BIM 技術在鄭萬鐵路趙河鎮跨南水北調特大橋施工中的應用

仲福增

（中鐵十五局集團第五工程有限公司，天津 300133）

0 引言

隨著新時代的到來，我國經濟實力不斷提高，鐵路建設也在不斷興起，并在我國社會持續發展中發揮著重要的作用。本文以鄭萬鐵路的特大橋工程項目管理為背景，以建設項目的進度、質量、安全、控制等管理目標為主線，探索應用 BIM 進行深化設計、進度跟蹤、質量安全和物資管控等實施方法。

1 項目概況

鄭萬鐵路由鄭州至重慶萬州段組成，途經河南省、湖北省、重慶市 3 個省市，是中國鐵路網中長期規劃的重要客運專線，也是北京至昆明客運專線的重要組成部分。筆者單位承建的 ZWZQ-7 標段，起點為方城站，途徑三縣區四鄉鎮（南陽市宛城區紅泥灣鎮、社旗縣橋頭鎮、方城縣清河鄉和趙河鎮）。而在鄭萬鐵路 DK244+384 的位置，是對南水北調的干渠進行了跨越，并要求此跨越范圍的下穿干渠水質實行“零污染”施工（見圖 1）［1］。項目環境復雜施工組織難度較大，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］。

2 組建 BIM 中心

圖1 74+160+74 m 連續梁-拱成橋效果圖

項目施工前期，項目部及上級單位兩級人員對項目的實施進行全程參與，確定了本項目的 BIM 平臺的服務商。在全公司范圍內，對選擇 BIM 實施專業人員提出了一定的標準要求，需要掌握電腦軟件的基本操作并具備施工經驗豐富、溝通表達能力較強、責任心較強的技術人員［3］。

本項目由項目經理全面領導，以 BIM 中心為核心，相關的業務部門參與協同工作，一線工點技術人員和安全人員共同參與。項目建立健全了 BIM 技術應用相應的規章制度，按照圖紙的設計要求并根據高速鐵路線性工程要求的實際情況組織建模工作［4］。在對 160 m 鋼管拱肋模型進行建立的過程中，需要對所有的族庫構件進行參數化，保證后期使用的便利性。在對模型導入 BIM5D 平臺的過程中，需要將通過審核的模型進行導入，還需要對編排好的工期計劃進行導入平臺工作，促進 BIM 實施準備工作的完成。在對 BIM5D 手機移動端使用進行培訓工作的過程中，培訓人員包括一線技術人員和專職安全人員［5］。

在 BIM 實施階段的過程中，BIM 中心負責定期維護模型，對項目進行全面管控。專職安全人員和一線技術人員在對正確使用 BIM5D 移動端進行培訓的過程中，負責督促的人員需要對培訓工作進行合理的指導工作；不僅需要加強進度模塊的應用，同時還需要加強質量安全模塊的應用。

3 BIM 應用

3.1 BIM 審核構件工程量

在對所需部位的構建混凝土數量進行提取的過程中，可應用兩種方式進行提取：①利用已經導入BIM5D 平臺構建工程量的查詢功能進行提取；②應用已經建立完成 Revit 模型的查詢功能進行提取。以表格形式進行匯總并分發給工程部，工程部會根據設計量差別的實際情況，來找取相對應的設計單位進行溝通交流，對該工程的數量進行修正，以提高企業的經濟效益［6］。所需部位構建混凝土的數量能夠對施工現場混凝土的數據進行精細化的控制工作。

在應用過程中，通過對鋼筋復核功能和 BIM 構建工程量功能的運用，不僅降低了項目構件混凝土和鋼筋數量不足的問題，同時還降低了企業材料不足而帶來的影響。在運用構件工程量的過程中，能夠對雙曲線托盤、頂帽、不規則散水坡，連續梁節塊，張拉齒塊，吊桿橫梁等復雜構件的設計錯漏問題進行修正工作；在對報量進行精細化的過程中，不僅對現場混凝土損耗偏差超過 2 % 的現象進行解決處理，而且把現場混凝土損耗偏差控制在 2 % 以內，因此提高了物料管理水平［7］。

3.2 深化設計

傳統鋼筋下料面臨算量偏差、裁切無章等問題，造成鋼筋成本的增加。在鋼筋工程施工圖中融入 BIM 技術，能夠摒棄傳統平法施工圖的諸多局限性，把鋼筋放樣圖清晰地呈現出來，既簡單，又直觀，拋棄了以往厚厚的圖紙，在一個模型中，即可找到所需的各種配筋信息及鋼筋布置方式，提高了布筋的準確度，大大增強了施工人員的工作效率。

建立基于 Revit 實體配筋技術導入鋼筋下料優化方法初步程序，為后期開發下料插件提供思路，以達到優化鋼筋的下料，減少資源的浪費。

通過 Navisworks 鋼筋與三向金屬波紋管和張拉槽口碰撞檢測，解決了保護層厚度控制不佳的難題。BIM 精細化報量，實現了構件模型量扣除明細表提取的鋼筋和波紋管所占的體積，大大地減少了混凝土的損耗，降低了能耗。

