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BIM技术在高速公路建设中的应用与总结
作者：李永生 许振宝 原国栋 来源：《建筑与装饰》2016年第11期
摘 要 BIM技术以其特有的可视化，协调性，模拟性，优化性等特征，可以快捷高效的实现工程质量、进度、成本的目标。应用BIM技术对现场实际情况进行建模，探索BIM技术在实际生产中的应用，在施工过程中解决的问题并总结，以供公司类似工程借鉴。 关键词 BIM；高速公路；应用总结
Abstract BIM technology could quickly and efficientlyachieve the goal of engineering quality， progress and cost， which had Visualization， coordination， simulation， optimization and other characteristics. According to the application of BIM technology modeling on the basis of actual situation on site， to explore capacities of solving actual production problems and summarize in the construction process， to provide reference for the similar engineering Key words BIM； The highway； Application summarize 前言
建筑信息模型（Building Information Modeling）是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。建筑信息模型BIM概念涉及的领域比较广，包含建筑物从规划、设计、施工到运营维护整个生命周期，每个领域都有与之相关的BIM软件工具旨在实现建筑全生命周期各阶段和各参与方之间的信息共享。目前BIM技术在房建领域应用较多，但高速公路建设领域的应用较少，还有待探索[1]。 1 工程概况
云湛高速公路TJ22标主梁场位于茂名市羊角镇谭桥村。该预制场负责TJ21、TJ22标小箱梁的预制。共需预制小箱梁1032榀，其中25m预制箱梁456榀，20m预制箱梁576榀。 预制场全长1132m，占地面积约为10.29万㎡，采取工厂式建设布局。场内设置制梁区、存梁区、拌和区、钢筋加工厂以及办公生活区，各施工区域布置合理，紧密连接，场内道路相通。
2 BIM技术在高速公路建设中的应用
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由于BIM技术正在兴起，目前主要要在房建领域较多，但在路桥领域的应用还处在探索阶段。BIM技术具有可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性等优点，基于其特性，结合工程的实际施工，实现施工过程中多层次的施工管理和可视化模拟将会赋予高速公路建设项目全新的生命力。
通过BIM技术自身的特点对模型进行建模及可视化，并结合现场实际施工来探索BIM技术在高速公路建设中的应用[2]。 3 建模及可视化
BIM不是传统意义上的可视化，仅仅建模做出三维动画，而是根据建筑自身的数据生成的仿真模型，包括三维外形及细致到所含信息的每个构件的模型，可视化不仅仅用来做效果图的展示及报表的生成，最重要的是项目建造过程中的沟通、讨论、决策都可在可视化的状态下进行。
3.1 模型创建过程
在模型的创建过程中必须赋予三维模型上贴附材质，以便后期可视化时应用，使人们更清楚的了解结构物的建筑外观。
（1）导入预制场平面CAD图，创建轴网及标高。
将预制场平面布置的CAD图导入Revit中，可直接按图绘制，然后根据建模的实际需要创建轴网和标高。 （2）办公生活区布置
对办公生活区进行布置，主要包括办公室、员工宿舍区、浴室及其他附属的生活设施，对于旗杆、停车场、草坪等配套设施也要建模。 （3）钢筋加工厂、拌和站的建模
