朱志東

廣州市市政集團(tuán)有限公司 廣東 廣州 510655

隨著BIM技術(shù)的快速發(fā)展，其對(duì)裝配式橋梁工程項(xiàng)目的優(yōu)勢(shì)也日益凸顯。以往施工過(guò)程中，所用的圖紙大多為二維形態(tài)，而借助BIM技術(shù)則能夠向三維模型轉(zhuǎn)變，從而清晰地呈現(xiàn)出工程的最終效果，充分體現(xiàn)出了該技術(shù)在三維交互方面的作用。例如，通過(guò)搭建智慧管理平臺(tái)，研發(fā)推演及進(jìn)度、質(zhì)量、安全管控等應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)對(duì)工程項(xiàng)目的實(shí)時(shí)管理，一旦出現(xiàn)問(wèn)題亦能及時(shí)制定應(yīng)對(duì)之策，進(jìn)一步保障了裝配式橋梁工程項(xiàng)目的順利推進(jìn)，提高了項(xiàng)目管理成效。

1 BIM技術(shù)在裝配式橋梁施工中的應(yīng)用策略

1.1 應(yīng)用BIM技術(shù)建模

根據(jù)二維的設(shè)計(jì)圖紙，依照國(guó)家和地方相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，利用BIM技術(shù)創(chuàng)建裝配式橋梁三維模型，其具有多種特點(diǎn)，如可視化、模擬性、優(yōu)化協(xié)調(diào)、可出圖等等，同時(shí)該模型反映了設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)思想和工作成果。反映出設(shè)計(jì)院交付的成果的質(zhì)量和深度，對(duì)其成果質(zhì)量和水平能夠起到客觀反映。借助模型能夠檢測(cè)出二維圖紙?jiān)谠O(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，并形成直觀的報(bào)告，同時(shí)做出客觀評(píng)價(jià)，方便設(shè)計(jì)師重新優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

1.2 應(yīng)用BIM技術(shù)對(duì)比設(shè)計(jì)方案

通常情況下，裝配式橋梁工程所處環(huán)境比較惡劣，地質(zhì)情況復(fù)雜，同時(shí)還涉及到當(dāng)?shù)厝宋娘L(fēng)俗等，因此設(shè)計(jì)方案是否科學(xué)合理至關(guān)重要。傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)方法和多人協(xié)同工作專業(yè)分工的模式，設(shè)計(jì)師表達(dá)三維結(jié)構(gòu)時(shí)多借助二維圖紙進(jìn)行，但是因模型結(jié)構(gòu)缺少，導(dǎo)致表達(dá)不清楚，甚至還還常常出現(xiàn)繪圖的錯(cuò)誤，這些限制導(dǎo)致了施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)深度不夠。借助BIM技術(shù)可視化、優(yōu)化協(xié)調(diào)、可出圖等特點(diǎn)，則能夠有效解決上述問(wèn)題。此外，設(shè)計(jì)人員還可以根據(jù)模型分析結(jié)果，充分結(jié)合工程項(xiàng)目的外在環(huán)境和因素，設(shè)計(jì)更優(yōu)的施工方案。

1.3 應(yīng)用BIM技術(shù)輔助設(shè)計(jì)

二維的設(shè)計(jì)圖紙不能精細(xì)地表達(dá)各個(gè)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的對(duì)接，但是BIM可以通過(guò)建立族對(duì)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)進(jìn)行表達(dá)，使得橋梁工程設(shè)計(jì)更加合理，同時(shí)也讓施工管理變得高效，有利于施工人員更好地開展施工[1]。

1.4 應(yīng)用BIM技術(shù)解決臨時(shí)工程方案

裝配式橋梁工程較為復(fù)雜，尤其是很多結(jié)構(gòu)為臨時(shí)性的，以往所使用的二維圖紙無(wú)法對(duì)臨時(shí)工程進(jìn)行直觀地體現(xiàn)，因此施工時(shí)僅僅只能作為參考，但是借助BIM模型則能夠?qū)χ苓叚h(huán)境進(jìn)行深度分析，結(jié)合實(shí)際情況來(lái)生成臨時(shí)工程的施工方案，有效避免工程在建設(shè)過(guò)程中不到位的問(wèn)題，為后期工程施工奠基。

