淺談BIM技術(shù)與施工測(cè)量的關(guān)系

摘 要：BIM技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)測(cè)量技術(shù)的革新，并且提出4D施工理念，就更加促進(jìn)施工技術(shù)的進(jìn)步。傳統(tǒng)的施工測(cè)量，遵循以數(shù)據(jù)為中心，忽略3D模型的分量，文章就如何運(yùn)用模型指導(dǎo)施工測(cè)量，分析模型的參數(shù)數(shù)據(jù)優(yōu)化測(cè)量方案。而BIM技術(shù)與施工測(cè)量的集成大大降低控制測(cè)量的難度，提高施工精度，縮短了工期[1]。文章引用BIM技術(shù)在橋梁工程施工中的應(yīng)用，對(duì)某橋進(jìn)行全橋建模三維模型，這樣可以更加清晰的把設(shè)計(jì)方案與設(shè)計(jì)修改展現(xiàn)給甲方，對(duì)全部施工測(cè)量方案更加客觀與立體的進(jìn)行方面測(cè)評(píng)，根據(jù)BIM建立的三維數(shù)據(jù)模型的現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)施工測(cè)量。

關(guān)鍵詞：BIM；施工測(cè)量；4D施工

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.089

0 引 言

目前，國內(nèi)大力推進(jìn)BIM（建筑信息模型） 技術(shù)發(fā)展，在業(yè)內(nèi)也出現(xiàn)了研究與應(yīng)用的熱潮，政府部門和行業(yè)已經(jīng)高度關(guān)注BIM技術(shù)的價(jià)值和成效。目前，我國的軟件設(shè)計(jì)公司還沒有著手推出BIM技術(shù)軟件用于商業(yè)化，這就給國外的軟件廠商提供鍥機(jī)，當(dāng)然軟件還停留在建立三維模型，還沒有完全發(fā)展到全面實(shí)施到專業(yè)設(shè)計(jì)，當(dāng)然這個(gè)主要問題是相關(guān)專業(yè)軟件的配套不齊全與專業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范的不確定性[2]?；贐IM技術(shù)、方法的應(yīng)用階段的建設(shè)、標(biāo)準(zhǔn)和軟件的深入研究，根據(jù)我國施工測(cè)量管理的特點(diǎn)和實(shí)際需求，科學(xué)優(yōu)化施工BIM應(yīng)用的技術(shù)架構(gòu)，系統(tǒng)的方法和對(duì)策，并結(jié)合BIM和4D的施工測(cè)量技術(shù)，提出了BIM建模系統(tǒng)建設(shè)基于BIM 4D施工測(cè)量的理論，形成一套整體的實(shí)施計(jì)劃.工程施工測(cè)量的BIM應(yīng)用，以施工測(cè)量基于BIM的信息化建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。

1 BIM建模軟件revit軟件

Autodesk Revit系列建模軟件是國際先進(jìn)的軟件供應(yīng)商Autodesk公司研發(fā)的，目前主要是對(duì)建（構(gòu)）筑物設(shè)計(jì)行業(yè)研發(fā)的三維模型的可視化、參數(shù)化軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)。目前以Revit技術(shù)平臺(tái)為基礎(chǔ)推出的專業(yè)版模塊包括：RevitStructure 、Revit Architecture和Revit MEP三個(gè)專業(yè)設(shè)計(jì)工具模塊，以滿足各專業(yè)設(shè)計(jì)的應(yīng)用需求。利用Revit建立的三維模型，施工中所用到的施工藍(lán)圖、CAD表達(dá)二維圖形與三維模型的立體形象視圖加上材料的明細(xì)表全部都是以建（構(gòu)）筑三維模型數(shù)據(jù)管理資料庫的形式表達(dá)[3]。

