周書彬

（中鐵十二局集團第一工程有限公司，陜西 西安 710038）

0 引言

現(xiàn)階段，我國建筑行業(yè)信息化發(fā)展的重要方向就是將BIM技術(shù)滲透在建筑行業(yè)建設(shè)管理中。BIM即建筑信息模型，通過建模集成工程項目信息，實現(xiàn)對項目全生命周期的管理，以提高項目建設(shè)效率，達到提質(zhì)、降本、增效的目的。在高速公路施工中，應(yīng)用BIM技術(shù)，能夠根據(jù)工程實際建立相應(yīng)的BIM模型，在模型中實現(xiàn)對復(fù)雜施工的技術(shù)模擬與精細(xì)化施工管理，有效彌補了傳統(tǒng)高速公路復(fù)雜工程項目施工中的不足[1]。

1 工程概況

高速公路建設(shè)中，互通樞紐立交項目是較為常見且施工難度較高的項目，其涉及的互通匝道較多且分布復(fù)雜，同時實際施工還涉及新建施工、改造施工、拼接施工等多種復(fù)雜類型，并且可能受邊斜交、超高等因素影響，橋梁結(jié)構(gòu)需要包括預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋、鋼結(jié)構(gòu)箱梁橋等，施工技術(shù)要求高、難度大。因此，根據(jù)項目施工復(fù)雜性，確定應(yīng)用BIM技術(shù)進行施工生產(chǎn)。

2 項目建模

施工項目通常采用Revit軟件和Civi13D道路建模專用軟件，根據(jù)項目匝道多、線路復(fù)雜等特點建立樞紐互通立交模型[2]。根據(jù)工程設(shè)計圖紙，將各匝道相關(guān)參數(shù)、互通立交橋下凈空高、各點標(biāo)高等數(shù)據(jù)輸入Civi13D軟件中，生成匝道三維模型，再通過Revit建立橋梁等結(jié)構(gòu)物模型，整合后形成互通立交Revit模型（如圖1）。其中，鋼結(jié)構(gòu)箱梁橋施工精度要求較高，需要對模型進行深化設(shè)計。根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)箱梁橋設(shè)計圖紙及參數(shù)等，對鋼箱梁各個節(jié)點以及拼裝施工所有的構(gòu)建進行建模，通過利用Revit族的構(gòu)建集功能，分節(jié)段建立零件的構(gòu)建集，并沿道路中心線進行組裝，建立鋼箱梁構(gòu)件模型（如圖1）。

圖1 互通立交三維模型（左）、鋼箱梁構(gòu)建模型（右）

3 BIM模型的應(yīng)用模式

通常，高速公路樞紐互通立交項目在具體施工生產(chǎn)過程中，BIM模型具體應(yīng)用于圖紙復(fù)核、鋼箱梁模型、重難點部位精細(xì)化、空間沖突分析、交通導(dǎo)改模擬等環(huán)節(jié)。

3.1 圖紙復(fù)核

項目施工中，通常涉及的匝道數(shù)量較多，并且呈現(xiàn)較為復(fù)雜的線性關(guān)系，設(shè)計中存在錯漏現(xiàn)象的概率較高，因此在實際施工前，必須要經(jīng)過嚴(yán)格的圖紙復(fù)核，確保設(shè)計圖紙與工程實際相適應(yīng)，避免后期發(fā)生設(shè)計變更延誤工期。該項目主要利用Revit對東平湖（K63+643.21）主線橋的左幅17-1墩柱進行設(shè)計，發(fā)現(xiàn)其存在底標(biāo)高計算不一致的情況。K63+036.3通道橋右幅1＃墻身以及扶壁混凝土量圖紙設(shè)計為243m3，而通過模型計算得出了328m3，其主要是圖紙標(biāo)注發(fā)生的錯誤。在BIM模型中，可以增加圖紙管理信息化模塊，將施工圖紙關(guān)聯(lián)到模型中，施工方把發(fā)包方提供的設(shè)計圖紙輸入計算機中，將模型與圖紙對應(yīng)起來，通過模型查看對應(yīng)部分施工圖紙進行復(fù)核，若模型與圖紙不相符，則提示圖紙錯誤，并匯總問題生成報告，向上一級提交，設(shè)計人員可以根據(jù)模型進行修改[3]。

