BIM技術在高速公路互通式立交施工中的應用

周浩文 何永鑫 李吉

摘要：高速公路互通式立交施工面臨施工組織復雜、安全質量管理困難、施工技術難度高等難題，BIM技術的三維可視化、信息協同共享、全生命周期管理等優勢能夠有助于解決上述問題。以貴州三穗至施秉高速公路互通式立交工程為例，介紹了BIM技術在精細建模、模型渲染、施工仿真、進度模擬、工程量統計、方案優化和協同管理等方面的應用，有效節約了管理成本、縮短了施工工期、解決了技術難題，實現了立交工程的信息化施工。

Abstract： The construction of expressway interchange is faced with such problems as complicated construction organization， troublesome safety and quality management， and high-difficult construction technology. BIM technology has the advantages of three-dimensional visualization， information collaborative sharing， life cycle management and so on， which can help to solve the above problems. Taking the interchange project of Sansui-Shibing Expressway in Guizhou as an example， this paper introduces the application of BIM technology in fine modeling， model rendering， construction simulation， progress simulation， engineering quantity calculation， scheme optimization and collaborative management， which effectively saves management cost， shortens construction period， solves technical problems， and realizes the informatization construction of interchange project.

關鍵詞：立交工程;BIM技術;施工仿真;信息化施工

Key words： interchange engineering;BIM technology;construction simulation;informatization construction

中圖分類號：TU17? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）17-0274-03

0? 引言

高速公路建設管理中涉及各種各樣的數據且呈動態變化，傳統的統計和計算手段難以提供及時準確的數據，對工程建設和管理十分不利[1]。高速公路項目路線長、工程體量大、對周邊環境影響大、施工組織復雜，有必要采用更多的先進技術手段解決各種難題[2]。BIM技術具有可視化、協調性、模擬性、優化性、可出圖性等優勢，能夠對高速公路全生命周期進行動態模擬，可以實現高速公路建設中信息資源的共享，從而大幅度提高工程建設管理的信息化水平和工程管理效率，有利于推動高速公路工程的發展，具有顯著的經濟效益和社會效益[3， 4]。

1? 工程簡介

1.1 項目概況

本項目屬于三穗至施秉高速公路，是貴州“678網”規劃中“四聯”天柱—三穗—鎮遠—施秉—黃平的重要組成部分，羊滿哨互通是三施高速上一段重要的立體式交叉互通立交樞紐，設計時速60km/h，互通區設有橋梁6座，全長1185米，占地面積約50000m2。互通匝道橋設計采用預制T梁和現澆箱梁架設。

1.2 項目重點與難點

①施工質量與安全管理難度大。項目本身對施工質量要求高，涉及施工專業、隊伍和機械多，影響施工質量與風險因素多，質量安全控制難。

②項目環境復雜施工組織難度大。立體交叉節點施工，工區場地狹窄，工期緊張，山區地形地質復雜，工程建設困難。

③工期緊、進度控制與管理難。項目工期緊張，做好施工進度管理，科學安排機械進場材料周轉使用，勞動力資源組織等都需要合理準確的數據支撐。

④施工技術難度大。上跨既有通行高速、涉及舊橋拼寬、建筑形態復雜，節點施工技術難度大。

BIM技術的三維可視化、信息實時共享、多維協同管理等優勢能夠有助于解決上述難題。

2? BIM整體實施方案

根據前期編制的項目BIM策劃，對工程進行細化。在明確建模細則前提下，于規定的時間內安裝建模細則把模型建立并完善，匯總到BIM施工協同平臺中，對項目進行全面管控。最終把各方面數據匯總到公司PM管控平臺上，方便決策層的監管與決策。

3? BIM技術應用

3.1 模型建立

3.1.1 協同建模

本工程采用Autodesk Revit中的活動工作集的方式進行協同建模。建模初期首先由項目BIM負責人組織統一建立工作共享中心，對相應的子項進行不同程度的劃分，創建不同的工作組。其次對各小組的工作進行明確的分工，做到各司其職。最后通過工作集的方式實現一個中心文件，多個本地文件，達到雙向、同步更新，最終實現多專業的內部協調及單體的內部協調。