2 BIM技術(shù)建模要點(diǎn)

結(jié)合橋梁施工的特點(diǎn)，利用Revit Architecture建立全橋模型，對(duì)族模型進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。文章研究的橋梁不但處在半徑為4500平曲線上，而且還在豎曲線上。通過研究發(fā)現(xiàn)Revit Architecture“族的方法”存在強(qiáng)大的參數(shù)功能，可以控制橋梁復(fù)雜的線性。Revit Architecture“族的方法”主要是通過控制參數(shù)進(jìn)而達(dá)到控制建（構(gòu)）筑視覺形體表達(dá)的一種方法，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙定義橋梁每一部分的參數(shù)生成真實(shí)的三維橋梁個(gè)體，當(dāng)然了建筑師、設(shè)計(jì)師就可以隨意修改其中某一個(gè)參數(shù)變量，隨之它所對(duì)應(yīng)的三維數(shù)據(jù)形體也自動(dòng)的發(fā)生相應(yīng)的變化，進(jìn)而為設(shè)計(jì)師改變?cè)O(shè)計(jì)、變化形體提供了簡(jiǎn)單的途徑。參數(shù)化的模型就為設(shè)計(jì)師生成規(guī)律、復(fù)雜的建（構(gòu)）筑的形體就顯得尤為重要[4]。這種“族的方法”建立多種形式建（構(gòu)）筑形體用參數(shù)來控制的優(yōu)勢(shì)在于“族的方法”中參數(shù)的創(chuàng)建、參數(shù)的變更、參數(shù)的延續(xù)以及族模型的建立等操作簡(jiǎn)單、方便；族使用的語言學(xué)習(xí)簡(jiǎn)單、使用，相對(duì)于java與C++語言需要編寫腳本來說就更加容易；并且“族的方法”操作方式與界面也簡(jiǎn)單明了。鑒于此，設(shè)計(jì)師、建模師能在短時(shí)間內(nèi)熟練掌握操作方式并加以運(yùn)用。

利用傳統(tǒng)二維軟件對(duì)橋梁族模型建立過程中，對(duì)三維立體形狀的控制仍然存在許多難以解決的問題，而三維BIM建模軟件可以有效的控制橋梁的形狀，控制橋梁的線性組合。BIM技術(shù)建立的模型可以更加形象、直觀、實(shí)用，滿足對(duì)復(fù)雜線性的要求。

3 BIM技術(shù)在施工測(cè)量中應(yīng)用

BIM技術(shù)建立的三維模型在施工中扮演圖紙的角色，完全可以替代圖紙，使得施工測(cè)量變得簡(jiǎn)單形象。在傳統(tǒng)的施工測(cè)量中我們通過計(jì)算得到特征點(diǎn)的三維信息，而BIM模型可以形象的提取任意點(diǎn)的三維信息，提高工作效率，節(jié)省工期，下面就BIM技術(shù)在橋梁施工測(cè)量中每個(gè)階段扮演的角色予與研究：

3.1 規(guī)劃階段橋梁工程的應(yīng)用

通過BIM技術(shù)對(duì)測(cè)量設(shè)計(jì)方案進(jìn)行三維立體參數(shù)化建模，參數(shù)的傳遞將設(shè)計(jì)方案形象的展現(xiàn)給投資方，根據(jù)參數(shù)化的三維BIM模型科學(xué)規(guī)劃測(cè)量方案[5]，給投資方提供更加科學(xué)的測(cè)量方案。參數(shù)化的模型完善、變化，可以為施工組織單位提供完善的測(cè)量施工方案。

3.2 設(shè)計(jì)階段橋梁工程的應(yīng)用

在橋梁建設(shè)期間，施工單位主要是依賴二維圖紙，工作繁瑣，而且對(duì)施工組織人員識(shí)圖能力很高的要求。從現(xiàn)實(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)到模型的參數(shù)，可是更加方便的改變施工方案共同完成、優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。同時(shí)三維BIM模型建立的平臺(tái)系統(tǒng)，為設(shè)計(jì)院、業(yè)主與施工方提供一個(gè)互動(dòng)式的平臺(tái)。BIM建模技術(shù)在橋梁設(shè)計(jì)階段具有很多優(yōu)點(diǎn)：管理材料、設(shè)計(jì)核算、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、每個(gè)剖面圖紙的擴(kuò)展輸出、參數(shù)控制模型與材料輸出等功能[6]。

3.3 施工測(cè)量階段橋梁工程的應(yīng)用

文章以連續(xù)箱梁主墩承臺(tái)、墩身、梁部及轉(zhuǎn)體施工為例，建立三維信息模型（圖1所示）。

根據(jù)規(guī)劃階段與設(shè)計(jì)階段利用BIM技術(shù)建立三維信息模型提取控制點(diǎn)的三維坐標(biāo)，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工施工步驟如下：

