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| BIM技术在桥梁工程项目管理中的应用 0 引言 目前，在桥梁工程建设阶段，各参与方对于建筑信息的沟通比较分散，信息来源乱，信息零碎、脱节等问题[1]，导致决策延迟。另外，受到管理体制、设计流程、施工工艺等方面的限制，缺乏有效的协同和联系，造成工程效率低、施工进度慢、建造费用多、施工安全性差等问题[2]。因此，在大型桥梁工程中，有必要引进新的技术和方法来解决建设中存在的问题。 应用BIM技术可提高对建筑数据信息的整合度，且可视化、可模拟和易优化等特性，能加快对建筑信息的协同管理，为各参建单位解决大型工程设计与施工的协同管理问题提供便利，不仅可以指导施工，还可以技术交底、节约成本等作用[3]。所以将BIM技术应用在大型桥梁工程项目管理中是趋势所向，以此保障桥梁的施工安全，保证工期、成本、质量达到要求。本文以某实际工程为例，展开BIM技术在具体工程中的实际应用。 1 传统施工出现的问题 桥梁工程建设是一项复杂、综合的大型生产活动，在大型桥梁施工管理过程中，经常出现施工进度拖慢、施工成本增加、现场布置再调整的问题，具体如下： 1.1 构件碰撞 传统设计思路是基于各专业的理论和流程展开设计，协同设计欠缺，各设计专业彼此独立的完成业内工作，甚至本专业不同部位的设计会出现分离，容易出现大量的结构、构件的碰撞，尤其是复杂的桥梁，构件多，容易出现如配筋冲突、连接构件冲突、安装顺序变化造成的碰撞等。此外，现阶段对于大型的桥梁工程项目，传统的二维CAD图纸很难直接表现出来上述问题[4]。 1.2 施工进度管理问题 目前，桥梁的施工进度计划仍是以甘特图、网络图为主要参考，以相应的辅助材料来说明施工进度管理，但是，这种的方式只能模糊表达先后顺序，无法明确的展示施工进度，也很难理解施工任务之间的逻辑关系[5]。此外，材料进场安排、方案变更、天气情况、材料运输等方面均会影响施工进度。因此，工程的实际情况与进度计划常有偏差，而且随着施工的进展，进度滞后的情况将逐日累加，会给施工管理造成很大的困难，如若偏差不能被及时控制和修正，进度问题将被不断放大，甚至将会影响施工安全、质量、验收[6]。 1.3 施工成本管理问题 大型桥梁工程，一般投资巨大，且材料种类多、数量多，诸多因素导致实际产生的费用高于预算成本，进而影响工程项目的顺利实施。比如，施工过程中，业主的资金不能及时到位，导致施工方出现资金周转困难，影响下一步施工；大型复杂工程中相关管理费用没有根据项目重要性、优先级合理分配，从而影响分项工作的开展[7]。所以，在工程项目实施过程中，费用超预算经常发生，如果不能及时处理，对后续施工任务的进展将是很大的障碍。 1.4 施工现场管理问题 对于复杂的大跨径桥梁工程，施工中投入大量的新技术，新材料，新设备，如何科学地对安排材料和设备的进场时间和场地位置，是目前桥梁施工管理的一个重要问题[8]。对于涉及大量构件的工程，很多构件需在施工场外预制完成，能否按时运输到施工场地，关系到项目的工期能否顺利实现；在场地受限的情况下，对设备和材料的现场布置也是影响施工进度的一项主要因素。 2 基于BIM的项目管理流程设计 为了解决桥梁项目管理过程中的问题，本文首先搭建可以协同管理的广联云交互平台，然后在平台上解决某实际桥梁项目在建设前、建设中遇到的问题。 2.1 工程概况及施工难点 本项目是合安城际铁路的某一段桥梁，48+48m两跨变截面连续箱梁桥，采用转体施工法，本工程施工难点：1.转体球铰定位及线型控制精度高；2. 梁体位于曲线上，转体时监控技术要求高；3.安全风险压力大；4.结构上异形构件多。5.工程量大，计算复杂。 2.2 BIM协同平台搭建 根据项目需求，本项目直接采用广联云平台，由系统管理员为项目方创建账户，并根据角色设定权限，决定每个账户的使用权限。根据项目不同阶段，业主、设计、施工、勘察、监理方、BIM项目组逐渐参与到项目BIM技术的应用，使项目施工顺利进行。