1.5 應(yīng)用BIM技術(shù)于圖紙會(huì)審

在BIM模型中聚合多專業(yè)，從而構(gòu)建一個(gè)相對(duì)完整的模型，而施工方、業(yè)主等各方都可以借助該模型對(duì)工程設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行會(huì)審。這種多方會(huì)審模式主要是基于三維模型完成的，同時(shí)也能清楚了解不同工程構(gòu)件的空間關(guān)系，通過(guò)軟件的碰撞檢查功能進(jìn)行檢查，從而及時(shí)對(duì)圖紙中不合理的地方進(jìn)行修訂?？傊?，借助BIM模型的圖紙會(huì)審功能，能夠?qū)υO(shè)計(jì)方案所存在的問(wèn)題進(jìn)行精準(zhǔn)察覺(jué)，也為各方針對(duì)設(shè)計(jì)方案的探討提供思路。

1.6 應(yīng)用BIM技術(shù)優(yōu)化與深化綜合管線

綜合協(xié)調(diào)各專業(yè)之間的矛盾，統(tǒng)籌安排管線的空間位置及排布，制作管線綜合平面圖、剖面圖、節(jié)點(diǎn)三維示意圖等深化圖紙，以避免空間沖突，盡可能減少碰撞，嚴(yán)格控制錯(cuò)誤傳遞到施工階段，提升裝配式橋梁設(shè)計(jì)凈空、減少施工返工、提高工作效率和質(zhì)量、加快施工進(jìn)度。

1.7 應(yīng)用BIM模型漫游動(dòng)畫

在三維模型中還可以從第三人視角查看橋梁模型的內(nèi)部情況。運(yùn)用渲染處理功能，制作更真實(shí)的模型動(dòng)畫，不僅可以節(jié)約成本，同時(shí)也能更加直觀的展示項(xiàng)目工程，提高宣傳成效。通過(guò)漫游、動(dòng)畫等形式提供身臨其境的視覺(jué)、空間感受。對(duì)于在設(shè)計(jì)過(guò)程中所隱藏的缺陷也能及時(shí)察覺(jué)，并通過(guò)事前管理的強(qiáng)化措施，盡可能將損失降至最低。

1.8 應(yīng)用BIM技術(shù)檢查預(yù)留洞

在裝配式橋梁工程中，綜合管線沿著水平方向由一個(gè)空間向另一個(gè)空間進(jìn)行連通時(shí)，需要對(duì)位置進(jìn)行預(yù)埋。倘若構(gòu)件預(yù)埋位置不當(dāng)，就會(huì)對(duì)之后橋梁施工中的橋梁外觀以及橋梁結(jié)構(gòu)受力造成嚴(yán)重的影響，所以精準(zhǔn)定位顯得尤為重要，而BIM可以很好的解決這個(gè)問(wèn)題。管線預(yù)留預(yù)埋孔洞設(shè)計(jì)是利用BIM模型，在設(shè)計(jì)優(yōu)化深化后的BIM模型基礎(chǔ)上，把管線構(gòu)件精確位置在二維施工圖上標(biāo)識(shí)出來(lái)，生成專門的管線預(yù)留預(yù)埋孔洞設(shè)計(jì)圖紙，由施工單位在進(jìn)行結(jié)構(gòu)施工時(shí)，一次性把將來(lái)管線穿過(guò)的孔洞留下來(lái)，這些孔洞可在管線安裝施工時(shí)直接使用。管線預(yù)留預(yù)埋孔洞避免了裝配式橋梁結(jié)構(gòu)施工中定位不精確，導(dǎo)致二次開口，避免結(jié)構(gòu)受到破壞，提高了施工工作效率和質(zhì)量。

1.9 應(yīng)用BIM技術(shù)分析凈高

采用BIM裝配式橋梁模型對(duì)橋面凈高控制要求區(qū)域進(jìn)行凈高分析，這樣能夠更加精準(zhǔn)的得出凈空高度，編制整體凈高分析圖和凈高分析報(bào)告，從而提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中與要求不符的位置，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行優(yōu)化，確保橋孔符合通航要求[2]。

1.10 應(yīng)用BIM技術(shù)檢查碰撞

在施工過(guò)程中，各種專業(yè)設(shè)備、管線以及橋梁結(jié)構(gòu)之間極易發(fā)生碰撞，而借助BIM模型就能夠?qū)@些碰撞進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督，并能夠精準(zhǔn)找出模型中的碰撞點(diǎn)，生成碰撞檢查報(bào)告，為設(shè)計(jì)人員和管理人員提供信息參考。此外，通過(guò)碰撞檢測(cè)，還能有效解決施工難點(diǎn)，并優(yōu)化整合不同專業(yè)模型。在施工前，還能對(duì)圖紙進(jìn)行檢查，確保結(jié)構(gòu)、綜合管線、鋼筋以及預(yù)埋管線之間不會(huì)發(fā)生沖突，并及時(shí)調(diào)整所存在的問(wèn)題，避免出現(xiàn)工程變更，從而加大施工成本。

