BIM技术在普通国省干线桥梁建设工程中的应用研究

南京市公路事业发展中心公路科学研究所，江苏 南京 210008

1 BIM技术

BIM（Building Information Modeling）即建筑信息模型，主要以三维设计数据为基础[1]，通过数字信息与计算机技术进行建模，实现工程项目中相关结构物的设计并指导施工、管理，在设计、施工以及运营阶段应用BIM技术有利于实现工程项目的建管养一体化[2-3]。与公路工程相比，桥梁工程由于上下部结构的特性，施工更加复杂，更加适合应用BIM技术。

2 项目概况

案例工程为328国道雍庄至龙池段改扩建工程，为江北大道快速化改造工程二期项目，起点雍庄互通，终点龙池互通（K24+370.000～K35+681.054），长11.31km，于2019年建成通车。该项目设计等级为一级公路，参照城市快速路标准，主线设计速度为80km/h，辅道设计速度为40km/h，是主线双向六车道，辅道双向四车道，汽车荷载公路-I级。

3 BIM技术在桥梁施工中的应用

328国道雍庄至龙池段改扩建工程指挥部在项目施工初期确定在桥梁施工中应用BIM技术，针对现场不同桥梁结构形式进行参数化建模、进度计划、漫游、施工模拟等方面的具体应用，指导现场施工。通过深入分析施工阶段所发挥的优势，显著提高了工程管理效率。

（1）施工场地规划。施工场地规划包含建设过程中两区三场等场地建设，包含对原材料堆放、临建设施、文明施工、施工机械、机电设施等进行规划与布置优化，以实现场地布置的科学合理。对于马汊河承台施工的场地规划布置应用，项目组首先依据照片、电子地图、非常初步的二维平面场地布置图以及未经过验证的场地规划布置技术方案，利用模型将现场布设方案搭设出来，模型包括桥梁结构模型、基础场地模型、施工机械模型、安全设施模型等。

（2）可视化施工交底。为实现328桥梁工程马汊河桥梁段承台施工专项方案的模拟（见图1），并在模拟的基础上优化施工方案，建立原始地貌BIM模型，项目组采用自建族技术完成方案所需的专用钢板桩族、模板族、承台构件族等标准化族，并使用Fuzor、3Dmax等BIM动态演示软件进行承台施工的模拟，最终实现了承台施工专项方案模型的模拟与展示。

图1 马汊河桥梁段下部结构（承台）施工方案模拟

（3）构件预制加工。工厂化、装配式建造是未来提高建设效率与质量的重要手段之一，代表着桥梁建设的发展方向。在预制构件生产过程中，运用BIM技术将有利于进一步提高加工能力，从而降低成本、提高效率和建设质量。文章吸纳了各省BIM导则的预制构件加工部分内容，结合面向普通推广性桥梁应用，确定了相应的数据准备、实施流程与成果。在该项目的建设过程中，主要是应用BIM技术直接对预制构件进行深化，再利用模型数据进行精确加工，得出可正确反映位置、顺序的模型与工厂制作的加工图[4]。

（4）工程进度管理。国省干线桥梁工程进度管理非常重要，BIM进度管理主要是通过比对方案进度计划和实际进度，分析进度超前或者落后的原因，从而实现进度的合理控制以及进度质量的最优化。以马汊河大桥为例，在进行传统桥梁项目管理时，将已有的工作结构分解WBS、计划进度与模型构件一一对应，生成马汊河进度管理模型，比对分析计划进度与实际进度，不断检查计划进度是否满足工期要求，与模型结合检查是否有影响工期事项，是否达到最优状况。

（5）实物工程量管理。实物工程量管理主要是在桥梁施工图设计模型的基础上，依据设计变更、计量资料等相关材料，及时将实际进度与计价文件进行关联，实现建设过程中实时、动态的工程量与工程造价的统计分析，从而提高了施工过程中对于工程量、造价信息统计分析的效率与准确性，便于管理者实时掌握工程量与造价等关键信息[5]。

（6）交通组织方案模拟。国省干线桥梁工程的施工需要考虑对交通的影响情况。施工前，首先需要考察工程建设地施工单位进场前的交通流情况，继而运用无人机和三位全景拍照影像技术对原貌道路进行逆向辅助建模，建模后便可结合图纸确定桥梁工程施工场地占地范围，然后基于施工图与模型，与各参建单位沟通后确定交通流导改方案，最后以导改方案的模型为基础便可制作交通组织方案动画，实现以方案动画指导现场交通组织的目的。

（7）BIM模型建立与全方位3D直观展示。为实现328工程BIM模型的建立与展示，已经通过Revit软件利用自建族技术完成桥梁工程的标准化族并建立BIM模型，采用Lumion环绕漫游技术实现模型展示，最终整体实现328国省干线桥梁的BIM模型建立与展示（见图2）。

图2 马汊河大桥模型渲染图

4 应用成效

针对我国尤其是江苏省工程建设中BIM技术应用存在的主要问题，如桥梁工程BIM推广度低、BIM应用点零散、BIM管理制度缺乏、示范性工程不足，该研究项目依托328项目进行BIM技术应用的研究，取得了以下效益：

（1）指导关键工序的施工建设。由于桥梁工程特有的特点，其结构跟工艺相对复杂，仅靠传统的二维CAD图纸很难在前期工作中发现可能存在的冲突问题；然而通过BIM技术，施工方可以在BIM模型上对施工计划和施工方案进行分析模拟，充分利用空间和资源，优化施工方案，降低施工过程对交通的影响，使施工方案达到最优。

（2）实现工程量进度的综合管控。在传统的工程管理模式中，工程量计算较为复杂，无法快速准确地计算工程量信息，若发生工程变更，计算效率十分低下；然而BIM模型可以实现强大的工程量计算功能，在建设过程中只需实时更新BIM模型以及相关联的造价等数据，即可得到实时的工程量清单。在328国道改扩建工程中，通过将BIM模型与进度关联，可以模拟施工进程，辅助制订科学的进度计划。

（3）形成国省干线桥梁工程的BIM应用导则。通过328国道改扩建工程的BIM数据运用经验总结，有必要根据所使用的BIM软件或平台建立技术应用制度，形成BIM技术应用导则，主要用于明确建模规则，筛选适用软件，确定操作流程，用以规定不同的人进行BIM技术运用的规范和流程，确保信息在BIM系统中的准确和畅通。

（4）促进参与各方的沟通。在传统的工程管理模式中，信息传递不够及时，管理过程较为烦琐，若遇到工程变更等问题，则会显著拖延进度，甚至在工作过程中出现错误；然而BIM等信息技术管理导则有利于技术与管理人员信息共享，确保了信息传递的准确与畅通。

5 结论

通过BIM技术在328项目桥梁建设工程中的应用，取得了以下主要研究成果：（1）通过Revit软件实现采用自建族技术完成桥梁工程的标准化族，通过套用标准化的构建即可快速高效地建立桥梁BIM模型；（2）通过BIM技术在328项目中的应用，实现了可视化的施工交底、交通组织方案模拟、场站布置优化、进度与工程量清单管理等功能；（3）BIM技术在桥梁建设过程中的应用可以更好地指导关键工序的建设，加强进度、质量安全方面的管控，促进各方的信息传递，取得了较好的应用效果，具有很大的推广应用价值。