BIM技術在福州閩江長門特大橋工程中的應用

王飛

（重慶兩江新區(qū)龍興工業(yè)園建設投資公司，重慶401135）

BIM技術在福州閩江長門特大橋工程中的應用

王飛

（重慶兩江新區(qū)龍興工業(yè)園建設投資公司，重慶401135）

該文基于BIM（建筑信息模型）所包含的軟件及橋梁工程施工的特點，結合具體案例制作橋梁施工的仿真模擬，簡要介紹了BIM的內涵與特點，闡述了基于BIM的施工模擬理論來源與優(yōu)勢及BIM技術在福州閩江長門特大橋工程中的應用過程。該研究成果可應用于土木工程管理、高校專業(yè)教學等多方領域，充分體現(xiàn)了BIM在工程項目中的巨大作用與價值。

BIM；全生命周期；施工仿真分析；精細化模型

0 引言

BIM（Building Information Modeling）即建筑信息模型，是一種面對建筑工程的全生命周期新型解決工具。自AUTODESK公司將BIM建筑引入我國以來，這一技術為越來越多的人所了解和掌握，許單位和部門都已成立自己的BIM技術中心或BIM技術小組，進而引發(fā)了建筑行業(yè)全行業(yè)的信息革命[1]。隨著這場革命的進行，與BIM技術相關的咨詢公司亦如雨后春筍般在全國各地相繼出現(xiàn)，他們不僅在建筑工程中改變著傳統(tǒng)的施工和管理方法，也在繼續(xù)挖掘BIM技術在建筑工程全生命周期中的應用價值。利用這一技術或平臺，設計階段能夠實現(xiàn)信息共享和協(xié)同設計，在施工階段，BIM可以與進度計劃鏈接形成4D施工模型，可以加入現(xiàn)場臨時設施形成施工現(xiàn)場綜合管理模型輔助施工決策與現(xiàn)場管理，解決信息孤島問題提高溝通效率[2]。

BIM模型在設計階段就已經包含了建筑構件的全部信息，隨著建筑工程的進行，相關人員可以隨時查看建筑模型的全部信息且有源可溯[3]。我國國內現(xiàn)階段建筑業(yè)項目管理主流模式還是以承包制為主，集約化運營難以實現(xiàn)。其根源就在于企業(yè)級數(shù)據集約化還無法及時有效地交流和傳達，隨著BIM的企業(yè)級項目管理系統(tǒng)的發(fā)展與國家的推廣，這一問題將得以解決[4-5]。

1 基于BIM的施工仿真分析理論的來源與研究方法

BIM軟件主要分成三個部分：數(shù)據源、數(shù)據層以及項目管理應用。

該研究主要涉及BIM中的上述三項內容。數(shù)據源主要是將BIM所需的信息從各種類型的工程文檔資料中提取出來；數(shù)據層主要是對BIM中的信息進行管理，包括信息產生、交換等內容；項目管理應用是指對BIM中的模型進行管理，使之能夠服務于實際施工，對項目的進度管理等提供指導。在該案例中主要應用到的BIM軟件有Autodesk Revit、Navisworks，以及Microsoft project、Lumion、Autodesk BIM 360 Glue等軟件。

其中Revit負責提供數(shù)據源，即設計施工現(xiàn)場的環(huán)境，建立模型并輸出文件。之后繼續(xù)用Revit對施工中的具體參數(shù)進行儲存，同時應用Microsoft project等工程管理軟件對施工進度安排進行編輯，提供數(shù)據層支持，建立WBS與Microsoft project的雙向鏈接，通過模型對施工進度進行查詢、調整和控制。最后用Navisworks進行項目管理應用，將Revit的輸出文件制作成施工過程4D動畫。

2 BIM技術在福州閩江長門特大橋施工過程中的應用

該大橋全長848m，橋跨布置為（35+44+66）m＋550m＋（66+ 44+35）m雙塔雙索面混合梁斜拉橋。邊跨琯頭側近塔支架高度從46.7m變化到58.4m，瑯岐側近塔跨支架從19.3m變化到57.6m，設計為了控制高支架在澆筑過程中傾覆的風險，自梁端開始箱梁分成14個施工段，每個施工段一次澆筑完成，縱向最大現(xiàn)澆段長度16.45m，最大混凝土方量控制在1100m3以下，近塔第一根索區(qū)范圍內由于支架較高劃分為兩個施工段，最小長度為8.5m。施工段按自岸側至江側順序其長度依次為15.41m、14m、14m、14.5m、14.55m、3.0m、16.45m、15m、15m、8.5m、7.95m、12.6m、8.5m，依次為H11，H0，H1’結合段，其中H6為邊跨合龍段。

根據已有圖紙建立revit索塔鋼筋混凝土模型如圖1。

索塔的下橫梁及H0梁段的BIM模型包括：鋼筋、預應力筋、預埋件。下橫梁及H0梁段的鋼筋、預應力較為密集，穿插較多，鋼筋型號多，施工復雜。通過精細化建模，按施工工藝和流程完整精確地還原模擬出施工模型。施工前利用施工三維模型圖，配合施工藍圖，可以非常方便地逐級進行詳細的技術交底，并合理確定鋼筋和預應力筋的安裝順序，避免由于施工原因導致的鋼筋無法綁扎或者漏筋的現(xiàn)象。該部位橫、縱向預應力立體交叉多，且必須預留與結合段及相鄰H1’梁段連接的預應力管道，在三維模型圖的輔助下，能清晰表示各預應力管道位置，確保預應力管道對位的準確性。對鋼筋與預應力筋沖突部分，在三維模型中已經及時反映，通過協(xié)調很方便將普通鋼筋位置進行調整，如圖2。