对钢筋加工厂，拌和站进行建模，建模要细致精确。尤其是拌和站的操作室及搅拌室，各零部件多且较复杂，建模困难很大。结构物通过体量放样建立族模型精确的还原钢筋加工厂、拌和站的实际情况。 （4）箱梁预制部分建模
箱梁的预制环节是本次建模的重中之重，通过对钢筋、内模、端头模板等箱梁预制所需的结构物进行建模，立体的展现箱梁的整个预制过程。
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（5）存梁区
存梁区是存放箱梁的区域，主要包括混凝土底座，实心方木、箱梁，通过对其建模呈现存梁区的存放情况。
（6）其他结构物的建模
通过对道路，护栏等预制场内其他结构物进行细化建模，完善整个预制场的模型创建。 3.2 三维可视化 （1）对场地进行漫游
通过将建好的Revit模型文件倒入Navisworks中，通过漫游功能对整个预制场进行漫游，目的是了解整个梁场布局。 （2）预制箱梁施工模拟
由于箱梁的预制分为钢筋的绑扎、模板的安装、钢筋吊运、内模吊运，顶面钢筋绑扎、端头模板的封端等工序，所以就需要制作不同的动画，通过设置好各关键帧的视点，利用这些视点集形成视点动画，或是用Animator进行动画模拟，较为灵活的实现较复杂的施工模拟，对施工全过程进行可视化。 （3）视频的处理
通过绘声绘影软件对导出的视频进行整合，通过配音等处理，详细解读预制场布局及预制梁施工模拟，让人几分钟读懂预制梁施工的全过程[3]。 4 BIM在施工过程中的应用 4.1 技术交底 （1）概念
技术交底，是在某一单位工程开工前，或一个分项工程施工前，由相关专业技术人员向参与施工的人员进行的技术性交代，其目的是使施工人员对工程特点、技术质量要求、施工方法与措施和安全等方面有一个较详细的了解，以便于科学地组织施工，避免技术质量等事故的发生。各项技术交底记录也是工程技术档案资料中不可缺少的部分。 （2）目前技术交底存在的问题
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①施工人员水平不一，很多文化程度较低，一些专业术语可能听不懂。
②在进行技术交底过程中，往往内容并不能唤起工人的热情，而且很多专业性的东西工人理解起来较慢。
（3）应用BIM进行技术交底的优势
应用BIM可视化特点对施工人员进行技术交底，使工人更好地了解施工进程。BIM可以提供对施工形象进度、各作业面的施工状况进行三维形象化的展示，生动直白的使施工人员能及时准确地掌握施工信息以及施工技术，大大减少了施工过程中可能出现的问题，同时也可唤起工人的热情，提高了施工交底质量。 4.2 碰撞检测 （1）概念
碰撞检查是指在提前查找和报告在工程项目中不同部分之间的冲突，重点在未开始建造前的图纸会审阶段。碰撞分硬碰撞和软碰撞（间隙碰撞）两种，硬碰撞指实体与实体之间交叉碰撞，软碰撞指实体间实际并没有碰撞，但间距和空间无法满足相关施工要求。例如，空间中两根管道并排架设时，因为要考虑到安装、保温等要求，两者之间必须有一定的间距，如果这个间距不够，即使两者未直接碰撞，但其设计是不合理的。目前BIM的碰撞检查应用主要集中在硬碰撞。通常碰撞问题出现最多的是安装工程中各专业设备管线之间的碰撞、管线与建筑结构部分的碰撞以及建筑结构本身的碰撞。在高速公路建设中可用于桥梁结构自身的碰撞。 （2）碰撞检查流程
利用BIM模型的碰撞检查服务是指利用Revit，ArchiCAD等BIM软件建立BIM模型，通过碰撞检查系统整合各专业模型并自动查找出模型中的碰撞点，可获得需要的碰撞检查的报告。主要工作分为以下5个阶段：第一阶段：各个专业模型提交；第二阶段：模型审核并修改；第三阶段：系统后台自动碰撞检查并输出结果；第四阶段：专家人工核对并查找相关图纸；第五阶段：撰写并提供碰撞检查报告。 （3）在施工中的应用
通过BIM的碰撞检测、信息化等特点，结合工程实际，对项目的施工工艺及施工难点进行解决。BIM模型是对整个设计的一次“预演”，建模的过程同时也是一次全面的“三维校审”过程。在此过程中可发现大量隐藏在设计中的问题，这些问题往往不涉及规范，但和专业配合紧密相关，或者属于空间高度上的冲突，在传统的单专业校审过程中很难被发现。BIM模型将所有专业放在同一模型中，对专业协调的结果进行全面检验，专业之间的冲突、高度方向上的碰