1.11 應(yīng)用BIM技術(shù)模擬車輛通行

將已完成道路、裝配式橋梁BIM模型，導(dǎo)入模擬軟件中，通過(guò)交互式操作，檢驗(yàn)車輛通行過(guò)程中可能存在的障礙干擾，如：校核轉(zhuǎn)彎半徑、坡度和凈高，體驗(yàn)道路標(biāo)識(shí)、指引是否明顯、出入口設(shè)置是否合理等。

1.12 應(yīng)用BIM技術(shù)模擬交通疏解

通過(guò)對(duì)道路、橋梁交通疏解方案，進(jìn)行交通疏解模擬，達(dá)到安全文明施工，將車輛通行、市民正常出行的影響降低到最低，保障施工有序進(jìn)行。

1.13 BIM算量

基于BIM模型計(jì)算出清單和定額工程量，進(jìn)行裝配式橋梁的工程量計(jì)算分析，從而快速得到計(jì)算分析的結(jié)果，自動(dòng)生成清單，避免造價(jià)咨詢過(guò)程出現(xiàn)各種問(wèn)題，譬如錯(cuò)算、漏算等，一方面減輕了相關(guān)人員的工作量，另一方面也在一定程度上控制了施工成本。借助BIM模型還能對(duì)工程信息進(jìn)行完善；可以利用BIM算量軟件，按業(yè)主確定的清單形式，計(jì)算裝配式橋梁工程程量，生成工程量清單；模型所生成的工程量清單，還可以為評(píng)價(jià)造價(jià)企業(yè)審核提供可靠的依據(jù)，同時(shí)也是工程竣工決算的重要依據(jù)。此外，BIM模型還可以對(duì)工程變更量進(jìn)行自動(dòng)化分析，所生成的報(bào)告是工程變更決策非常關(guān)鍵的資料[3]。

圖1 自動(dòng)生成報(bào)告示意圖

2 BIM技術(shù)在裝配式橋梁施工中的應(yīng)用實(shí)例

下面具體介紹一下BIM技術(shù)在廣州芳村大道南快捷化工程項(xiàng)目中的應(yīng)用，該橋?yàn)樾陆?座高架橋、3座人行天橋，主要建設(shè)內(nèi)容為裝配式橋梁工程，裝配式施工部位包括橋墩、蓋梁、鋼-混組合箱梁等。BIM技術(shù)應(yīng)用的主要策略為：實(shí)現(xiàn)信息協(xié)同與復(fù)核設(shè)計(jì)成果，保障圖紙質(zhì)量；實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目隱藏信息三維可視化，加快理解和溝通速度；實(shí)現(xiàn)施工方案的可視化模擬，提高施工效率；管理預(yù)制構(gòu)件，提高預(yù)制構(gòu)件信息溝通效率，減少預(yù)制構(gòu)件從制作到安裝過(guò)程中不必要的損耗；實(shí)現(xiàn)信息共享和管理協(xié)同，促進(jìn)項(xiàng)目管理模式轉(zhuǎn)型升級(jí)。

2.1 參數(shù)化模型搭建與模型信息的提取

裝配式橋梁工程項(xiàng)目一般異形構(gòu)件較多，需要進(jìn)行自建的情況也較多，相比常規(guī)土建項(xiàng)目更耗時(shí)。模型前期需提前根據(jù)圖紙生成控制點(diǎn)路徑，在帶有高程的路徑上利用dynamo程序進(jìn)行模型搭建，大大提高了建模效率。建模過(guò)程中，不同部位構(gòu)件的搭建，我們也盡可能地進(jìn)行參數(shù)化構(gòu)件繪制，形成可調(diào)節(jié)參數(shù)庫(kù)，方便以后項(xiàng)目構(gòu)件搭建取用。模型建成后，利用dynamo程序自動(dòng)提取了橋梁支座的坐標(biāo)，幫助施工人員對(duì)支座的位置進(jìn)行準(zhǔn)備定位與復(fù)核。改變了施工人員原有采用CAD加手算的計(jì)算方式，大大減小了施工人員的工作量[4]。

2.2 輔助圖紙會(huì)審

在施工準(zhǔn)備階段，模型搭建完成后，可以利用navisworks軟件進(jìn)行碰撞檢查，并直接通過(guò)軟件生成碰撞報(bào)告，發(fā)現(xiàn)各專業(yè)之間的碰撞點(diǎn)。在圖紙會(huì)審階段，將問(wèn)題反饋給設(shè)計(jì)院，對(duì)于重大設(shè)計(jì)錯(cuò)誤進(jìn)行修正。這樣既提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量也在一定程度上節(jié)約了成本。

