研究BIM技術在路橋施工全過程中的應用

李為浩

(山西省交通規劃勘察設計研究院有限公司，山西 太原 030006)

路橋施工是一個十分復雜的過程，在過去的路橋施工中，由于缺乏先進技術支持，很難保證施工質量和效率，而BIM技術的出現促使路橋施工技術發生重大變革，有效提高路橋工程施工技術水平。

1 價值分析

BIM的出現和應用引起了工程建設領域重大變革，采用BIM技術后，能使工程的設計方開展創新性與集成化設計，這對整個工程而言都有重要價值，主要表現在以下幾個方面。

其一，設計方案與圖紙復核方面。因在工程建設中使用的BIM實際上是不同專業相結合而成的集成模型，將不同模型組合到一起后，能實現碰撞檢查，及時發現工程設計存在的問題，并且施工方還能根據整體模型領會項目的設計意圖，確定施工是否可行，為方案的修改提供參考依據，減小施工的難度與成本。

其二，使施工方案實現可視化。這種能實現模型、計劃與成本之間的關聯，提供信息化模型，對整個施工過程進行動態模擬，使施工人員直觀且輕松的確定方案是否正確與可行，也可對不同計劃進行對比，選擇最佳方案，實現對風險及成本的有效控制。除此之外，項目的施工模型還能為不同參與方之間的交流協調提供方便，通過對整個施工過程的動態模擬與演示，幫助不同參與方確定不同階段需要完成的工作。

其三，為建筑方提供具體竣工模型。施工中需要對工程的設計模型進行信息擴充，包括計劃、材料各個方面，在施工結束后，還應在BIM模型當中導入竣工圖紙，以此形成完整竣工模型，用于之后的運營維護。

2 BIM技術應用難點

(1)建立完整且精確的模型，用于工程施工部。因三維設計屬于集成化設計范疇，應將不同專業或者是不同分包商提供的模型結合到一起，形成一個系統的模型。對此，在實際工作中，除了要選擇與該專業相關要求相適應的軟件，還應綜合考慮不同軟件所用的文件格式，由不同專業提供的子模型應達到格式一致，至少是數據兼容，只有這樣才能為模型的相互結合提供方便。

(2)在施工資料管理和使用方面。路橋工程一般規模很大，參與方眾多，包括設計方、監理方、施工方和材料供應商，不同參與方之間的交流溝通因此十分復雜，會產生數量極大的文件及數據，包括圖紙、報表和合同等，怎樣對不同的信息進行高效傳遞同時保證其權限，使版本達到一致，所有歷史數據均有據可查，必須引起相關人員的高度重視，采取有效措施及時解決。

(3)路橋工程建設的參與方有很多，由于不同參與方的工作地點有所不同，所以除了內業工作以外，還包括現場工作，怎樣在不同的單位及工作地點使所有相關人員都能實現協同且高效的工作，同時利用好BIM模型，將其滲透到整個施工過程中，是當前借助BIM技術進行工程建設施工的關鍵問題。

(4)路橋施工不僅技術復雜，而且還有很大風險，在這種情況下，對BIM技術具體應用無疑提出了很高的要求，用于減少成本和降低風險，對那些特殊的環節與結構開展動態監測，以此及時且準確的發現實際問題，同時借助模型來分析，和設計模型進行對比，確定誤差，最后根據對比的結果對構件尺寸和施工位移進行適當調整。

3 BIM技術在施工全過程中的應用

3.1 模型創建

如果工程設計過程中設計單位未能引入BIM技術，則設計單位將無法提供相應的三維模型。考慮到路橋結構十分復雜，所以要根據工程具體結構類型選擇適宜的三維模型，以此保證模型的準確性與可靠性。

