BIM技术在广州明珠湾大桥施工全过程中的深度应用

陈美宇

（中铁建大桥工程局集团南方工程有限公司，广东 广州511458）

BIM即建筑信息模型技术，是目前建筑领域新型的辅助工具，随着BIM技术在工程中的广泛应用，越来越多的施工、管理者认识到BIM技术在施工管理方面的积极作用。它不仅仅是BIM模型的应用，更重要的是在施工全过程中的管理[1]作用，即以BIM模型作为载体，整合模型中的数据[2]和内容，实现对施工管理全过程进度、质量、成本、风险和信息等高质量管理，提高企业竞争力。

1 工程概况

明珠湾大桥是广东自贸区南沙片区、广州城市副中心南沙区建设发展的重要跨江通道。

主线全长约9.1 km，包含铁路隧道1座、道路工程4.248 km、跨河涌中桥3座、主桥2.64 km、超级堤工程1.32 km、主线长599 m立交高架桥1座、200 m棚洞及160 m明挖隧道。

本工程结构复杂、型式多，传统情况下技术人员只能在二维图纸基础上想象工程结构的三维样式，借助BIM技术能更好地进行立体化呈现，掌握设计意图、制定最优方案，并指导施工。“智能建造、智慧工地”为当前行业发展趋势，加之该桥建设标准高、过程管理严，可应用BIM技术实现可视化、精细化管理。

2 BIM技术应用与实施

2.1 前期策划

通过地形图视域范围内的三维变化分析，如高程分析、坡度分析、流域分析，实现项目与环境的协调一致，并以此为基础进行BIM设计和应用，直观了解本项目工程与现场实际地形地貌、建筑物等内容的位置关系情况，如图1所示，便于直观展示现场情况并对临建设施布置及施工方案优化等。

图1 BIM+GIS全景模型

2.2 设计阶段

通过BIM模型对项目进行精细模拟，并对设计方案进行方案比选及漫游展示，实现概念设计和方案优化，为赋予结构属性，对如图2所示的工程模型验收规划的分部分项工程进行划分，并将其对应编码，为后期施工模拟等基于BIM模型的应用做准备。

图2 明珠湾大桥主桥及水中引桥钢梁BIM模型

利用BIM模型进行空间碰撞[3]及净高检查，提前发现设计图纸中存在的碰撞冲突等问题如图3所示，及时反馈进行各专业间综合协调优化如图4所示，减少后期现场施工因设计问题带来的返工、停工现象，提高了施工质量[4]和施工效率，节约大量施工和管理成本，确保施工工期不被延误，为现场施工及管理打好坚实基础。

图3 BIM模型碰撞问题

图4 BIM模型碰撞问题调整后

2.3 施工阶段

BIM模型结合工程项目进度文件，按月、周、天直观地动态模拟整个工程施工形象进度计划，在制作的BIM系统施工进度管理[5]中实时录入实际现场施工进度数据、情况等信息，通过系统对比分析，掌握项目的实时施工进度情况。

根据技术人员提前制定的施工方案等文本资料，构建施工全过程演示模拟，即现场施工环境、工程实体、施工方法和顺序、机械运行方式、施工所需临时及永久设施位置等内容。结合施工工艺流程，进行模型施工模拟。施工管理人员可以通过方案模拟动画来充分理解施工方案的具体实施步骤与要点，起到指导施工的作用。

利用BIM技术建立三维模型与数据库高度关联，遵循面向对象的参数化建模方法，利用模型的参数化特点，对构件的工程信息进行筛选并进行工程量统计，实现即时算量完成或修改，大幅减少了变更算量的响应时间，提高了工程算量效率以及材料管控的水平。

明珠湾大桥全桥钢梁体量大，全桥为三主桁结构，结构复杂，形式新颖，利用BIM施工模型进行二次开发，经过工艺余量添加系统对各类钢板进行余量添加，并通过与高性能优化套料软件的集成应用，优化套料排版，将模型数据的套料结果，驱动工厂数控设备进行生产，实现从三维设计到制造的一体化。再结合施工管理云平台的智能制造模块，对整个项目钢结构的海量构件进行特殊关联，并通过预设计的生产准备、开始生产、板单元生产完成、总装完成和吊装完成5个步骤对应的5种颜色对整体项目进行分别显示，直观体现钢结构生产的进度及全过程变化。通过利用BIM生产制造一体化达到提高材料利用率、减少库存积压与提高管理水平的目的。

结合BIM模型的特点和三维渲染技术的优势，利用虚拟现实技术对场景和项目主体模型进行虚拟现实漫游，沉浸式地体验项目主体工程细节。

2.4 运维管理

定制开发项目施工BIM管理平台，将设计信息、施工信息和运维信息通过唯一工程编码进行层级管理，并结合云计算与可视化技术、超计算轻量化技术，针对施工过程中的成长数据进行单元化管理，帮助项目施工人员以最直观的角度管理项目中的最小单元，让项目管理者掌握项目整体情况，达到提质增效的目的。

对项目进行质量、进度的精细化管理，通过对平台项目工程树节点的选择，对工程节点发起工序卡控审批流程，对工序过程涉及的所有信息留痕，如责任人、时间和现场影像信息等，同步生成并反映到模型中，提升施工质量。

通过平台中现场施工人员作业的数据记录分析，系统将数据与关键节点模型进行一一匹配判定，形成即时的施工进度可视化数据，对项目施工进度精确掌控。在BIM模型中以5种不同的颜色直观表示未开工、滞后开工、施工中、滞后完工和已完工状态，同时结合进度台帐和预警提醒功能，有效帮助施工管理人员把握施工进度情况，及时处理滞后进度工程节点，提高施工管理水平。

通过预设在关键位置的视频监控，施工管理人员可以随时随地查看项目实际位置真实施工情况，结合平台实时进度模型，有效提供对现场施工作业人员的管控和调度。

同步开发跨平台登录接口，利用微信公众号的便捷特性与其集成，便于BIM技术应用各参与人员随时随地通过各种途径访问和管理BIM管理平台。

3 效益分析

通过BIM技术与管理平台的协同工作，提前发现并解决了设计过程中的疏漏，减少现场返工、停工等工期延误情况发生，节约了大量施工和管理成本；为采购等工作提供依据，减少了材料浪费；提高了参建各方工作效率，节约了工程建设协调时间；BIM管理平台的应用建立起项目各参建方协同管理体系，充分体现全员参与的特点，实现信息共享与项目建设全程实时把控新局面。

4 结束语

BIM技术在施工管理中的深度应用，成功解决了沟通效率低、信息不通畅的问题，极大地提高了工作效率和施工质量，实现了数字化、可视化建设管理，突破“BIM+互联网”技术在复杂桥梁等工程应用中的技术瓶颈，同时也为BIM技术的应用与推广创造了价值。