3.2 鋼箱梁模型

鋼箱梁BIM模型的構(gòu)建基本與實際鋼結(jié)構(gòu)箱梁橋的構(gòu)造一致，結(jié)構(gòu)中各個關(guān)鍵節(jié)點、構(gòu)件。同時，在實際鋼箱梁施工中，根據(jù)深化BIM模型，指導(dǎo)鋼結(jié)構(gòu)的加工制作與現(xiàn)場拼裝。通過BIM模型調(diào)取實際專業(yè)交叉、現(xiàn)場環(huán)境等方面的信息，在計算機中進行結(jié)構(gòu)施工的模擬，確定施工是否滿足實際要求[4]。圖2、圖3為鋼結(jié)構(gòu)箱梁橋節(jié)段模型以及實際組裝圖示，按照最終確定的結(jié)構(gòu)模型進行實際組裝，有效避免了結(jié)構(gòu)組裝過程中可能出現(xiàn)的錯漏碰缺等問題。

圖2 鋼箱梁節(jié)段模型

圖3 鋼箱梁節(jié)段組裝

3.3 重難點部位精細(xì)化建模

在高速公路建設(shè)中，鋼箱梁作為互通立交的主要承力構(gòu)件，所需要的工程量大，并且鋼結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，主要采用預(yù)制構(gòu)件拼裝施工的方式制造。預(yù)制鋼箱梁構(gòu)件吊裝施工是工程建設(shè)中的重難點。為確保施工質(zhì)量，提高施工效率，通過精細(xì)化建模，在模型中針對每一階段鋼箱梁構(gòu)建三維模型，并對每個模型進行編碼，從BIM模型中直接進行零件加工圖的創(chuàng)建，并將其提供給預(yù)制鋼結(jié)構(gòu)加工廠商，實現(xiàn)鋼箱梁設(shè)計制造一體化，并利用模型參數(shù)進行精細(xì)化生產(chǎn)[5]。

3.4 空間沖突檢測

高速公路樞紐互通立交項目施工過程中，高速公路樞紐互通立交的支架碰撞檢查是其空間沖突檢測的重要內(nèi)容。在BIM模型中，可以將支架模型與運動軌跡包絡(luò)面相結(jié)合，若出現(xiàn)交叉部位，則視為發(fā)生碰撞。如圖4所示。同時，通過BIM模型，還可以將碰撞的立桿篩選出來，并測量出其標(biāo)高，進而得出需要拆除的支架高度。即根據(jù)支架碰撞部位、碰撞范圍不同，確定所需要拆除的高度。在工程轉(zhuǎn)體橋橋墩支架碰撞檢測中，以支架碰撞高度范圍確定支架拆除高度。如表1所示。

表1 工程支架碰撞高度范圍

圖4 支架碰撞檢測

3.5 交通導(dǎo)改模擬

高速公路樞紐互通立交項目施工過程中，為盡可能降低影響，確保原有交通順暢，則需要進行一定的交通疏導(dǎo)措施，保證線路不會斷交。利用BIM技術(shù)，可以根據(jù)施工現(xiàn)場實際建立模型，并制定交通導(dǎo)改方案，即北緯路：長安街和永昌街（長度約320m），機動車道共4條，車行道寬12m～14m，隔離帶寬度在1 m～12 m，道路兩側(cè)人行道寬度在3m左右。同時，還需要在2019年對0+751段路高架橋進行養(yǎng)護和路面的恢復(fù)。通過對各個方案進行動畫模擬，可以選擇出最佳的交通導(dǎo)改方案，降低施工對原有交通的影響。在BIM模型中，通過進行交通動畫模擬演示，合理選擇交通導(dǎo)改線路、導(dǎo)行標(biāo)志位置、安全警示設(shè)置等，確定交通導(dǎo)改方案。

4 BIM技術(shù)在施工進度中的應(yīng)用

4.1 BIM技術(shù)在的施工進度管理中的流程

施工進度管理是項目管理的主線內(nèi)容，在BIM協(xié)同管理平臺中，管理人員將編制完成的施工進度計劃輸入管理平臺，并從平臺與BIM模型關(guān)聯(lián)；同時，現(xiàn)場施工管理人員根據(jù)實際施工情況編寫施工日志，并將日志信息上傳至管理平臺實現(xiàn)與BIM模型關(guān)聯(lián)，平臺自動對施工進度計劃與實際施工進度進行對比，并自動生成施工進度分析表。通過進度分析表，管理人員可以直觀準(zhǔn)確地看到實際施工與計劃進度存在的差異，針對差異進行具體分析，及時糾偏，調(diào)整施工進度狀態(tài)，從而將施工進度控制在合理范圍。該過程可以實現(xiàn)PDCA循環(huán)，有效控制工程各節(jié)點施工工期。圖5為BIM協(xié)同管理平臺施工進度管理流程。