3.1.2 BIM構件三級分類嵌入式族

建立了本項目BIM構件三級分類嵌入式族，包括上部結構、下部結構、附屬設施，確保模型完整性、準確性、合規性，以進行總裝合模。

3.1.3 生成渲染圖

根據設計圖紙生成3D渲染模型，實現BIM模型先行，用以指導精確施工。

3.2 施工工藝仿真與工程進度四維模擬

工程項目虛擬建造，對重要施工工藝和整體工程進度四維仿真模擬，將施工現場3D模型與施工進度實時鏈接，讓工人直觀查看工程施工過程和完成前后的情況，減少很多不易察覺的設計和施工缺陷，從源頭上控制施工安全、進度，以避免重大事故發生。

3.3 設計和測量數據復核

當設計數據和測量數據出現誤差時，容易給橋梁施工帶來非常大的技術風險，利用BIM模型數據快速便捷地對構件設計尺寸數據進行校核，也可以對測量標高數據進行符合。有效避免施工風險。

3.4 基于BIM的鋼筋數字化加工與制作

利用BIM模型導出橋梁墩柱鋼筋籠精確尺寸模型和完整的分節加工下料單，再導入鋼筋加工廠的智能數控加工設備，實現鋼筋籠工廠化和數字化預制加工制作。實現避免材料浪費，提高加工精度。

3.5 工程量統計

對預制T梁、蓋梁等橋梁重要構件的鋼筋、砼等主材用量生成工程量清單，確定鋼筋采購時不同型號長度數量比例，優化鋼筋下料及斷料，便于工程量統計與結算。

3.6 碰撞檢查與方案優化

根據設計圖紙建立模型，通過NK進行碰撞審圖，發現互通交叉處上跨新建匝道橋墩柱與既有橋面發生圖紙碰撞。和設計單位溝通后變更后的圖紙：對原有墩位平面坐標進行調整、優化了設計方案，并對變更圖紙進行建模檢查核實。

互通立交樞紐工程的土建、鋼筋等沖突非常多，通過運用BIM模型、系統進行虛擬排布，事先排除施工隱患，對設計圖紙進行三維審核，提高與設計方交涉效率，規避空間沖突與碰撞，有效防止施工返工。

3.7 5D協同管理

以集成全土建模型為基礎，結合BIM協同平臺，通過移動端采集數據，建立現場質量與安全隱患及檢查記錄等數據資料，使BIM模型關聯施工過程管控，實現施工的質量安全的可視化和精細化閉環管理。

結合BIM協同平臺，自動形成整個項目的實際進度計劃圖，對項目周、月進度計劃進行科學安排和調整，提高進度管控力度，合理組織安排下階段施工所需材料、資金與勞動力等資源。

4? 結語

本文將BIM技術應用于實際工程中，通過建立高速公路互通式立交施工的BIM精細模型，實現施工工藝仿真與工程進度四維模擬，利用工程統計及碰撞檢查等手段達到了精確控制材料用量和方案優化的目的，形成了基于BIM技術的協同管理平臺。下一階段，我們將利用BIM云平臺，結合GIS，形成智慧公路建設，對高速公路的基礎設施、功能機制進行全方位的數字采集和處理，形成具有高速公路的地理、資源、生態環境、人口、經濟、社會信息等復雜系統的數字化、網絡化的強大功能，用于輔助決策的效果預演和對未來發展預測的技術系統。BIM技術在高速公路工程中的應用價值正在不斷被挖掘，這將有利于促進現有生產力方式和管理模式的改變，推動高速公路工程朝著信息化、智能化的方向發展。

參考文獻：

[1]張明.基于BIM的高速公路施工管理信息化研究[J].市政技術， 2015，33（04）：190-194.

[2]嚴麗娟.建筑信息模型（BIM）在高速公路項目管理中的應用研究[D].長江大學，2016.

[3]董君，王志赫.高速公路工程建設中對BIM技術的應用實踐[J].公路工程，2017，42（04）：1-3，20.

[4]賈世杰，徐結明.BIM技術在全互通立交橋建設中的應用[J].科技與創新，2018（24）：37-39，42.

作者簡介：周浩文（1993-），男，江西豐城人，助理工程師，碩士研究生，研究方向為道路與橋梁工程;何永鑫（1994-），男，瑤族，湖南永州人，助理工程師，本科生，研究方向為工程管理。