)的管理方案，從而達到控制施工過程資金風險等目的，推動項目建設(shè)目標的實現(xiàn)。

BIM技術(shù)在高架橋施工中的實踐應(yīng)用具有以下重要作用。（1）將以往的設(shè)計圖紙從二維信息模型轉(zhuǎn)換為三維可視化模型，提供給設(shè)計者便利的工作條件，讓他們在短時間內(nèi)找出設(shè)計缺陷，然后采取有效措施進行完善。（2）實現(xiàn)工程各項數(shù)據(jù)的專業(yè)化、系統(tǒng)化管理。在后續(xù)施工及管理工作的開展中，相關(guān)人員直接查詢數(shù)據(jù)信息即可調(diào)取施工所需數(shù)據(jù)并進行合理的管理，使工程設(shè)計的精準性更高。（3）利用BIM技術(shù)自身的數(shù)據(jù)分析性能和直觀的三維效果圖，可高效、快捷地完成施工前期的準備工作，有效防止因數(shù)據(jù)遺失等問題造成的返工或重建等。

2、BIM技術(shù)應(yīng)用意義

（1）促進工程建設(shè)信息化

進入二十一世紀以來，隨著經(jīng)濟全球化發(fā)展和信息技術(shù)的突飛猛進，建筑市場的形勢面臨巨大的變化，首先，改革開放以來，國外建筑企業(yè)紛紛進入中國市場，對中國本土的設(shè)計施工企業(yè)的發(fā)展帶來了壓力，同時，中國設(shè)計施工單位走出國門，在非洲及東南亞國家開拓了新的市場，市場化及全球化的發(fā)展為我國設(shè)計施工企業(yè)帶來了機遇也帶來了挑戰(zhàn)，面對日益激烈的競爭，建筑業(yè)的信息化升級日益緊迫。國的建筑業(yè)總產(chǎn)值十分巨大，在2016年底達到193567億元，雖然近年增長有所放緩，但是極高的總產(chǎn)值和目前建筑業(yè)相對不完善的信息水平使得建筑業(yè)信息化發(fā)展的空間巨大。建筑業(yè)信息化是建筑業(yè)發(fā)展的趨勢和導向，也是提升建筑業(yè)施工水準和利潤空間的有效動力，對改善建筑業(yè)發(fā)展道路，提升核心競爭力有重要意義。

（2）促進工程精細化管理

應(yīng)用BIM技術(shù)意義在于減少無效工作量，BIM技術(shù)在一定程度上通過加快數(shù)據(jù)共享減少了過程環(huán)節(jié)的無效工作量，在施工企業(yè)的粗放型管理中，可優(yōu)化的施工動作和不必要的資源浪費導致了工程進度和造價的雙重上漲，根據(jù)美國相關(guān)部門的研究，建筑業(yè)的無效工作量達到了57%，而制造業(yè)的無效工作量才26%，在我國這個值估計更高。2016年，全國完成鐵路公路水路固定資產(chǎn)投資27902.63億元，如果無效工作量能降低達制造業(yè)水平，那么每年將會為我國省下大約8600億元的支出。

（3）提升施工水平

橋梁作為一種特殊的結(jié)構(gòu)形式，施工風險大，工期長，工藝特殊，施工質(zhì)量要求高，在新技術(shù)的采用進度上一直落后于其他工程。針對橋梁施工存在的如精細化管理、工程造價、質(zhì)量控制和設(shè)計施工協(xié)調(diào)等問題，利用BIM技術(shù)在虛擬施工、工藝優(yōu)化和應(yīng)用分析等方面具備的強大能力，協(xié)調(diào)處理施工階段出現(xiàn)的問題。

BIM技術(shù)的優(yōu)勢在于以其強大的理論支撐和技術(shù)基礎(chǔ)，為解決這些問題提供了行之有效的方法，對提升項目生產(chǎn)效率、提高橋梁工程質(zhì)量、提升施工水平、降低建造成本意義重大。

