BIM 技术在郑万铁路赵河镇跨南水北调特大桥施工中的应用

仲福增

（中铁十五局集团第五工程有限公司，天津 300133）

0 引言

随着新时代的到来，我国经济实力不断提高，铁路建设也在不断兴起，并在我国社会持续发展中发挥着重要的作用。本文以郑万铁路的特大桥工程项目管理为背景，以建设项目的进度、质量、安全、控制等管理目标为主线，探索应用 BIM 进行深化设计、进度跟踪、质量安全和物资管控等实施方法。

1 项目概况

郑万铁路由郑州至重庆万州段组成，途经河南省、湖北省、重庆市 3 个省市，是中国铁路网中长期规划的重要客运专线，也是北京至昆明客运专线的重要组成部分。笔者单位承建的 ZWZQ-7 标段，起点为方城站，途径三县区四乡镇（南阳市宛城区红泥湾镇、社旗县桥头镇、方城县清河乡和赵河镇）。而在郑万铁路 DK244+384 的位置，是对南水北调的干渠进行了跨越，并要求此跨越范围的下穿干渠水质实行“零污染”施工（见图 1）［1］。项目环境复杂施工组织难度较大，项目本身对施工质量要求高，涉及施工专业、队伍和机械多，影响施工质量与风险因素多，质量安全控制难［2］。

2 组建 BIM 中心

图1 74+160+74 m 连续梁-拱成桥效果图

项目施工前期，项目部及上级单位两级人员对项目的实施进行全程参与，确定了本项目的 BIM 平台的服务商。在全公司范围内，对选择 BIM 实施专业人员提出了一定的标准要求，需要掌握电脑软件的基本操作并具备施工经验丰富、沟通表达能力较强、责任心较强的技术人员［3］。

本项目由项目经理全面领导，以 BIM 中心为核心，相关的业务部门参与协同工作，一线工点技术人员和安全人员共同参与。项目建立健全了 BIM 技术应用相应的规章制度，按照图纸的设计要求并根据高速铁路线性工程要求的实际情况组织建模工作［4］。在对 160 m 钢管拱肋模型进行建立的过程中，需要对所有的族库构件进行参数化，保证后期使用的便利性。在对模型导入 BIM5D 平台的过程中，需要将通过审核的模型进行导入，还需要对编排好的工期计划进行导入平台工作，促进 BIM 实施准备工作的完成。在对 BIM5D 手机移动端使用进行培训工作的过程中，培训人员包括一线技术人员和专职安全人员［5］。

在 BIM 实施阶段的过程中，BIM 中心负责定期维护模型，对项目进行全面管控。专职安全人员和一线技术人员在对正确使用 BIM5D 移动端进行培训的过程中，负责督促的人员需要对培训工作进行合理的指导工作；不仅需要加强进度模块的应用，同时还需要加强质量安全模块的应用。

3 BIM 应用

3.1 BIM 审核构件工程量

在对所需部位的构建混凝土数量进行提取的过程中，可应用两种方式进行提取：①利用已经导入BIM5D 平台构建工程量的查询功能进行提取；②应用已经建立完成 Revit 模型的查询功能进行提取。以表格形式进行汇总并分发给工程部，工程部会根据设计量差别的实际情况，来找取相对应的设计单位进行沟通交流，对该工程的数量进行修正，以提高企业的经济效益［6］。所需部位构建混凝土的数量能够对施工现场混凝土的数据进行精细化的控制工作。

在应用过程中，通过对钢筋复核功能和 BIM 构建工程量功能的运用，不仅降低了项目构件混凝土和钢筋数量不足的问题，同时还降低了企业材料不足而带来的影响。在运用构件工程量的过程中，能够对双曲线托盘、顶帽、不规则散水坡，连续梁节块，张拉齿块，吊杆横梁等复杂构件的设计错漏问题进行修正工作；在对报量进行精细化的过程中，不仅对现场混凝土损耗偏差超过 2 % 的现象进行解决处理，而且把现场混凝土损耗偏差控制在 2 % 以内，因此提高了物料管理水平［7］。

3.2 深化设计

传统钢筋下料面临算量偏差、裁切无章等问题，造成钢筋成本的增加。在钢筋工程施工图中融入 BIM 技术，能够摒弃传统平法施工图的诸多局限性，把钢筋放样图清晰地呈现出来，既简单，又直观，抛弃了以往厚厚的图纸，在一个模型中，即可找到所需的各种配筋信息及钢筋布置方式，提高了布筋的准确度，大大增强了施工人员的工作效率。

建立基于 Revit 实体配筋技术导入钢筋下料优化方法初步程序，为后期开发下料插件提供思路，以达到优化钢筋的下料，减少资源的浪费。

通过 Navisworks 钢筋与三向金属波纹管和张拉槽口碰撞检测，解决了保护层厚度控制不佳的难题。BIM 精细化报量，实现了构件模型量扣除明细表提取的钢筋和波纹管所占的体积，大大地减少了混凝土的损耗，降低了能耗。

