BIM技术在福州闽江长门特大桥工程中的应用

王飞

（重庆两江新区龙兴工业园建设投资公司，重庆401135）

BIM技术在福州闽江长门特大桥工程中的应用

王飞

（重庆两江新区龙兴工业园建设投资公司，重庆401135）

该文基于BIM（建筑信息模型）所包含的软件及桥梁工程施工的特点，结合具体案例制作桥梁施工的仿真模拟，简要介绍了BIM的内涵与特点，阐述了基于BIM的施工模拟理论来源与优势及BIM技术在福州闽江长门特大桥工程中的应用过程。该研究成果可应用于土木工程管理、高校专业教学等多方领域，充分体现了BIM在工程项目中的巨大作用与价值。

BIM；全生命周期；施工仿真分析；精细化模型

0 引言

BIM（Building Information Modeling）即建筑信息模型，是一种面对建筑工程的全生命周期新型解决工具。自AUTODESK公司将BIM建筑引入我国以来，这一技术为越来越多的人所了解和掌握，许单位和部门都已成立自己的BIM技术中心或BIM技术小组，进而引发了建筑行业全行业的信息革命[1]。随着这场革命的进行，与BIM技术相关的咨询公司亦如雨后春笋般在全国各地相继出现，他们不仅在建筑工程中改变着传统的施工和管理方法，也在继续挖掘BIM技术在建筑工程全生命周期中的应用价值。利用这一技术或平台，设计阶段能够实现信息共享和协同设计，在施工阶段，BIM可以与进度计划链接形成4D施工模型，可以加入现场临时设施形成施工现场综合管理模型辅助施工决策与现场管理，解决信息孤岛问题提高沟通效率[2]。

BIM模型在设计阶段就已经包含了建筑构件的全部信息，随着建筑工程的进行，相关人员可以随时查看建筑模型的全部信息且有源可溯[3]。我国国内现阶段建筑业项目管理主流模式还是以承包制为主，集约化运营难以实现。其根源就在于企业级数据集约化还无法及时有效地交流和传达，随着BIM的企业级项目管理系统的发展与国家的推广，这一问题将得以解决[4-5]。

1 基于BIM的施工仿真分析理论的来源与研究方法

BIM软件主要分成三个部分：数据源、数据层以及项目管理应用。

该研究主要涉及BIM中的上述三项内容。数据源主要是将BIM所需的信息从各种类型的工程文档资料中提取出来；数据层主要是对BIM中的信息进行管理，包括信息产生、交换等内容；项目管理应用是指对BIM中的模型进行管理，使之能够服务于实际施工，对项目的进度管理等提供指导。在该案例中主要应用到的BIM软件有Autodesk Revit、Navisworks，以及Microsoft project、Lumion、Autodesk BIM 360 Glue等软件。

其中Revit负责提供数据源，即设计施工现场的环境，建立模型并输出文件。之后继续用Revit对施工中的具体参数进行储存，同时应用Microsoft project等工程管理软件对施工进度安排进行编辑，提供数据层支持，建立WBS与Microsoft project的双向链接，通过模型对施工进度进行查询、调整和控制。最后用Navisworks进行项目管理应用，将Revit的输出文件制作成施工过程4D动画。

2 BIM技术在福州闽江长门特大桥施工过程中的应用

该大桥全长848m，桥跨布置为（35+44+66）m＋550m＋（66+ 44+35）m双塔双索面混合梁斜拉桥。边跨琯头侧近塔支架高度从46.7m变化到58.4m，琅岐侧近塔跨支架从19.3m变化到57.6m，设计为了控制高支架在浇筑过程中倾覆的风险，自梁端开始箱梁分成14个施工段，每个施工段一次浇筑完成，纵向最大现浇段长度16.45m，最大混凝土方量控制在1100m3以下，近塔第一根索区范围内由于支架较高划分为两个施工段，最小长度为8.5m。施工段按自岸侧至江侧顺序其长度依次为15.41m、14m、14m、14.5m、14.55m、3.0m、16.45m、15m、15m、8.5m、7.95m、12.6m、8.5m，依次为H11，H0，H1’结合段，其中H6为边跨合龙段。

根据已有图纸建立revit索塔钢筋混凝土模型如图1。

索塔的下横梁及H0梁段的BIM模型包括：钢筋、预应力筋、预埋件。下横梁及H0梁段的钢筋、预应力较为密集，穿插较多，钢筋型号多，施工复杂。通过精细化建模，按施工工艺和流程完整精确地还原模拟出施工模型。施工前利用施工三维模型图，配合施工蓝图，可以非常方便地逐级进行详细的技术交底，并合理确定钢筋和预应力筋的安装顺序，避免由于施工原因导致的钢筋无法绑扎或者漏筋的现象。该部位横、纵向预应力立体交叉多，且必须预留与结合段及相邻H1’梁段连接的预应力管道，在三维模型图的辅助下，能清晰表示各预应力管道位置，确保预应力管道对位的准确性。对钢筋与预应力筋冲突部分，在三维模型中已经及时反映，通过协调很方便将普通钢筋位置进行调整，如图2。