3、BIM技術(shù)在市政高架橋施工中的應(yīng)用

3.1 BIM技術(shù)施工準備階段的應(yīng)用

BIM技術(shù)具有很多應(yīng)用優(yōu)勢，在高架橋施工前期準備階段，都可利用BIM技術(shù)的程序化特性，依托于BIM技術(shù)的指導，對施工流程進行梳理和分析，確保將工程各施工環(huán)節(jié)的具體工作明確地劃分出來，同時加強對高架橋施工風險的預測，制定有效的風險規(guī)避措施，減少施工過程中各種影響因素對建筑施工進度、質(zhì)量、效益等方面的影響。施工準備階段BIM的應(yīng)用主要有這幾個方面：施工深化設(shè)計，施工方案模擬示，施工現(xiàn)場臨時設(shè)施規(guī)劃以及大型預（構(gòu)）制件加工及運輸。與傳統(tǒng)CAD圖紙相比，BIM技術(shù)具備了更加直觀的視覺體驗，在施工準備階段，BIM技術(shù)人員的主要任務(wù)是結(jié)合自身經(jīng)驗以及施工現(xiàn)場情況，聽取施工人員意見，應(yīng)用BIM技術(shù)對施工圖紙進行深化，其主要目的是檢驗施工圖紙的準確度，對建筑信息模型的施工科學性、可行性進行合理分析，減少沖突碰撞，并在此基礎(chǔ)上進行優(yōu)化。在橋梁工程結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上編排施工工藝進程，施工進度安排等內(nèi)容，可實現(xiàn)施工工藝的視頻化仿真演示，提升施工方案的可操作程度，提高施工效率。通過施工場地的合理化布置可以提高施工效率，避免由于布置不科學出現(xiàn)的交通堵塞和安全問題。此外，橋梁工程中，大型預（構(gòu)）制件較多，尤其是預制箱梁和大型鋼筋籠和鋼模板等，在準備階段，利用BIM技術(shù)及早溝通準備，確保了構(gòu)件質(zhì)量和施工開展。

3.2 基于BIM技術(shù)的施工現(xiàn)場臨建規(guī)劃

施工場地標準化建設(shè)一直以來都是優(yōu)秀施工企業(yè)施工安全文明建設(shè)的重點，通過施工現(xiàn)場規(guī)劃和整理，能夠減少施工作業(yè)范圍內(nèi)空間上的沖突，優(yōu)化空間結(jié)構(gòu)，提升安全程度和利用效益。通過虛擬施工現(xiàn)場環(huán)境，布置和優(yōu)化各種施工材料設(shè)備的堆放位置和場地臨時道路，提高施工效率，應(yīng)用BIM技術(shù)，我們可以將施工場地內(nèi)的大型設(shè)備機械，如塔吊、龍門吊施工作業(yè)半徑內(nèi)的建筑物、高壓線等，在虛擬環(huán)境下展現(xiàn)出來，將影響吊裝的各種障礙物及時處理，避免出現(xiàn)安全事故。同時可將將現(xiàn)場規(guī)劃模型與物聯(lián)網(wǎng)集成，可實時監(jiān)測施工區(qū)域內(nèi)的人流分布和車輛進出入情況，查看施工動態(tài)，保障人員和物資安全。

其具體應(yīng)用流程如下：

（1）數(shù)據(jù)準備

1）施工作業(yè)模型；

2）現(xiàn)場道路、材料、設(shè)備機械，安全設(shè)施位置；

3）施工車輛進出數(shù)量、時間段；

4）施工現(xiàn)場周圍情況。

（2）操作流程

1）整理數(shù)據(jù)、確保數(shù)據(jù)真實可靠。

2）根據(jù)現(xiàn)場實際情況在施工作業(yè)模型中繪制固定物體模型，將模型在Naviswoks軟件中載入塔吊，計算旋轉(zhuǎn)半徑，檢查施工部位是否在旋轉(zhuǎn)半徑內(nèi)，及施工紅線位置，避免出現(xiàn)碰撞和障礙物。

3）規(guī)劃各種材料機械堆放位置，尤其以變電箱、安全滅火器材等位置應(yīng)著重標準，確保位置合理性。

4）與物聯(lián)網(wǎng)集成，在模型中鏈接門禁系統(tǒng)、監(jiān)視系統(tǒng)等情況，查看施工現(xiàn)場內(nèi)施工車輛、施工人員流動情況。

5）確定疏散通道、施工車輛?？康任恢?。

6）生成每日監(jiān)測報告。

3.3 基于BIM技術(shù)的預制構(gòu)件加工與運輸

橋梁工程中大型預制構(gòu)件數(shù)量較多，一般施工項目由于經(jīng)濟性原因和場地原因，一般不在施工區(qū)域內(nèi)建立大型預制場地，尤其是在一些高架橋項目中，預制箱梁、大型鋼模板、鋼圍堰等重量輕則幾十噸，重則上百噸，預制構(gòu)件的運輸極其困難，故基本上施工單位選擇向預制構(gòu)件廠商定制或者采用已生成的構(gòu)件。但是目前設(shè)計單位與預制構(gòu)件廠商聯(lián)系不夠緊密，構(gòu)件廠商在生成過程中出現(xiàn)的疑惑在由施工單位傳遞給設(shè)計單位的過程中出現(xiàn)延誤、還有施工單位調(diào)整等問題，都影響了預制構(gòu)件的使用性能。將BIM技術(shù)應(yīng)用到預制構(gòu)件的加工與運輸過程，主要是利用BIM技術(shù)的以下幾個功能：

