王鑫炎

（中交一公局第三工程有限公司，北京 101102）

0 引言

路橋工程是推動(dòng)城市發(fā)展的重要交通基礎(chǔ)設(shè)施。傳統(tǒng)的路橋工程在設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維階段存在著溝通不暢、協(xié)調(diào)困難等問題，導(dǎo)致工程質(zhì)量和施工效率無法得到有效提升。

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，BIM 技術(shù)被逐漸引入路橋工程，為解決傳統(tǒng)問題提供新的思路和方法。BIM 技術(shù)是一種基于三維模型的綜合型建筑項(xiàng)目管理方法，能夠?qū)崿F(xiàn)項(xiàng)目全生命周期的信息集成和共享，提高工程的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維效率，降低施工成本，提升項(xiàng)目的可持續(xù)性。

1 BIM 技術(shù)在路橋工程設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

1.1 三維設(shè)計(jì)與模型協(xié)調(diào)

BIM 技術(shù)應(yīng)用于路橋工程設(shè)計(jì)階段最明顯的優(yōu)勢是實(shí)現(xiàn)了三維設(shè)計(jì)和模型協(xié)調(diào)（見圖1）。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法通常是基于二維平面圖紙進(jìn)行設(shè)計(jì)，難以準(zhǔn)確地表達(dá)設(shè)計(jì)意圖和協(xié)調(diào)不同專業(yè)之間的關(guān)系。而利用BIM 技術(shù)，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以使用三維建模軟件創(chuàng)建真實(shí)的、可視化的模型，在模型中準(zhǔn)確地呈現(xiàn)各個(gè)構(gòu)件的尺寸、形狀和位置。這有助于設(shè)計(jì)師更好地理解和評(píng)估設(shè)計(jì)方案，發(fā)現(xiàn)和解決潛在的問題。通過模型協(xié)調(diào)，各專業(yè)的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以將其設(shè)計(jì)模型進(jìn)行集成，實(shí)時(shí)檢測和解決沖突。

圖1 橋梁施工三維模型

例如，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以將其設(shè)計(jì)模型與道路設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的模型進(jìn)行對(duì)比，檢查是否有潛在的沖突，如管線與橋梁設(shè)計(jì)的交叉等。通過這種協(xié)調(diào)和沖突檢測，可以在設(shè)計(jì)階段盡早發(fā)現(xiàn)和解決問題，避免在施工階段造成額外的成本和延誤。

1.2 施工沖突的檢測和解決

BIM 技術(shù)在設(shè)計(jì)階段的另一個(gè)重要應(yīng)用是施工沖突的檢測和解決。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，施工沖突常常出現(xiàn)在設(shè)計(jì)與實(shí)際施工之間，導(dǎo)致工期延誤和額外的成本。BIM 技術(shù)可以幫助設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)階段檢測潛在的沖突并予以解決，從而避免這些問題。對(duì)于一座橋梁的設(shè)計(jì)，BIM 技術(shù)可以將橋梁構(gòu)件的幾何形狀和尺寸與施工團(tuán)隊(duì)的施工設(shè)備進(jìn)行模型匹配[1]。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以使用BIM 軟件模擬施工過程，檢查施工設(shè)備是否可以順利完成施工任務(wù)，是否會(huì)發(fā)生碰撞或其他沖突。如果有潛在的沖突，BIM 技術(shù)可以幫助設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)及時(shí)予以調(diào)整和解決，確保施工順利進(jìn)行。

1.3 設(shè)計(jì)變更管理

在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)變更是常見的，但是往往會(huì)導(dǎo)致額外的成本和工期延誤。BIM 技術(shù)提供一種更為高效的設(shè)計(jì)變更管理方法。通過BIM 模型的建立和更新，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以更加容易地進(jìn)行設(shè)計(jì)變更的管理和評(píng)估。例如，當(dāng)設(shè)計(jì)需求發(fā)生變化，需要對(duì)橋梁的高度進(jìn)行調(diào)整。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，這可能需要重新繪制和修改大量的圖紙，非常耗時(shí)費(fèi)力。使用BIM 技術(shù)，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)只需修改模型中的參數(shù)，即可自動(dòng)生成相關(guān)的圖紙和計(jì)算結(jié)果。這樣，設(shè)計(jì)變更可以更快速地實(shí)現(xiàn)，既減少設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的工作量，又提高了設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。