圖5 BIM技術(shù)在的施工進度管理中的流程

即北緯路：長安街和永昌街（長度在320m），機動車道共4條，車行道寬12m～14m，隔離帶寬度在1m～2m，道路兩側(cè)人行道寬度在3m左右。同時，還需要在2019年對0+751段路高架橋進行養(yǎng)護和路面的恢復(fù)。

該項目通過將BIM模型輸出到網(wǎng)絡(luò)平臺中，將模型與項目數(shù)據(jù)庫對接，使BIM模型與實際施工建立連接，從而實現(xiàn)對高速公路互通立交施工的信息化、智能化管理，提高管理效率。

4.2 施工安全管理

利用BIM模型，可以在現(xiàn)場施工各個環(huán)節(jié)有效落實施工安全管理。BIM協(xié)同管理平臺中，安全管理系統(tǒng)包括作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化管理、安全違章管理、現(xiàn)場安全隱患排查等主要管理系統(tǒng)。其中，在作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化管理系統(tǒng)中，要求按照施工班組，建立安全巡查機制，并由各班組生成安全生產(chǎn)日志，包括施工質(zhì)量檢驗、施工工序交接等信息；安全違章管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)記錄施工過程中的安全違章情況；現(xiàn)場安全隱患排查系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)安全隱患的發(fā)布、整改、統(tǒng)計。

BIM模型中，集中各構(gòu)件及施工組織等方面的所有信息數(shù)據(jù)，形成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，能夠為現(xiàn)場施工進行安全隱患源頭的辨識、危險因素的分析等提供可靠的數(shù)據(jù)支持。同時，利用BIM模型進行施工模擬演示，也可以排查發(fā)現(xiàn)施工中可能存在的安全隱患，并以此為基礎(chǔ)制定安全防范措施，避免發(fā)生安全事故。

4.3 碰撞檢測

施工人員在Naviswoks軟件中發(fā)現(xiàn)，將碰撞的橋梁模型以NWC的文件格式導(dǎo)入，通過做好碰撞公差，單擊檢測按鍵，得出碰撞點的數(shù)量，然后設(shè)計人員還可以對碰撞點的設(shè)計參數(shù)進行修改。高速公路項目中，其共檢測到了6個碰撞點，可以節(jié)省14d，成本節(jié)約了5萬元。這就能夠充分看出，提前開展碰撞檢測可以對施工生產(chǎn)的進度等進行有效管理。見表2。

表2 碰撞檢測節(jié)省的成本或者工時

4.4 漫游視距的分析

由于該工程的地形相對復(fù)雜，在進行初步設(shè)計工作時，沒有對視距的要求進行考慮（視距的大小由道路的行使速度或者路面的質(zhì)量確定，一般定在30 m～50 m）。因此，為了避免由于視距不符合標(biāo)準(zhǔn)要求的情況造成返工，施工過程中借助BIM技術(shù)和GIS技術(shù)建立公路三維模式，通過開展動態(tài)漫游和虛擬駕駛分析，對公路設(shè)計中的視距要求進行檢測，對于不達標(biāo)的情況需要立馬反饋到進度模型中，然后對模型開展有效調(diào)整和修改，施工人員根據(jù)制定的進度計劃或者相應(yīng)的資源等開展有效調(diào)整。

5 結(jié)語

該文對高速公路樞紐互通立交項目部分BIM技術(shù)的實際運用進行了分析。高速公路樞紐互通立交部分在施工建設(shè)中由于線多、面廣等特點，涉及施工工藝復(fù)雜，施工難度較大。利用BIM技術(shù)，通過構(gòu)建項目模型，既能夠直觀了解項目實施過程，還可以提高圖紙復(fù)核的準(zhǔn)確性。建立鋼箱梁模型對重難點施工部位進行精細(xì)化管理，運用模型空間沖突分析確?；ネ⒔磺蹇赵O(shè)計合理性，通過交通導(dǎo)改模擬確定最佳方案，降低施工對交通的影響，為簡化高速公路互通立交類似的工程施工難度，提高施工效率提供有效參考。