3.3 进度管理

通过 BIM 技术将施工项目的信息录入到数字模型中，将建筑构件通过计算机语言进行表达，建立三维动画，可将建筑项目直观呈现，让现场管理人员更加清楚施工流程和进度，提高管理人员的责任意识。利用BIM 技术可以将项目进度进行分解，将项目进度控制的单元缩小，降低进度管理的难度，同时提高进度管理的精度（见图 2）。进度管理人员可以将项目三维模型与施工工艺结合起来，将施工项目的每道工序都具有时间属性，这种时间属性若体现在模型构件上，项目管理的重难点就可以很快被发现，而且还可以根据模型构件属性，直观认识到哪些构件已经施工完毕，哪些构件已经处于养护阶段等，让施工进度管理人员非常直观地了解项目进度情况、项目各工序之间的搭接关系，有利于建筑项目的现场管理。

图2 计划进度的模拟建造分析

在 BIM 平台上，每个进度管理单元都对应着一个小的管理模型，只要点开模型，就可以看到进度单元的开始时间、持续时间、结束时间。在施工进度检查中，可及时发现工期滞后的天数，收集进度控制单元的实际时间参数，然后与计划进度参数进行对比，从而找出影响施工进度的原因，及时纠正，保证项目能够如期完工。

3.4 物资管控

通过 BIM 软件对项目的材料用量进行统计，分专业、单体，分层、分构件进行统计，并根据施工生产计划编制材料计划，根据施工进度要求导出所需的材料用量。以混凝土为例，系统对每个月混凝土实际用量进行资源分配，在自动生成的过程中，根据录入进度的实际信息来进行资源分配的生成。项目工程试验室可以根据不同标号混凝土的情况进行外加剂、水泥、沙子和石子用量的推算。可对工程量进行调取查看并通过 5 D 量与现场实际消耗量进行对比，进行材料用量的整体把控。为了能够保证备料的准确性，物资部门需要根据试验室提供的配比进行备料。

通过对物资的综合管控，提高了物资管理人员按要求提取工程量信息工作的效率。通过对进度任务的拆分，保证了备料的准确性，降低施工成本，促进了项目租金周转使用率的提升，在一定程度上提高了企业的经济效益。

3.5 质量安全管理

利用 BIM5D 平台对重大安全源及重要质量节点进行实时巡视，把现场收集的照片上传至手机移动端，并指定相关人员整改，通过移动端对整改情况进行检查，实现质量、安全问题全员参与、协同解决。发起人对问题照片进行定位上传，责任人收到通知后进行整改，并将整改后的照片上传。各参建方通过 PC 端、网页端的数据处理，实时参与现场管理。发起人查看验收合格后关闭该问题，整改完成。减少原有汇报过程中出现信息遗漏缺失问题，方便公司及项目相关部门进行监督检查和管理，节省汇报时间，提高工作效率。并且有效对施工现场的质安问题发生率进行控制，减少安全隐患，使项目效益目标得到保证、工程安全目标得以实现。

3.6 施工现场管理

一线技术人员和安全人员均需安装 BIM5D 手机移动端。在拍摄进度照片的过程中，需要根据工点的实际情况进行拍摄，不仅每天由工点技术人员对拍摄的进度照片进行上传，还需要对上传的进度照片进行详细的介绍，同时需要对工种和作业人员的数量进行输入。

BIM5D 平台对整个施工过程进行动态模拟，通过施工模拟总体的施工顺序、每一层的施工工艺流程，确定最优的施工方案。在对模块进行升级之后，模块已经具备了云文档的功能。通过对新增云文档的运用，从原来携带大量数据资料、图纸档案到现场的施工方式转变为手机移动端及 PC 端平台上，选择单一构件得到资料，包括该构件在整个施工过程中涉及的图纸信息、合同信息、报验检验文件等，实现了资料查阅不受条件制约。

在实际应用管控点模块时，引入工艺工法库，一线技术人员在手机上可随时查看技术交底、施工工艺、质量验收标准等内容。在对构建跟踪功能进行实测实量的过程中，需要对监控预警功能的质量标准进行验收，促进现场管理手段的提高。通过对云文档的利用，可以查询工艺工法之外的数据，例如，连续梁节块挂篮立模标高指令等数据。BIM5D 手机移动端的首次运用，不仅颠覆了传统技术的低效率，还让一线技术人员感受到了信息技术的力量。通过构建一个共享信息的平台，打通了信息传递的障碍，尤其是在质量安全模块体现的更为明显。

4 结语

该项目部将目前最先进的 BIM 技术，应用在工程量审核、施工设计、进度、质量、安全、预算管控等方面。利用 BIM 技术的强大功能，力争妥善解决二维图纸工程量审核难，钢筋排布不合理，复杂构件钢筋下料尺寸难以解决的问题。

通过大数据的信息支撑和现有的软件技术手段达到项目协同、部门协同、企业协同，最终达到并完成项目精细化管理、企业信息化管理，切实应用到项目上会产生一定的经济效益和社会效益。今后要进一步提高建模质量和效率，提取更加准确的材料用量，争取早日实现软件和现场协同办公，共同创造更好的成绩。