圖2 鋼筋與預應力筋三維模型

在建立了索塔的下橫梁及H0梁段的BIM模型的基礎上，制作了模擬索塔的下橫梁及H0梁段的施工過程漫游視頻，如圖3。

圖3 施工過程圖

該大橋為塔梁墩固結體系分兩層澆筑，盡量縮短兩層間的澆筑時間間隔，保證兩層澆筑混凝土的連接，盡量降低混凝土收縮帶來的不利影響，保證下橫梁及H0梁段的施工質量，從而保證本橋的塔梁墩固結施工質量。通過BIM模型施工模擬，從現(xiàn)場的施工指揮、管理到現(xiàn)場支模、綁扎、澆搗的一線工人，都明確了施工工藝和流程，從而大大提高工作效率，減少施工差錯，節(jié)省大量的材料，縮短工期。

通過BIM軟件精細化建模，模型的細節(jié)表現(xiàn)非常精致準確，完全可以通過BIM的可視化功能給現(xiàn)場施工和管理做到全面的展示。如預留孔道、預埋構件的精確定位，尺寸精準。梁內的預應力鋼束的預埋套筒完全按照設計圖紙尺寸對構造做精準建模，如套筒座板、錨墊板、螺旋筋等等。不僅對普通鋼筋，還對預應力鋼束錨下及定位鋼筋也都按設計圖紙進行精準建模，目的就是用來預演鋼筋排布，檢測碰撞，保證在正式施工前的方案都是可行和最優(yōu)的。

3 BIM技術在項目中其他方面的應用

美國國家標準與技術協(xié)會（KIST）于2004年進行了一次研究，目的是預估美國重要設施行業(yè)中的效率損失。該研究報告顯示，業(yè)主和運營商在運維管理方面耗費的成本幾乎占總成本的2/3，不難看出一幢建筑在其生命周期的費用消耗中，絕大部分是發(fā)生在其使用階段，而職業(yè)化的運維管理將會給業(yè)主和運營商帶來極大的經濟效益。

在橋梁建設完成后，BIM模型可以將該項目從立項開始到竣工的全部信息儲存在BIM模型中，經過系統(tǒng)分類和關聯(lián)，可以直接指向相對應的構件，同時還能儲存構件的設備信息等，這就彌補傳統(tǒng)管理階段中的信息流失和手動查找相關資料的弊端；BIM模型可視化的特點，不僅可以展示建筑的3D模型和構件，更可以看到建筑項目中的設備部分，這部分內容如電力系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)等在建筑項目的實施過程中逐漸被裝飾裝修內容所隱藏，這就導致后期管理人員對設備進行維護維修時需要通過經驗和同CAD圖紙反復對比才能定位設備的尷尬，特別是在緊急情況下這種快速點位的優(yōu)勢就更加明顯；BIM模型的可模擬性在運營維護階段可以協(xié)助管理人員定位和識別潛在的隱患，并且通過圖形界面準確標示其危險發(fā)生的具體位置。BIM模型也可以對可能發(fā)生的緊急情況進行模擬，比如消防疏散模擬等，幫助管理人員制定緊急疏散預案，模型中的空間信息可以用于識別疏散線路和環(huán)境危險之間的隱藏關系，從而確保疏散人員的生命安全，降低損失。

4 結語

綜上所述，在BIM技術快速發(fā)展和我國大力推廣BIM技術的大背景下，不論是建設單位、設計單位、施工單位還是建筑項目最終的管理單位都需要學習并應用BIM技術，了解BIM技術在橋梁工程、房建工程、公路工程等的設計理念與優(yōu)點，同時考慮到建筑項目的全生命周期管理的重要性。在進行建筑項目相關設計的時候一定要綜合考慮各方面的因素，這樣才可以使建筑物完全和自然融為一體，更加符合我國現(xiàn)階段綠色建筑的要求，最終使建筑項目的全生命周期管理盡早在我國的建筑行業(yè)得到推廣。

[1]尤文寬，鄭承紅，魏晨康，等.BIM技術在二次結構施工中的應用[J].施工技術，2016（S1）：793-795.

[2]王朝陽，劉星，張臣友.BIM技術在武漢中心項目鋼結構施工管理中的應用[J].施工技術，2015（6）：40-45.

[3]柯臻瑋.BIM在市政工程管線設計中的應用[J].建材與裝飾，2016（8）：89-90.

[4]孫同謙，徐崢.BIM在市政管線綜合中的應用[J].中國給水排水，2014（12）：77-79.

[5]沈亮峰.基于BIM技術的三維管線綜合設計在地鐵車站中的應用[J].工業(yè)建筑，2013（6）：163-166，159.

責任編輯:孫蘇,李紅

Application of BIM Technology in Changjiang Gate Bridge of Fuzhou Minjiang River

With the software contained in BIM and the characteristics of bridge engineering construction,this paper introduces the connotation and characteristics of BIM(Building Information Model)combined with the simulation of practical bridge construction cases,and expounds the source and advantages of BIM-based construction simulation theories as well as the application process of BIM technology in Minjiang Changmen Bridge project in Fuzhou.The research fruits can be applied to civil engineering management,college professional teaching and other fields,fully embodying the significant effects and value of BIM in construction projects.

Minjiang Changmen Bridge project in Fuzhou;bridge construction and management;BIM

TU71

A

1671-9107（2017）09-0046-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2017.09.046

2017-04-27

王飛（1976-），男，重慶人，研究生，高級經濟師，從事工程技術管理工作。