現以一座單跨懸索橋為例進行分析，其主塔結構采用門式框架，引橋結構采用連續箱梁與連續剛構。在創建該橋梁模型的過程中，首先采用PowerCivil進行總裝平臺搭建，對于PowerCivil，它是現階段土木行業常用BIM平臺，通過對這一軟件的應用，能創建三維與數字模型，并能確定墩臺具體位置，在此基礎上采用其它工具還能建立其它子模型，實現對路線整體和墩臺位置之間的組合，進而形成覆蓋所有信息的整體三維模型。然后采用MicroStation進行主跨模型的創建，對于MicroStation，它是一種通用建模工具，通過對這一工具的應用，能創建橋梁所有特殊結構與構造的模型，包括索結構與鋼箱梁。接著利用BridgeMaster進行引橋結構模型的建立，通過對BridgeMaster的應用，能在二維平面上對引橋結構進行詳細設計，同時還能將模型直接輸入至其它軟件當中，以此實現其它結構模型的自動生成。最后利用Proconcrete創建鋼筋模型，對于Proconcrete，它能以相關參數為依據進行三維配筋，針對任意結構進行三維模型的創建，同時還能實現碰撞檢查。除此之外，利用Prosteel還能實現對鋼結構的優化設計，提供三維模型與在計算分析中使用的詳圖。以上建模工具都采用DGN文件，所以數據與模型組裝基本不會造成相互干擾。

3.2 施工資料管理

路橋工程建設施工中，會產生很多相關資料，包括各類文件、設計與施工圖紙、三維或二維模型、各參與方之間的合同與設計變更單等。針對這種實際情況，可采用ProjectWise進行分類、傳遞、權限控制，以此在實現版本一致的基礎上，使各類歷史記錄都能做到有據可查。另外，在這一軟件的支持下，還能十分方便的將各類資料數據發布至網絡及設備終端，使業主等參與方的人員隨時進行查看和使用。在工程的施工現場也能十分方便的采用終端設備對相關資料與信息進行查看，這對保證施工順利進行和施工質量都有重要作用與意義。

3.3 協同工作管理

路橋工程建設有很多參與方，如建設方、設計方、監理方與施工方等，怎樣使項目的各項信息在不同參與方中得到及時且準確的傳遞，使各方都能按照相關要求實現協同工作，防止合作方面的問題發生，保證合作效率，是BIM技術在項目實施中應用的要點所在。以往的合作交流主要是將圖紙作為基礎，并且不同參與方之間大多采用多對多方式來交流，而在引入BIM技術以后，不同參與方可將BIM模型作為基礎來溝通。除此之外，采用ProjectWise還能為項目的各參與方之間提供進行協同合作的平臺，將管理的核心確定為BIM模型，任何一個參與方都能利用該軟件工具對BIM模型進行共享，同時將其作為核心來開展交流溝通，以此保證信息及時性與一致性，加快實際的工作效率。

3.4 碰撞檢查

借助Navigator能對整個三維模型進行瀏覽，同時對不同的子模型實施碰撞檢查，而且還能對鋼筋等重要部分實施碰撞檢查。施工開始前通過全面且具體的碰撞檢查，能盡可能早的發現和處理所有設計問題。

3.5 進度模擬與分析

掛接三維模型和進度計劃，采用Navigator開展施工動態模擬，以此對進度計劃是否可行進行驗證，并確定進度中存在的各類問題與矛盾。采用相同的方法若再和材料成本實現掛接，還能對不同方案對應的費用進行對比，以此大幅減少施工成本，保證工程的經濟和理性。

3.6 施工現場管理

通過對MicroStation的引入，能建立施工現場模型，對現場具體情況進行模擬，進而制定設備調度方案，保證調度合理性與可行性。另外，還能對大型機械設備實際運行情況進行深入分析，用于確定設備安全運行空間，從而防止不同的施工機械設備之間產生相互干擾。

3.7 工程算量與成本管理

項目成本控制對建設企業而言是一項重要工作，但傳統的方法主要是采用人工，結合圖紙與報表進行大致的估算，但因圖紙的數量往往很大，而且彼此之間沒有太大的關聯，想要精確計算基本上是不可能的。而在以BIM模型為基礎創建設計模型以后，能利用模型對不同構件具有的工程屬性進行詳細描述，進而準確計算工程量，然后采用定額軟件方可計算確定各階段材料消耗量。

4 結 語

綜上所述，在路橋工程建設中BIM技術具有重要作用和意義，從根本上改變以往的施工及管理模式，在保證工程施工質量的基礎上，加快效率、降低成本，并能保證施工安全，值得大范圍推廣借鑒。