2 BIM 技術(shù)在路橋工程施工階段的應(yīng)用

2.1 施工進(jìn)度管理

BIM 技術(shù)應(yīng)用于路橋工程施工階段可以顯著改善施工進(jìn)度管理。傳統(tǒng)施工進(jìn)度管理通?；诙S計(jì)劃表和進(jìn)度圖，無法準(zhǔn)確地反映施工過程中的空間關(guān)系和工序安排。然而，利用BIM 技術(shù)，施工團(tuán)隊(duì)可以建立三維施工模型并將其與進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)空間與時(shí)間的統(tǒng)一管理。具體而言，對(duì)于一座橋梁的施工，BIM 模型可以包含具體構(gòu)件的各個(gè)施工階段，并與施工進(jìn)度進(jìn)行關(guān)聯(lián)。這樣，施工團(tuán)隊(duì)可以通過BIM 模型直觀地了解不同施工階段所需的時(shí)間和資源，并評(píng)估整體施工進(jìn)度是否符合計(jì)劃。同時(shí)，BIM模型還可以實(shí)時(shí)更新施工進(jìn)度信息，提供準(zhǔn)確的進(jìn)度報(bào)告，幫助項(xiàng)目管理團(tuán)隊(duì)及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決延誤問題。

2.2 資源管理與優(yōu)化

BIM 技術(shù)在施工階段還可以用于有效的資源管理和優(yōu)化。傳統(tǒng)施工項(xiàng)目中，人力、材料、機(jī)械設(shè)備等資源的管理常常存在困難和浪費(fèi)。而BIM 技術(shù)能夠?yàn)槭┕F(tuán)隊(duì)提供更好的資源管理工具，實(shí)現(xiàn)資源的合理配置和利用。

例如，在橋梁施工過程中，BIM 模型可以包含各個(gè)構(gòu)件的信息，如材料類型、數(shù)量和規(guī)格要求?；谶@些信息，BIM 可以幫助施工團(tuán)隊(duì)進(jìn)行材料和設(shè)備的準(zhǔn)確量化，預(yù)測并計(jì)劃所需的資源供應(yīng)。這種資源管理的優(yōu)勢在于確保項(xiàng)目能夠按時(shí)提供所需的材料和設(shè)備，避免不必要的停工和延誤[2]。通過BIM 模型的可視化和模擬功能，施工團(tuán)隊(duì)可以評(píng)估不同資源配置方案的效果，找到最佳的施工方法和工序安排。例如，通過模擬施工過程，施工團(tuán)隊(duì)可以發(fā)現(xiàn)并解決施工沖突、優(yōu)化施工序列，從而減少不必要的重復(fù)工作，提高施工效率。

2.3 施工模擬與可視化

在路橋工程施工階段，施工模擬和可視化是BIM技術(shù)的重要應(yīng)用之一。利用模擬和可視化工具，施工團(tuán)隊(duì)可以更好地理解和規(guī)劃施工過程，優(yōu)化施工序列，減少?zèng)_突和風(fēng)險(xiǎn)，并最終提高施工的效率和質(zhì)量。施工模擬是利用BIM 模型和相關(guān)軟件來模擬施工過程的執(zhí)行順序、交互關(guān)系和資源利用情況。通過施工模擬，施工團(tuán)隊(duì)可以預(yù)測和評(píng)估施工活動(dòng)的順序、時(shí)長和資源需求，從而更好地規(guī)劃和組織施工工作。具體而言，施工模擬可以幫助施工團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)和解決施工沖突。在BIM 模型中，各種施工活動(dòng)的空間和時(shí)間關(guān)系得到了準(zhǔn)確的表達(dá)。團(tuán)隊(duì)可以通過模擬施工過程，檢查是否存在構(gòu)件之間的沖突，如管線穿越結(jié)構(gòu)的問題、狹窄空間下機(jī)械設(shè)備的通行等。通過發(fā)現(xiàn)沖突并進(jìn)行調(diào)整，可以避免現(xiàn)場施工時(shí)的糾紛和延誤，從而提高施工效率。與施工模擬相伴的是施工可視化技術(shù)。通過將BIM 模型與可視化技術(shù)相結(jié)合，可以將施工過程以圖形化的方式呈現(xiàn)給相關(guān)利益相關(guān)方，使他們更容易理解和參與施工計(jì)劃。

例如，在橋梁施工中，施工團(tuán)隊(duì)可以使用可視化技術(shù)展示各個(gè)施工階段的進(jìn)展情況，并說明各個(gè)施工工序的執(zhí)行方式和相關(guān)要點(diǎn)。這樣，不僅可以幫助利益相關(guān)方更好地了解整個(gè)施工過程，還可以提前發(fā)現(xiàn)和解決潛在的問題。另外，施工可視化也可以用于培訓(xùn)和溝通。通過將BIM 模型轉(zhuǎn)化為可視化場景，施工團(tuán)隊(duì)可以為工人提供訓(xùn)練和指導(dǎo)，使他們更好地理解和掌握施工方法。同時(shí)，在與業(yè)主、設(shè)計(jì)師和監(jiān)理等利益相關(guān)方的溝通中，施工可視化也能起到直觀展示和解釋施工計(jì)劃的作用，減少誤解和糾紛的發(fā)生。