2.3 構(gòu)件信息快速添加

在項(xiàng)目施工過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)人員很難將工程信息實(shí)時(shí)添加到模型中來(lái)記錄，而傳統(tǒng)的記錄工作又比較繁瑣。利用BIM技術(shù)，現(xiàn)場(chǎng)人員通過(guò)掃碼去記錄每個(gè)預(yù)制構(gòu)件的工程信息，實(shí)現(xiàn)了信息實(shí)時(shí)添加不缺漏，所有信息將上傳到后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)一保存，既保證了信息添加的及時(shí)性，又保證了上傳數(shù)據(jù)的安全性。

2.4 構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)快速出圖

通過(guò)精確建模，可實(shí)時(shí)提供橋梁任意角度、任意剖面和不同構(gòu)件節(jié)點(diǎn)的二維圖及三維圖紙，便于現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)確理解設(shè)計(jì)意圖，高效進(jìn)行施工放樣和技術(shù)交底。

2.5 場(chǎng)地布置

三維場(chǎng)布模擬提前驗(yàn)證臨建場(chǎng)區(qū)布置方案，提高了場(chǎng)地布置的科學(xué)合理性和土地利用率，規(guī)范了生活區(qū)、辦公區(qū)、預(yù)制梁廠的廠容廠貌，可以有效杜絕各類安全隱患，保證了工程順利施工，為施工單位帶來(lái)了良好的效益。

2.6 交通方案模擬

在平面分析和改善設(shè)計(jì)中有一個(gè)功能齊全的工具——VISSIM，在此軟件下可以對(duì)復(fù)雜環(huán)境中的機(jī)動(dòng)車運(yùn)行情況進(jìn)行分析和管理，同時(shí)還能仿真機(jī)動(dòng)車、自行車、行人等各方的運(yùn)行情況，并且對(duì)交通評(píng)價(jià)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，包括延誤均值、排隊(duì)長(zhǎng)度均值、車速均值等。確保平面交叉口的交通設(shè)計(jì)方案更加合理。

2.7 預(yù)制墩柱安裝模擬

由于承臺(tái)上方為預(yù)制墩柱，需預(yù)埋鋼筋與墩柱套筒連接，為保證預(yù)埋鋼筋的精準(zhǔn)度，在預(yù)埋鋼筋施工環(huán)節(jié)采用BIM技術(shù)，以預(yù)先加工的法蘭盤對(duì)預(yù)埋鋼筋進(jìn)行定位并進(jìn)行虛擬預(yù)拼裝分析，通過(guò)模型或者輸出報(bào)表等方式查看拼裝誤差，在墩柱安裝前完成偏差調(diào)整，可以有效降低預(yù)拼裝偏差，提高裝配效率[5]。

2.8 構(gòu)建三維地質(zhì)模型

借助BIM技術(shù)還能夠構(gòu)建出三維地質(zhì)模型，通過(guò)三維漫游對(duì)工程所在地區(qū)的地質(zhì)情況進(jìn)行分析，了解地表下巖土的分布及特性，并制定更具針對(duì)性的應(yīng)對(duì)方案。此外，三維模型具有較強(qiáng)的直觀性，能夠從多個(gè)視角去觀察和分析，確保所獲得的地質(zhì)數(shù)據(jù)更加真實(shí)可靠。此外，該模型還能夠?qū)Φ貙舆M(jìn)行逐層展示，直觀掌握斷面、空間剖切等數(shù)據(jù)指標(biāo)。

3 結(jié)語(yǔ)

在現(xiàn)代社會(huì)中，BIM技術(shù)的運(yùn)用和發(fā)展很好地推動(dòng)了裝配式橋梁工程的發(fā)展，有效提高了施工效率和管理水平。同時(shí)，在BIM技術(shù)的應(yīng)用下，還能及時(shí)發(fā)現(xiàn)前期設(shè)計(jì)及施工過(guò)程中所存在的問(wèn)題，并能夠盡快解決，減少了安全隱患，節(jié)約了成本。通過(guò)BIM施工項(xiàng)目管理平臺(tái)，進(jìn)一步明確了責(zé)任分工，加強(qiáng)了施工檔案管理，同時(shí)也能實(shí)時(shí)掌控施工進(jìn)度。相信隨著BIM技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，我們?cè)谑姓b配式橋梁項(xiàng)目上應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛與深入。