3.3 進度管理

通過 BIM 技術將施工項目的信息錄入到數字模型中，將建筑構件通過計算機語言進行表達，建立三維動畫，可將建筑項目直觀呈現，讓現場管理人員更加清楚施工流程和進度，提高管理人員的責任意識。利用BIM 技術可以將項目進度進行分解，將項目進度控制的單元縮小，降低進度管理的難度，同時提高進度管理的精度（見圖 2）。進度管理人員可以將項目三維模型與施工工藝結合起來，將施工項目的每道工序都具有時間屬性，這種時間屬性若體現在模型構件上，項目管理的重難點就可以很快被發現，而且還可以根據模型構件屬性，直觀認識到哪些構件已經施工完畢，哪些構件已經處于養護階段等，讓施工進度管理人員非常直觀地了解項目進度情況、項目各工序之間的搭接關系，有利于建筑項目的現場管理。

圖2 計劃進度的模擬建造分析

在 BIM 平臺上，每個進度管理單元都對應著一個小的管理模型，只要點開模型，就可以看到進度單元的開始時間、持續時間、結束時間。在施工進度檢查中，可及時發現工期滯后的天數，收集進度控制單元的實際時間參數，然后與計劃進度參數進行對比，從而找出影響施工進度的原因，及時糾正，保證項目能夠如期完工。

3.4 物資管控

通過 BIM 軟件對項目的材料用量進行統計，分專業、單體，分層、分構件進行統計，并根據施工生產計劃編制材料計劃，根據施工進度要求導出所需的材料用量。以混凝土為例，系統對每個月混凝土實際用量進行資源分配，在自動生成的過程中，根據錄入進度的實際信息來進行資源分配的生成。項目工程試驗室可以根據不同標號混凝土的情況進行外加劑、水泥、沙子和石子用量的推算。可對工程量進行調取查看并通過 5 D 量與現場實際消耗量進行對比，進行材料用量的整體把控。為了能夠保證備料的準確性，物資部門需要根據試驗室提供的配比進行備料。

通過對物資的綜合管控，提高了物資管理人員按要求提取工程量信息工作的效率。通過對進度任務的拆分，保證了備料的準確性，降低施工成本，促進了項目租金周轉使用率的提升，在一定程度上提高了企業的經濟效益。

3.5 質量安全管理

利用 BIM5D 平臺對重大安全源及重要質量節點進行實時巡視，把現場收集的照片上傳至手機移動端，并指定相關人員整改，通過移動端對整改情況進行檢查，實現質量、安全問題全員參與、協同解決。發起人對問題照片進行定位上傳，責任人收到通知后進行整改，并將整改后的照片上傳。各參建方通過 PC 端、網頁端的數據處理，實時參與現場管理。發起人查看驗收合格后關閉該問題，整改完成。減少原有匯報過程中出現信息遺漏缺失問題，方便公司及項目相關部門進行監督檢查和管理，節省匯報時間，提高工作效率。并且有效對施工現場的質安問題發生率進行控制，減少安全隱患，使項目效益目標得到保證、工程安全目標得以實現。

3.6 施工現場管理

一線技術人員和安全人員均需安裝 BIM5D 手機移動端。在拍攝進度照片的過程中，需要根據工點的實際情況進行拍攝，不僅每天由工點技術人員對拍攝的進度照片進行上傳，還需要對上傳的進度照片進行詳細的介紹，同時需要對工種和作業人員的數量進行輸入。

BIM5D 平臺對整個施工過程進行動態模擬，通過施工模擬總體的施工順序、每一層的施工工藝流程，確定最優的施工方案。在對模塊進行升級之后，模塊已經具備了云文檔的功能。通過對新增云文檔的運用，從原來攜帶大量數據資料、圖紙檔案到現場的施工方式轉變為手機移動端及 PC 端平臺上，選擇單一構件得到資料，包括該構件在整個施工過程中涉及的圖紙信息、合同信息、報驗檢驗文件等，實現了資料查閱不受條件制約。

在實際應用管控點模塊時，引入工藝工法庫，一線技術人員在手機上可隨時查看技術交底、施工工藝、質量驗收標準等內容。在對構建跟蹤功能進行實測實量的過程中，需要對監控預警功能的質量標準進行驗收，促進現場管理手段的提高。通過對云文檔的利用，可以查詢工藝工法之外的數據，例如，連續梁節塊掛籃立模標高指令等數據。BIM5D 手機移動端的首次運用，不僅顛覆了傳統技術的低效率，還讓一線技術人員感受到了信息技術的力量。通過構建一個共享信息的平臺，打通了信息傳遞的障礙，尤其是在質量安全模塊體現的更為明顯。

4 結語

該項目部將目前最先進的 BIM 技術，應用在工程量審核、施工設計、進度、質量、安全、預算管控等方面。利用 BIM 技術的強大功能，力爭妥善解決二維圖紙工程量審核難，鋼筋排布不合理，復雜構件鋼筋下料尺寸難以解決的問題。

通過大數據的信息支撐和現有的軟件技術手段達到項目協同、部門協同、企業協同，最終達到并完成項目精細化管理、企業信息化管理，切實應用到項目上會產生一定的經濟效益和社會效益。今后要進一步提高建模質量和效率，提取更加準確的材料用量，爭取早日實現軟件和現場協同辦公，共同創造更好的成績。