图2 钢筋与预应力筋三维模型

在建立了索塔的下横梁及H0梁段的BIM模型的基础上，制作了模拟索塔的下横梁及H0梁段的施工过程漫游视频，如图3。

图3 施工过程图

该大桥为塔梁墩固结体系分两层浇筑，尽量缩短两层间的浇筑时间间隔，保证两层浇筑混凝土的连接，尽量降低混凝土收缩带来的不利影响，保证下横梁及H0梁段的施工质量，从而保证本桥的塔梁墩固结施工质量。通过BIM模型施工模拟，从现场的施工指挥、管理到现场支模、绑扎、浇捣的一线工人，都明确了施工工艺和流程，从而大大提高工作效率，减少施工差错，节省大量的材料，缩短工期。

通过BIM软件精细化建模，模型的细节表现非常精致准确，完全可以通过BIM的可视化功能给现场施工和管理做到全面的展示。如预留孔道、预埋构件的精确定位，尺寸精准。梁内的预应力钢束的预埋套筒完全按照设计图纸尺寸对构造做精准建模，如套筒座板、锚垫板、螺旋筋等等。不仅对普通钢筋，还对预应力钢束锚下及定位钢筋也都按设计图纸进行精准建模，目的就是用来预演钢筋排布，检测碰撞，保证在正式施工前的方案都是可行和最优的。

3 BIM技术在项目中其他方面的应用

美国国家标准与技术协会（KIST）于2004年进行了一次研究，目的是预估美国重要设施行业中的效率损失。该研究报告显示，业主和运营商在运维管理方面耗费的成本几乎占总成本的2/3，不难看出一幢建筑在其生命周期的费用消耗中，绝大部分是发生在其使用阶段，而职业化的运维管理将会给业主和运营商带来极大的经济效益。

在桥梁建设完成后，BIM模型可以将该项目从立项开始到竣工的全部信息储存在BIM模型中，经过系统分类和关联，可以直接指向相对应的构件，同时还能储存构件的设备信息等，这就弥补传统管理阶段中的信息流失和手动查找相关资料的弊端；BIM模型可视化的特点，不仅可以展示建筑的3D模型和构件，更可以看到建筑项目中的设备部分，这部分内容如电力系统、给排水系统等在建筑项目的实施过程中逐渐被装饰装修内容所隐藏，这就导致后期管理人员对设备进行维护维修时需要通过经验和同CAD图纸反复对比才能定位设备的尴尬，特别是在紧急情况下这种快速点位的优势就更加明显；BIM模型的可模拟性在运营维护阶段可以协助管理人员定位和识别潜在的隐患，并且通过图形界面准确标示其危险发生的具体位置。BIM模型也可以对可能发生的紧急情况进行模拟，比如消防疏散模拟等，帮助管理人员制定紧急疏散预案，模型中的空间信息可以用于识别疏散线路和环境危险之间的隐藏关系，从而确保疏散人员的生命安全，降低损失。

4 结语

综上所述，在BIM技术快速发展和我国大力推广BIM技术的大背景下，不论是建设单位、设计单位、施工单位还是建筑项目最终的管理单位都需要学习并应用BIM技术，了解BIM技术在桥梁工程、房建工程、公路工程等的设计理念与优点，同时考虑到建筑项目的全生命周期管理的重要性。在进行建筑项目相关设计的时候一定要综合考虑各方面的因素，这样才可以使建筑物完全和自然融为一体，更加符合我国现阶段绿色建筑的要求，最终使建筑项目的全生命周期管理尽早在我国的建筑行业得到推广。

[1]尤文宽，郑承红，魏晨康，等.BIM技术在二次结构施工中的应用[J].施工技术，2016（S1）：793-795.

[2]王朝阳，刘星，张臣友.BIM技术在武汉中心项目钢结构施工管理中的应用[J].施工技术，2015（6）：40-45.

[3]柯臻玮.BIM在市政工程管线设计中的应用[J].建材与装饰，2016（8）：89-90.

[4]孙同谦，徐峥.BIM在市政管线综合中的应用[J].中国给水排水，2014（12）：77-79.

[5]沈亮峰.基于BIM技术的三维管线综合设计在地铁车站中的应用[J].工业建筑，2013（6）：163-166，159.

责任编辑:孙苏,李红

Application of BIM Technology in Changjiang Gate Bridge of Fuzhou Minjiang River

With the software contained in BIM and the characteristics of bridge engineering construction,this paper introduces the connotation and characteristics of BIM(Building Information Model)combined with the simulation of practical bridge construction cases,and expounds the source and advantages of BIM-based construction simulation theories as well as the application process of BIM technology in Minjiang Changmen Bridge project in Fuzhou.The research fruits can be applied to civil engineering management,college professional teaching and other fields,fully embodying the significant effects and value of BIM in construction projects.

Minjiang Changmen Bridge project in Fuzhou;bridge construction and management;BIM

TU71

A

1671-9107（2017）09-0046-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2017.09.046

2017-04-27

王飞（1976-），男，重庆人，研究生，高级经济师，从事工程技术管理工作。