BIM技術在普通國省干線橋梁建設工程中的應用研究

南京市公路事業發展中心公路科學研究所，江蘇 南京 210008

1 BIM技術

BIM（Building Information Modeling）即建筑信息模型，主要以三維設計數據為基礎[1]，通過數字信息與計算機技術進行建模，實現工程項目中相關結構物的設計并指導施工、管理，在設計、施工以及運營階段應用BIM技術有利于實現工程項目的建管養一體化[2-3]。與公路工程相比，橋梁工程由于上下部結構的特性，施工更加復雜，更加適合應用BIM技術。

2 項目概況

案例工程為328國道雍莊至龍池段改擴建工程，為江北大道快速化改造工程二期項目，起點雍莊互通，終點龍池互通（K24+370.000～K35+681.054），長11.31km，于2019年建成通車。該項目設計等級為一級公路，參照城市快速路標準，主線設計速度為80km/h，輔道設計速度為40km/h，是主線雙向六車道，輔道雙向四車道，汽車荷載公路-I級。

3 BIM技術在橋梁施工中的應用

328國道雍莊至龍池段改擴建工程指揮部在項目施工初期確定在橋梁施工中應用BIM技術，針對現場不同橋梁結構形式進行參數化建模、進度計劃、漫游、施工模擬等方面的具體應用，指導現場施工。通過深入分析施工階段所發揮的優勢，顯著提高了工程管理效率。

（1）施工場地規劃。施工場地規劃包含建設過程中兩區三場等場地建設，包含對原材料堆放、臨建設施、文明施工、施工機械、機電設施等進行規劃與布置優化，以實現場地布置的科學合理。對于馬汊河承臺施工的場地規劃布置應用，項目組首先依據照片、電子地圖、非常初步的二維平面場地布置圖以及未經過驗證的場地規劃布置技術方案，利用模型將現場布設方案搭設出來，模型包括橋梁結構模型、基礎場地模型、施工機械模型、安全設施模型等。

（2）可視化施工交底。為實現328橋梁工程馬汊河橋梁段承臺施工專項方案的模擬（見圖1），并在模擬的基礎上優化施工方案，建立原始地貌BIM模型，項目組采用自建族技術完成方案所需的專用鋼板樁族、模板族、承臺構件族等標準化族，并使用Fuzor、3Dmax等BIM動態演示軟件進行承臺施工的模擬，最終實現了承臺施工專項方案模型的模擬與展示。

圖1 馬汊河橋梁段下部結構（承臺）施工方案模擬

（3）構件預制加工。工廠化、裝配式建造是未來提高建設效率與質量的重要手段之一，代表著橋梁建設的發展方向。在預制構件生產過程中，運用BIM技術將有利于進一步提高加工能力，從而降低成本、提高效率和建設質量。文章吸納了各省BIM導則的預制構件加工部分內容，結合面向普通推廣性橋梁應用，確定了相應的數據準備、實施流程與成果。在該項目的建設過程中，主要是應用BIM技術直接對預制構件進行深化，再利用模型數據進行精確加工，得出可正確反映位置、順序的模型與工廠制作的加工圖[4]。

（4）工程進度管理。國省干線橋梁工程進度管理非常重要，BIM進度管理主要是通過比對方案進度計劃和實際進度，分析進度超前或者落后的原因，從而實現進度的合理控制以及進度質量的最優化。以馬汊河大橋為例，在進行傳統橋梁項目管理時，將已有的工作結構分解WBS、計劃進度與模型構件一一對應，生成馬汊河進度管理模型，比對分析計劃進度與實際進度，不斷檢查計劃進度是否滿足工期要求，與模型結合檢查是否有影響工期事項，是否達到最優狀況。

（5）實物工程量管理。實物工程量管理主要是在橋梁施工圖設計模型的基礎上，依據設計變更、計量資料等相關材料，及時將實際進度與計價文件進行關聯，實現建設過程中實時、動態的工程量與工程造價的統計分析，從而提高了施工過程中對于工程量、造價信息統計分析的效率與準確性，便于管理者實時掌握工程量與造價等關鍵信息[5]。

（6）交通組織方案模擬。國省干線橋梁工程的施工需要考慮對交通的影響情況。施工前，首先需要考察工程建設地施工單位進場前的交通流情況，繼而運用無人機和三位全景拍照影像技術對原貌道路進行逆向輔助建模，建模后便可結合圖紙確定橋梁工程施工場地占地范圍，然后基于施工圖與模型，與各參建單位溝通后確定交通流導改方案，最后以導改方案的模型為基礎便可制作交通組織方案動畫，實現以方案動畫指導現場交通組織的目的。

（7）BIM模型建立與全方位3D直觀展示。為實現328工程BIM模型的建立與展示，已經通過Revit軟件利用自建族技術完成橋梁工程的標準化族并建立BIM模型，采用Lumion環繞漫游技術實現模型展示，最終整體實現328國省干線橋梁的BIM模型建立與展示（見圖2）。

圖2 馬汊河大橋模型渲染圖

4 應用成效

針對我國尤其是江蘇省工程建設中BIM技術應用存在的主要問題，如橋梁工程BIM推廣度低、BIM應用點零散、BIM管理制度缺乏、示范性工程不足，該研究項目依托328項目進行BIM技術應用的研究，取得了以下效益：

（1）指導關鍵工序的施工建設。由于橋梁工程特有的特點，其結構跟工藝相對復雜，僅靠傳統的二維CAD圖紙很難在前期工作中發現可能存在的沖突問題；然而通過BIM技術，施工方可以在BIM模型上對施工計劃和施工方案進行分析模擬，充分利用空間和資源，優化施工方案，降低施工過程對交通的影響，使施工方案達到最優。

（2）實現工程量進度的綜合管控。在傳統的工程管理模式中，工程量計算較為復雜，無法快速準確地計算工程量信息，若發生工程變更，計算效率十分低下；然而BIM模型可以實現強大的工程量計算功能，在建設過程中只需實時更新BIM模型以及相關聯的造價等數據，即可得到實時的工程量清單。在328國道改擴建工程中，通過將BIM模型與進度關聯，可以模擬施工進程，輔助制訂科學的進度計劃。

（3）形成國省干線橋梁工程的BIM應用導則。通過328國道改擴建工程的BIM數據運用經驗總結，有必要根據所使用的BIM軟件或平臺建立技術應用制度，形成BIM技術應用導則，主要用于明確建模規則，篩選適用軟件，確定操作流程，用以規定不同的人進行BIM技術運用的規范和流程，確保信息在BIM系統中的準確和暢通。

（4）促進參與各方的溝通。在傳統的工程管理模式中，信息傳遞不夠及時，管理過程較為煩瑣，若遇到工程變更等問題，則會顯著拖延進度，甚至在工作過程中出現錯誤；然而BIM等信息技術管理導則有利于技術與管理人員信息共享，確保了信息傳遞的準確與暢通。

5 結論

通過BIM技術在328項目橋梁建設工程中的應用，取得了以下主要研究成果：（1）通過Revit軟件實現采用自建族技術完成橋梁工程的標準化族，通過套用標準化的構建即可快速高效地建立橋梁BIM模型；（2）通過BIM技術在328項目中的應用，實現了可視化的施工交底、交通組織方案模擬、場站布置優化、進度與工程量清單管理等功能；（3）BIM技術在橋梁建設過程中的應用可以更好地指導關鍵工序的建設，加強進度、質量安全方面的管控，促進各方的信息傳遞，取得了較好的應用效果，具有很大的推廣應用價值。