（1）數(shù)據(jù)共享，通過框架協(xié)議，設(shè)計單位和施工單位可以隨時將需求情況和參數(shù)調(diào)整通過端口發(fā)送給廠商；

（2）可視化，BIM模型可從三維角度反映構(gòu)件的詳細資料，廠商的施工人員在預制構(gòu)件時可清楚的理解設(shè)計意圖，避免預制時出現(xiàn)誤差；

（3）材料統(tǒng)計，構(gòu)件廠商通過BIM模型提取材料工程量，便于造價核算和成本預算。

3.4 BIM技術(shù)在施工實施階段的應(yīng)用

在橋梁工程中，施工實施階段是指工程開工至工程竣工的整個工程實施過程，是把整個橋梁圖紙的各種線條在指定位置轉(zhuǎn)換為實體的過程。這個階段的主要工作任務(wù)是協(xié)調(diào)各方在指定時間內(nèi)通過科學合理的管理手段履行合同約定的全部施工作業(yè)內(nèi)容，確保工程質(zhì)量和相關(guān)指標要滿足到交付要求。

精細化管理和信息化管理是國內(nèi)施工行業(yè)的發(fā)展趨勢，在橋梁施工實施階段，利用施工準備階段完成的施工作業(yè)模型，結(jié)合相應(yīng)的BIM管理軟件，進行施工過程的資源優(yōu)化和進度控制，合理規(guī)劃施工進程，有利于發(fā)現(xiàn)和解決工程中存在的協(xié)調(diào)問題，降低施工風險，同時，按照前期優(yōu)化后的施工方案比對現(xiàn)場施工情況，實現(xiàn)人、機、料、法、環(huán)的統(tǒng)籌配置，控制施工進度和造價，在BIM技術(shù)的幫助下，施工管理人員能更加及時注意到質(zhì)量和安全問題，實現(xiàn)工程精細化管理。

3.4.1 基于BIM技術(shù)的施工進度對比

BIM技術(shù)以數(shù)據(jù)信息處理技術(shù)為基礎(chǔ)，主要應(yīng)用在工程數(shù)據(jù)系統(tǒng)中，負責對工程數(shù)據(jù)進行加工處理、分析及儲備。如果僅僅依靠人工方式收集、分析和處理工程數(shù)據(jù)，根本無法保證數(shù)據(jù)信息的全面性和準確性，而BIM技術(shù)的應(yīng)用使數(shù)據(jù)處理工作效率更高、更簡便。而在此基礎(chǔ)上與實際施工進度進行對比，可以明顯的反映施工過程中的相對不足的地方，進而研究和解決存在的問題，實現(xiàn)工期的縮減。其具體應(yīng)用流程如下：

（1）數(shù)據(jù)準備

1）編制施工進度計劃的資料及依據(jù)；

2）施工作業(yè)模型；

3）施工進度相關(guān)資料。

（2）操作流程

1）收集數(shù)據(jù)，整理。

2）根據(jù)WBS（工作分解結(jié)構(gòu)），將施工任務(wù)分解為可單獨匹配某項進度的單項活動，然后根據(jù)施工方案確定的施工組織安排和邏輯關(guān)系，計算單項工程的工期，制定初步施工進度序列。

3）通過BIM進度管理軟件將進度計劃與工程施工作業(yè)模型鏈接。

4）檢查施工進度是否滿足工期、勞動力、材料、環(huán)境等要求，對不滿足約束條件的單項進行優(yōu)化和調(diào)整，以達到滿足實際情況下的最優(yōu)化為目的。

5）通過比較施工進度現(xiàn)狀與計劃目標，針對存在進度偏差的施工問題，先分析其進度緩慢的原因，再制定改進對策，防止對項目整體進度產(chǎn)生影響。在質(zhì)量管理方面，管理人員也可采取相同的方式，將施工現(xiàn)狀與計劃目標進行比對，快速查找問題原因，為后續(xù)施工的順利實施提供改進對策，從而促進項目質(zhì)量及進度目標的實現(xiàn)。