BIM协同平台搭建如下图所示。 图1 BIM协同平台搭建 Fig 1 BIM collaborative platform 2.3 BIM实施流程 根据桥梁工程建设中存在的主要问题，基于本工程提出BIM技术的实施流程，有针对性的选择BIM的部分功能，应用在该桥项目的建设过程中，如图所示。 图2 BIM技术应用流程图 Fig 2 BIM technology application flow （1）BIM项目组利用设计方提供的设计图纸等资料，协同各专业开展建模工作；（2）由BIM项目组内不同专业负责人进行相关设计成果的碰撞分析，优化碰撞问题并将成果交给BIM项目组总负责人，进行模型整合、碰撞分析和模型修改；（3）BIM项目组利用项目技术部和工程部提供的进度计划和施工方案等资料，结合上个阶段的设计成果进行施工模拟，包括4D施工进度模拟、现场质量安全模拟、深化设计等内容；（4）进一步细化模型，增加信息属性，利用模型深入开展模拟现场物资管理工作，最终形成竣工模型。 3 BIM技术的具体实施及效果 3.1 BIM模型建立 在设计阶段，根据设计院已完成的二维CAD施工图纸，利用Revit软件创建相关构件，然后组合成大桥的整体模型。碰撞问题及时发现及时更改，减少后续变更。BIM模型如图3。 图3 BIM模型图 Fig 3 BIM model diagram 3.2 碰撞分析及碰撞变更管理 模型建立完毕后进行设计的碰撞检查，先利用Navisworks新建一个检测，选择模型对其进行碰撞检测，碰撞检测结果如图4。 图4 碰撞检测界面图 Fig 4 Collision detection interface 如图示：首先系统共查出78处碰撞，Navisworks会自动生成碰撞编号，如碰撞1是横梁处预埋件与横梁钢筋、预应力筋位置冲突，适当调整钢筋间距修改预埋件位置，解决碰撞问题；然后，各专业根据碰撞建立本专业的变更报告提交到BIM项目组，设计方根据反馈的变更报告修改设计；最后，将修正结果提交业主审批后，修改BIM模型，并由监理组织专业设计方对修正后的BIM模型、碰撞报告和设计变更进行书面确认，将书面确认资料的再由施工方输入到数据库中，利于变更管理，达到无错设计后施工，同时完成设计变更工作。 3.3 施工模拟 无碰撞问题是施工模拟的前提，解决碰撞问题之后，利用Navisworks进行施工模拟，测试、对比不同施工方案并优化，选定半满堂支架施工方案后，既可以正常施工，又不耽误下穿线的运行；定下施工方案后，直观精确的演示整个建筑施工过程，同步展示技术交底过程，有效指导现场施工，该桥的结构施工模拟如图5所示。 图5 结构施工过程模拟 Fig 5 Simulation of structural construction 经过方案选定后，施工过程模拟直接对施工人员进行技术交底，节约了大量的时间，并在施工模拟进程中对分项工作的安全事项进行规范，然后输入到数据库成文，供各部门查看。施工模拟的过程中优化施工场地布置，调整空间布置31处。 3.4 进度管理 经过上一步确定施工方案后，使用Navisworks对该桥施工全过程进行施工总进度控制。正式施工之前，将进度计划表导入到模型中，并附加进度编号和成本信息，进行虚拟进度施工及空间时间成本协同施工模拟，在模拟过程中着重查看各施工节点交叉工作的分配情况，分析其互相干扰的问题，排查不合理的施工顺序。施工进度控制过程如图6所示。 图6 施工进度控制过程 Fig 6 Construction schedule control process 经过模拟，管控全局进度，在不耽误下穿线运行的情况下，发现工期少2个月。BIM项目组统筹技术部和工程部一起分析影响施工进度的问题，工程部决定整改施工顺序的方案，将箍筋、拉筋、分布钢筋等简单钢筋加工工作提前在场区外完成，在满堂支架、底模板、抗拉钢筋完成后，形成绑扎钢筋工作面，两边同时施工，可减少一个月工期。由于施工不能耽误下穿线铁路运行，BIM项目组在保证有序进行的情况下决定增加一个月的工期。 