（1）建立施工測(cè)量控制網(wǎng)。在主橋墩的橋面上的中軸線上布設(shè)平面控制網(wǎng)。

根據(jù)橋梁周圍的高級(jí)高程控制點(diǎn)，利用儀器引到橋墩、0號(hào)塊，進(jìn)而對(duì)各個(gè)塊進(jìn)行引測(cè)，然后對(duì)引測(cè)的點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)和復(fù)測(cè)，把引測(cè)與復(fù)測(cè)的基準(zhǔn)點(diǎn)作為高程控制點(diǎn)。

（2）測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)方式。 在連續(xù)箱梁的0號(hào)塊上布設(shè)三個(gè)測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)，分別在連續(xù)梁0號(hào)塊橫軸方向的中心線的交匯處、腹板的中心線上和橋梁中軸線上。在每個(gè)需要現(xiàn)澆的塊段布設(shè)連個(gè)測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)，布置在塊段距離腹板中心線前端10厘米處。

（3）連續(xù)梁中軸線的線控方式。0號(hào)塊中心控制點(diǎn)與控制各邊墩懸臂段線控制點(diǎn)的使用，在每個(gè)懸臂段的中心審查前幾段位移完成，檢查和釋放后澆段線正確，密切監(jiān)測(cè)線路變化每段中線變化情況[7]。

（4）連續(xù)梁標(biāo)高的控制方式。在懸臂澆筑混凝土，模板標(biāo)高控制0號(hào)塊中心，混凝土澆筑在每一段中線端和翼緣設(shè)置高程控制點(diǎn)，并在混凝土澆注后，拉伸前后的標(biāo)高檢查驗(yàn)證設(shè)計(jì)預(yù)拱度的高程設(shè)置。

連續(xù)梁現(xiàn)澆各節(jié)段立模高程的公式：

——現(xiàn)澆連續(xù)梁節(jié)段前端點(diǎn)掛籃底模高程

——模型提取設(shè)計(jì)高程

——各個(gè)節(jié)段現(xiàn)澆與施工節(jié)段對(duì)撓度的對(duì)該點(diǎn)影響值

——各個(gè)節(jié)段現(xiàn)澆與施工節(jié)段對(duì)撓縱向預(yù)應(yīng)力束張拉后對(duì)該點(diǎn)影響值

——各個(gè)節(jié)段現(xiàn)澆與施工節(jié)段掛籃變形對(duì)該施工段的影響值。

——由于突變、冷熱、荷載、參數(shù)轉(zhuǎn)變、等影響產(chǎn)生的撓度計(jì)算值經(jīng)計(jì)算得出模板立模標(biāo)高，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。

4 結(jié)論

通過分析BIM技術(shù)與施工測(cè)量相輔相成，互相影響。BIM模型需要通過施工測(cè)量來實(shí)現(xiàn)線性控制，施工測(cè)量需要BIM技術(shù)作為指導(dǎo)[8]，BIM技術(shù)指導(dǎo)施工放樣，大大降低工作量，避免資源浪費(fèi)，而且BIM技術(shù)為施工提供強(qiáng)大的三維可視效果，能更加準(zhǔn)確的控制測(cè)量誤差，是施工測(cè)量發(fā)揮更大的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]賴?yán)^文.GPS測(cè)量技術(shù)及其在工程測(cè)量中的應(yīng)用[J].地礦測(cè)繪，2006，22（03）：11-13.

[2]張建平.BIM在工程施工中的應(yīng)用[J].施工技術(shù)，2012（16）.

[3]高晶晶，鄒俊楨，張金鑰.BIM技術(shù)在橋梁施工中的應(yīng)用[J].橋隧工程，2016（01）：57-61.

[4]洪磊.BIM技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用研究[J].成都：西南交通大學(xué)，2012.

[5]張為和.基于BIM的夜郎河雙線特大橋施工應(yīng)用方案研究[J]. 鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2015，59（03）：83-86.

[6]R.Solnosky.Current status of BIM benefits，challenges，and the futurepotential for the structural discipline[M].Structures Congress2013，2013：849-859.

[7]R.Volk，J.Stengel，F(xiàn).Schultmann.Building Information Modeling（BIM）for existing buildings-Literature review and future needs[J].Automation in Construction，2014（38）：109-127.

[8]李季暉，孫永震，曾紹武.BIM技術(shù)在連續(xù)梁施工管理中的應(yīng)用[J].西部交通科技，2014（10）：62-66.

作者簡(jiǎn)介：任英橋（1987-），男，山東菏澤人，碩士研究生，主要研究方向：三維空間數(shù)據(jù)模型與誤差分析、BIM技術(shù)與應(yīng)用。