6）生成施工進度控制報告。

施工企業(yè)的進度計劃控制一般以Project軟件生成的甘特圖為核心，其主要內(nèi)容包含了施工內(nèi)容、施工起止時間、持續(xù)時間和搭接時間，甘特圖能有效反映項目管理時間和進度之間的雙重約束，但是如果內(nèi)在搭接聯(lián)系過多，圖形必將紛繁復雜而增加讀圖時間，故在房建項目中比較適用，在橋梁工程中由于多個工作面開展及先后施工內(nèi)容的重復搭接，其運用深度有限，此外純文本的施工進度計劃直觀性差，無法實時跟蹤，只能抽象表達進度過程，編制及優(yōu)化進度計劃時計算復雜，難以發(fā)現(xiàn)計劃不合理處，也不能直觀地對實際進度進行跟蹤和分析。

3.4.2 基于BIM技術(shù)的安全控制

針對不同的項目，安全控制的重點都不一樣，尤其是在橋梁工程中，水上作業(yè)和平臺作業(yè)較多，應(yīng)用BIM技術(shù)在進行安全管理的時候，隨時要注意管控重大危險源。此外，針對橋梁施工質(zhì)量，可利用BIM技術(shù)建立事先預警機制，在該工序施工前，利用BIM施工工藝模擬視頻進行交底，對重點部位施工加強現(xiàn)場管理?；贐IM技術(shù)的安全控制流程如下：

（1）數(shù)據(jù)準備

1）施工作業(yè)模型；

2）質(zhì)量保證措施、計劃；

3）安全專項施工方案。

（2）操作流程

1）收集數(shù)據(jù)資料；

2）根據(jù)施工方案里的質(zhì)量保證措施和安全專項施工方案結(jié)合專業(yè)管理人員建議，布置安全防護實施，尤其以變配電箱、逃生通道、預留管井口等應(yīng)著重標注，完善施工作業(yè)模型。

3）利用施工作業(yè)模型的可視化功能，向現(xiàn)場施工作業(yè)人員強調(diào)質(zhì)量管理重點，向安全管理人員傳遞安全保證的重點問題。同時，利用精細化施工作業(yè)模擬視頻幫助現(xiàn)場勞務(wù)人員理清楚施工操作及質(zhì)量控制、安全管理的重點，提前預防因施工經(jīng)驗不足而引起的質(zhì)量安全問題。

4）對于現(xiàn)場出現(xiàn)的質(zhì)量安全問題，做好記錄工作，及時處理。并以各種影音資料的形式在施工作業(yè)模型中鏈接，記錄出現(xiàn)問題的施工部位與節(jié)點情況，分析原因，積累相關(guān)經(jīng)驗，為以后類似工程的展開提供有效依據(jù)。

質(zhì)量和安全的控制措施一般在施工方案中強調(diào)，但是在實際施工過程中，勞務(wù)人員并不會刻意去注意這些細節(jié)性的內(nèi)容，通過BIM技術(shù)去落實質(zhì)量安全管理的內(nèi)容，其主要方式是通過簡單易懂的方式讓勞務(wù)工作人員在操作活動中注意到這些問題的存在，從而形成安全防范意思。

3.4.3 基于BIM技術(shù)的信息化施工

信息化起源于機械制造業(yè)，第二次世界大戰(zhàn)后，傳統(tǒng)的工藝生產(chǎn)流程在效率和誤差方面的問題嚴重阻礙了企業(yè)發(fā)展，恰逢其時，計算機技術(shù)的發(fā)展帶動了制造業(yè)生產(chǎn)工藝的變革，即第一次CAD技術(shù)革命，CAD技術(shù)的發(fā)展，在本質(zhì)上觸發(fā)了各行各業(yè)的信息化進程。在高架橋領(lǐng)域，由CAD的二維時代向BIM的三維時代轉(zhuǎn)變，本質(zhì)上是工程走向高端集成信息化的一種反映。信息的詳細程度越高，對施工質(zhì)量和安全的提升就越大。橋梁施工過程中，基于BIM技術(shù)建立的建筑信息核心模型，將數(shù)字化信息與施工工藝流程結(jié)合起來，從而實現(xiàn)橋梁工程的信息化施工。

結(jié)語：

網(wǎng)絡(luò)以及通信技術(shù)的發(fā)達使得越來越多的高新技術(shù)出現(xiàn)在人們的視野，高新技術(shù)的出現(xiàn)使得各個領(lǐng)域都開始出現(xiàn)了翻天覆地的變化。其中BIM技術(shù)就是眾多新興技術(shù)中的一種，目前BIM技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到了建筑領(lǐng)域，并且也取得了很好的效果。城市橋梁作為建筑領(lǐng)域的一項基本建筑工程，也將BIM技術(shù)充分的結(jié)合到了橋梁的施工過程當中，以此實現(xiàn)對施工方案的有效優(yōu)化，在保證質(zhì)量的基礎(chǔ)上，縮短工期并降低成本。