2.4 質(zhì)量控制與安全管理

在路橋工程中，質(zhì)量控制和安全管理是至關(guān)重要的。BIM 技術(shù)在質(zhì)量控制和安全管理中的應(yīng)用可以幫助提高工程的質(zhì)量，并確保施工過程的安全性。首先，BIM 技術(shù)可以用于建立一個(gè)包含工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的模型。通過將標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范納入BIM 模型，可以方便管理人員和施工人員在施工過程中參考和遵循相應(yīng)的要求。這種標(biāo)準(zhǔn)化的模型可以減少質(zhì)量問題和錯(cuò)誤的發(fā)生，從而提高整個(gè)工程的質(zhì)量水平。例如，在某橋梁項(xiàng)目中，施工人員需要安裝鋼筋。通過使用BIM 模型，可以在模型中標(biāo)識(shí)出鋼筋的尺寸、間距要求以及安裝位置等信息。施工人員可以根據(jù)模型中的指示進(jìn)行準(zhǔn)確定位和安裝，確保鋼筋的安裝質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。BIM 技術(shù)可以用于監(jiān)測和識(shí)別施工過程中的質(zhì)量問題，通過將實(shí)際施工數(shù)據(jù)與BIM 模型進(jìn)行比對(duì)，可以發(fā)現(xiàn)施工過程中與設(shè)計(jì)模型不符的地方，并及時(shí)予以糾正。這種實(shí)時(shí)監(jiān)測和識(shí)別能力可以幫助管理人員和施工人員快速發(fā)現(xiàn)和解決質(zhì)量問題，避免問題進(jìn)一步擴(kuò)大。例如，施工過程中可能出現(xiàn)墻體垂直度不符合要求的情況，利用BIM 模型，管理人員可以在模型中顯示設(shè)計(jì)要求的垂直度標(biāo)準(zhǔn)，然后在實(shí)際施工中使用測量工具進(jìn)行測量并與模型進(jìn)行比對(duì)。如果發(fā)現(xiàn)墻體垂直度超出允許的范圍，可以采取相應(yīng)的措施進(jìn)行調(diào)整，從而確保施工質(zhì)量滿足要求。

2.5 協(xié)同施工與作業(yè)協(xié)調(diào)

在路橋工程中，協(xié)同施工和作業(yè)協(xié)調(diào)是關(guān)鍵的任務(wù)之一。BIM 技術(shù)在協(xié)同施工和作業(yè)協(xié)調(diào)中的應(yīng)用可以幫助不同工種和團(tuán)隊(duì)之間實(shí)現(xiàn)信息共享和有效溝通，以提高施工效率和減少協(xié)調(diào)問題。

一方面，BIM 技術(shù)可以提供一個(gè)共享的平臺(tái)，用于團(tuán)隊(duì)之間的信息共享和協(xié)作。通過在BIM 模型中集成各種信息，如設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、施工進(jìn)度、材料供應(yīng)等，不同團(tuán)隊(duì)可以隨時(shí)查看和更新這些信息，以保證大家對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的統(tǒng)一理解。例如，在某橋梁項(xiàng)目中，設(shè)計(jì)師、施工人員和供應(yīng)商可以共同使用BIM 模型。設(shè)計(jì)師可以在模型中標(biāo)注出設(shè)計(jì)意圖和需求，施工人員可以在模型中提供施工方法和要求，供應(yīng)商可以在模型中更新材料供應(yīng)信息。這樣，不同團(tuán)隊(duì)之間可以通過模型進(jìn)行快速的信息交流和共享，避免信息傳遞不暢或產(chǎn)生誤解。

另一方面，BIM 技術(shù)可以用于施工過程的協(xié)調(diào)和施工沖突的檢測。通過將不同工種的施工模型整合到一個(gè)統(tǒng)一的BIM 模型中，可以檢測出模型之間的沖突和不一致之處。這樣，在實(shí)際施工之前，就可以通過BIM 系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)和調(diào)整，以減少施工過程中的沖突和問題[3]。

例如，在某橋梁項(xiàng)目中，梁段的安裝需要涉及鋼筋和預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)。通過將鋼筋和預(yù)制混凝土的模型整合到BIM 模型中，并進(jìn)行碰撞檢測，可以發(fā)現(xiàn)鋼筋與構(gòu)件是否存在沖突。如果發(fā)現(xiàn)沖突，可以及時(shí)調(diào)整鋼筋的布置或修改構(gòu)件的尺寸，以保證施工順利進(jìn)行。BIM 技術(shù)還可以用于施工進(jìn)度的協(xié)調(diào)和優(yōu)化，通過將施工進(jìn)度信息與BIM 模型進(jìn)行集成，可以在模型中可視化展示不同工種和任務(wù)的工期安排。這樣，管理人員可以更好地進(jìn)行施工計(jì)劃的協(xié)調(diào)和調(diào)整，以確保整個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)度和交付時(shí)間?？傊?，BIM 技術(shù)在協(xié)同施工和作業(yè)協(xié)調(diào)方面的應(yīng)用可以提高施工效率和減少協(xié)調(diào)問題，通過信息共享和溝通、沖突檢測和施工進(jìn)度協(xié)調(diào)，不同團(tuán)隊(duì)可以更好地協(xié)同工作，減少誤解和沖突，提高施工的整體效率和質(zhì)量。