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撞是考量的重点。模型均按真实尺度建模，传统表达予以省略的部分（如管道保温层等）均得以展现，从而将一些看上去没问题，而实际上却存在的深层次问题暴露出来。 4.3 施工模拟 （1）施工模拟的优势
建筑物模型三维可视化功能再加上时间维度，可以进行虚拟施工。随时随地直观快速地将施工计划与实际进展进行对比，同时进行有效协同，施工方、监理方、甚至非工程行业出身的业主领导都对工程项目的各种问题和情况了如指掌。这样通过BIM技术结合施工方案、施工模拟和现场视频监测，大大减少建筑质量问题、安全问题，减少返工和整改。 （2）施工模拟的实现
任何施工项目组织都是透过科学的管制手段进行前期计划内容收集，同时尽量协调不同单位、工种以及资源关联特征。通过应用BIM技术项目管制主体能够随时随地直观观测内部时间节点与关键程序转交状况，全面应对不同程度的难点与重点内容，进一步对方案实施优化调整，大大提升对工程进度的掌控。
通过Navisworks中的Timeliner根据施工的组织设计模拟实际施工，从而来确定合理的施工方案来指导施工。通过BIM与进度计划数据的实时动态关联，以及施工日报数据与进度计划数据的实时同步，实现项目的动态进度管理。 4.4 安全控制 （1）概念
安全控制就是在施工过程中始终坚持“安全第一，预防为主”的方针，以防安全事故的发生。
（2）待解决的安全问题
①安全员在进行技术交底时，在阐述规范标准和注意事项的过程中，只是空泛的在施工班组交底和安全工作会议上的讲解，并没有完全结合现场的实际工况。
②由于项目建设存在高边坡、栈桥等施工过程，这些施工过程的安全方案都是根据以往的工作经验和现场的实际情况有机结合，但是在施工过程中存在着许多不确定性，如何预防风险事故发生。 （3）技术优势
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利用BIM技术制定应急子预案，包括作业人员的安全出入口、机械和设备的运行路线、消防路线、紧急疏散路线、救护路线，同时利用BIM模型生成的3D动画来同工人沟通，达到了很好效果。
BIM技术能够顺利演练各种施工活动，明确指导管理人员、工程技术与施工人员职务内容，如若其间产生秩序混乱反应，施工与技术人员随时可以提出全新的方案进行验证，内部任何造成施工风险的问题都将被排查并得到妥善解决。采用BIM技术可视化等特点，用不同颜色标注施工中各空间位置，展现危险与安全区域，真正做到提前控制。
BIM技术可以制定并优化应急方案 利用BIM技术制定应急子预案，包括作业人员的安全出入口、机械和设备的运行路线、消防路线、紧急疏散路线、救护路线，同时利用BIM模型生成的3D动画来同工人沟通，达到了很好效果[4]。 5 总结
BIM技术正在兴起，目前主要是在房建领域应用较多，但在路桥领域的应用较少，其应用还有待探索。
由于BIM软件功能的庞大，对于BIM技术结合现场实际施工还有待探索，今后会继续学习，并让更多的人员参与进来，加强理论与工程实际的结合，探索BIM技术在路桥领域的应用，切实感受BIM带给我们的改变。
建设项目应用BIM是不可阻挡的趋势，虽然我国建设施工阶段的BIM应用在发展中还存在很多的问题，诸如国内的BIM标准迟迟未定、施工方应用BIM的驱动力缺乏、相关人才稀缺等等。希望问题能尽快解决，使BIM可以对施工阶段提供绝对的技术支持。但是相信这些都会很快解决，最终使BIM成为施工企业精细化管理的助推器。 参考文献
[1] 张建平，李丁，桂家瑞，等.BIM在工程施工中的应用[J].施工技术，2012，（8）：10-16
[2] 钱苏.BIM技术在施工中的应用[J]，城市建筑，2013（08）：59-67
[3] 高承勇，张昕，廖泽邦.AutoCAD Architecture 2010中文版基础及实例教程[M].北京：中国建筑工业出版社，2010：146-149.
[4] 王君峰.Autodesk Navisworks 实战应用思维课堂[M].北京：机械工业出版社，2015：26-28.
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