施工开始后，施工人员通过将无人机拍摄的实际施工图片和对应BIM模型作为验收资料的一部分交给监理单位，监理单位验收合格后，将已验收部分的图片和验收资料保存在广联云平台上，并交给业主审查，从而实现可视化验收。同时，在平台上的备案信息构成总竣工验收的一部分。 3.5 质量安全管理 在施工过程中，利用RevitStructure的自动出图功能，剖切3D模型的复杂的位置，如端横梁和箱梁之间变化位置的3D图纸，利用3D图纸辅助施工，让施工人员更好地理解设计要求和意图，节省识图时间。此外，实现施工过程中模型与施工现场照片的参照对比，进行质量管理。施工图与模型图对比如下所示。 图7 施工图与模型图对比 Fig 7 Comparison of construction drawing and model 3.6 工程计量统计 在施工前对工程计量统计估算成本，首先，对各施工阶段的施工材料进行算量和计价，如钢筋数量和混凝土方量等，可方便快捷地实现工程量清单、材料清单等分类汇总的自动化，节省大量的劳动力，各材质量统计表如图8所示。在施工过程中对成本进行控制，可查看各施工节点时的成本控制额，浇筑混凝土箱梁时，实际租赁模板经费超出预算，经工程部研究调整模板的流转周期，降低10%经费。 图8 各材质量统计表 Fig 8 Material quality statistics table 4 结果与展望 本工程项目部探索性地运用Revit、Navisworks等软件将BIM技术引入桥梁施工领域，参照工民建相应的解决流程对桥梁工程展开运用，包括模型建立、碰撞分析、施工模拟、进度分析以及工程计量统计，有序实现了协同设计，施工管理、质量安全管理、进度管理等项目管理方面的目标等。BIM技术应用总结如下： （1）通过桥梁碰撞分析共检测出碰撞78处，累计节约人工费、运输费、材料费40余万。 （2）通过施工方案模拟优化空间布置31处，利用三维模型技术交底，加快方案比选、进度分析，提高技术交底效率50%；通过可视化质量安全管控，提前发现安全问题、质量问题，对比施工现场照片监督质量。 （3）通过合理安排场地的空间布置，规划运输路线、材料进场时间及堆放布置，从而使得施工场地流转更方便快捷并节省空间，直接性节约运输、用地成本约17余万。 总之，应用BIM技术在该桥梁项目管理中，优化了原有的施工方案，调整了工期，降低了非人工成本，效果显著。但是，鉴于BIM技术在桥梁工程中的应用实例较少，而本文主要针对本工程展开的探索性应用，尚未进行如动态安全检测、5D资源管理等深层次的研究，如果进行全周期全方位的BIM应用研究，还需对更为复杂的桥梁工程进一步应用，才可以体现其更大的价值。 参考文献： [1] 丁士昭．建设工程信息化导论——建设工程信息化BLM理论与实践丛书［M］．北京：中国建筑工业出版社，2005：8-8 [2] 杜峰，朴明远．浅谈市政道路桥梁工程施工管理［J］．科技创新与应用，2014（1）：202－202. [3] 洪骏飞. BIM技术在大型桥梁工程项目管理中的应用研究[D].广州：广东工业大学，2016. [4] 邹阳. 桥梁信息模型（BrIM）在设计与施工阶段的实施框架研究[D].重庆：重庆交通大学，2014. [5] 王晓琳．基于BIM的桥梁工程设升与施工优化研究［J］．工程技术：文摘版，2016（5）： 21－21． [6] HM Shin,HM Lee,SJ Oh,JH Chen. Analysis and Design of Reinforced Concrete Bridge Column Based on BIM［J］Procedia Engineering，2011，14（2259）：2160-2163. [7] 刘孟，张文全，黄国鑫等. BIM技术在黄河特大桥项目施工管理中的应用[J]. 施工技术，2016，45（S2）：596-599. [8]张海华，刘宏刚，甘一鸣. 基于BIM技术的桥梁可视化施工应用研究[J]. 公路，2016，61（09）：155-161. |