3 BIM 技術(shù)在路橋工程運(yùn)維階段的應(yīng)用

3.1 設(shè)備管理與維護(hù)

在路橋工程運(yùn)維階段，BIM 技術(shù)可以應(yīng)用于設(shè)備管理與維護(hù)。利用BIM 技術(shù)，可以建立起精確的設(shè)備模型，包括設(shè)備的幾何信息、材質(zhì)屬性、功能特性等。這些模型可以與實(shí)際設(shè)備進(jìn)行對(duì)比，識(shí)別出設(shè)備的位置、狀態(tài)以及維護(hù)需求，從而幫助管理人員有效地規(guī)劃和執(zhí)行維護(hù)工作。假設(shè)一座大橋上有多個(gè)監(jiān)測傳感器用于收集橋梁結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)。利用BIM 模型，可以將這些傳感器的位置和數(shù)據(jù)與橋梁模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)。當(dāng)傳感器監(jiān)測到異常數(shù)據(jù)時(shí)，BIM 系統(tǒng)可以自動(dòng)識(shí)別并在模型中標(biāo)記出故障點(diǎn)，同時(shí)生成維護(hù)任務(wù)。維護(hù)人員可以利用BIM 模型查看故障點(diǎn)的具體位置和細(xì)節(jié)，并且可以獲得相關(guān)數(shù)據(jù)和維護(hù)指導(dǎo)，以便迅速響應(yīng)和修復(fù)。

此外，BIM 技術(shù)還可以用于設(shè)備維護(hù)計(jì)劃的制訂和管理。通過將設(shè)備的保養(yǎng)周期、維修歷史和維護(hù)要求等信息整合到BIM 系統(tǒng)中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備維護(hù)工作的全面監(jiān)控和管理。

3.2 數(shù)據(jù)管理與維護(hù)

在路橋工程的運(yùn)維階段，BIM 技術(shù)還可以用于數(shù)據(jù)管理與維護(hù)，即對(duì)施工過程進(jìn)行記錄和反饋。在實(shí)際施工中，利用BIM 技術(shù)可以實(shí)時(shí)記錄施工過程中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)和信息，并將其與設(shè)計(jì)模型進(jìn)行對(duì)比和分析，以確保施工的質(zhì)量和安全。BIM 技術(shù)可以用于記錄施工過程中的施工時(shí)間、材料使用情況、施工人員等關(guān)鍵信息，施工人員可以利用移動(dòng)設(shè)備將這些信息輸入BIM 系統(tǒng)，并與BIM 模型關(guān)聯(lián)起來，便于將施工數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)模型進(jìn)行比對(duì)，如果出現(xiàn)偏差或錯(cuò)誤，可以及時(shí)糾正和調(diào)整。BIM 技術(shù)還可以用于施工問題的標(biāo)記和反饋。

例如，當(dāng)施工人員在實(shí)際施工過程中發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)模型存在問題或不合理之處時(shí)，可以進(jìn)行標(biāo)記并將問題反饋給設(shè)計(jì)師和管理團(tuán)隊(duì)，這些反饋的問題可以通過BIM 系統(tǒng)進(jìn)行收集和跟蹤，以確保問題得到及時(shí)解決和處理。

4 結(jié)語

本文通過對(duì)BIM 技術(shù)的路橋工程全過程應(yīng)用進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)BIM 技術(shù)在設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維階段都能夠發(fā)揮其強(qiáng)大的優(yōu)勢。在設(shè)計(jì)階段，通過三維設(shè)計(jì)和模型協(xié)調(diào)，可以減少設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和沖突，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量；在施工階段，通過施工進(jìn)度管理和資源管理，可以提高施工效率和減少成本；在運(yùn)維階段，通過設(shè)備管理和數(shù)據(jù)管理，可以延長工程壽命和提高運(yùn)維效率。因此，BIM 技術(shù)應(yīng)用于路橋工程是具有重要意義的。未來，可以深入研究BIM 技術(shù)在路橋工程中的應(yīng)用推廣和標(biāo)準(zhǔn)化問題，促進(jìn)BIM 技術(shù)在實(shí)際工程中的應(yīng)用水平進(jìn)一步提升。