摘要：文章以BIM在公路桥梁施工准备阶段的技术实施为研究对象，首先简单介绍了公路桥的工程概况，然后分析了其存在的施工难点问题，最后探讨了公路桥施工准备阶段BIM技术的具体实施应用，以供参考。
关键词：BIM；公路桥梁施工；准备阶段；技术实施
前言
BIM技术因其具备强大的建模、施工模拟等功能，在建筑行业得到了广泛的应用。然而在市政行业，关于BIM技术应用的案例相对较少。事实上，在BIM技术强大的功能支持下，在市政工程中也有着良好的应用前景。因此有必要对BIM在公路桥施工准备阶段的技术实施进行探讨分析，以促使市政行业实现更好的发展。
一、公路桥工程概况及施工难点分析
（一）工程概况
梅观高速公路清湖南段位于深圳市中部，所在区域发展较为成熟，路网密度较大，地下管线较为复杂多变，承担复合交通功能，为进一步完善深圳市综合交通网络，满足城市发展需求，需要对该路段进行市政化改造。改造完成后，全长8.5公里，共设互通式立交八处， 综合管廊总长约17.6公里。在实际施工过程中，需要考虑多种因素，遇到的施工难点比较多，例如征地拆迁困难、景观要求高、施工交通组织复杂、施工内容繁多等困难，因此在施工准备阶段，就需要采用BIM技术手段，有效解决施工难点问题，从而为后续公路桥工程顺利建设奠定坚实的基础。
（二）公路桥施工难点分析
受施工内容繁多影响，传统平面数据分析难以满足实际需求。该公路桥项目工程施工内容众多，施工环境复杂，施工范围较广，为促进施工组织工作顺利开展，在施工准备阶段，就需要充分掌握周边环境，明确建筑物空间位置关系，获得全面完善的水文地质信息，确保施工方案考虑周全，为后续施工方案模拟做好技术准备。此外，在应用传统信息获取技术时，获得的数据多是平面数据，难以实现全方位的空间关系分析，不利于后续的施工。
施工现场有着复杂的管线分布，增大了搬迁的难度。在施工现场，地下关系错综复杂，且种类众多，例如有地下水管、信息杆线、国防电缆等，对 道路桥梁施工造成的影响较大，并且对于这些管线而言，它们都由不同产权单位负责掌管，因此实际协调工作开展较为复杂，工作量大，在正式施工前，需要将这些管线一次搬迁到位，防止出现二次搬迁问题，否则将会大大增加施工成本，对于施工进度也会带来重大的影响。
施工景观要求较高。梅观高速公路清湖南段市政改造工程位于城市中部，所在区域人流密集，是深圳市路网重要的交通枢纽之一，改造工程外在面貌关乎到深圳市整体市容市貌，因此对于施工景观有着较高的要求。需要做好苗木种植、景观建筑、灯光、景观给排水以及附属设施的设计与施工，以保障施工质量。
二、公路桥施工准备阶段BIM技术的具体实施应用
（一）应用的BIM技术简析
倾斜摄影技术。该公路桥项目施工环境比较复杂，场地空间关系复杂交错，在进行场地模型建立时，采用传统技术方法成本高，效果差，难以满足实际需要。而采用基于无人机的倾斜摄影技术，可以有效改善这一问题，无人机可以自由在场地空间中穿梭，限制少，成本低，天气因素影响小，从而以其作为倾斜摄影平台，获得的画面更加清晰，分辨率更高，因此地形模型质量更好。
BIM模型技术。传统以CAD为主的施工图纸仅能停留在二维层面，难以全面展现出施工图信息，同时也不利于技术人员与非专业施工人员展开沟通交流。而采取BIM模型技术，能够将该公路桥项目涉及到的重要结构建成模型，例如道路模型、旧桥模型、新桥模型等，并在此基础之上，通过将这些模型进行统一整合，形成一个完整的三维模型，更加有利于施工。
施工模拟技术。在实际进行管线搬迁施工前，可以采用施工模拟技术，能够对地下各种管线位置、范围等信息进行实地模拟，分析这些管线移动可能造成的影响，并有效显示搬迁后管线位置与主体模型的位置关系，根据模拟搬迁结果，来不断调整搬迁方案，确保方案在落实阶段不会出现问题，保障后续施工质量安全。
（二）公路桥施工准备阶段BIM技术具体实施应用
搭建BIM协同设计管理平台。该工程项目基于“Project Wise”搭建了BIM协同设计管理平台，通过构建基础文件、模型文件与管理文件组成多层结构，有效实现了设计模型的协同管理与不同专业资源共享，为该工程项目各方沟顺利沟通提供了有力的条件。
打造BIM设计环境。首先，通过应用摄影倾斜技术，完成项目施工现场实景图构建。由于该工程现场施工环境比较复杂，涉及施工内容众多，因此在正式施工前，需要根据图纸与现场测绘信息，提前做好施工难点问题预判，以便后续更好的实现施工质量控制。然而传统测绘方法有着很大局限性，因此需要采用基于无人机的倾斜摄影技术，获得更为全面详细的信息数据。本次项目采用了大疆无人机，拍摄范围为沿桥方向2000m，沿河道方向500m，并在沿线布设58个高精度像控点，采用倾斜摄影获取施工现场信息数据，并以该信息数据进行三维建模，能够直接反映地物外观位置，最终可有效生成现场三维实景图。在倾斜摄影技术的帮助下，能够起到以下几点作用：一是能够快速获得现场建筑物空间关系信息，二是准确统计建筑面积、层数结构等数据，更有助于房屋拆迁工程量估算。三是能够将现有获得的三维模型与BIM模型整合，更全面的将建筑物与周围空间的关系展示出来，并可以进行施工模拟，一旦建筑与周围环境存在碰撞冲突，可预先对施工方案进行合理调整，避免在具体落实后再发现问题，造成成本增加及质量问题。另一方面，基于“MetricStation”平台研发地质设计建模工具，利用地质平面图、钻孔数据、地形图等数据，实现地质区域三维地质模型 的快速构建。借助管线软件，以地探资料为依据，精确构建项目区域地下管线分布BIM模型，实现地下管线空间位置的精确定位 ，并将地质模型、实景模型、管线分布模型进行统一集成，成功打造了一个完整的BIM设计环境。
构建BIM模型。首先，在正式建BIM模型前，需要做好以下准备，一是提前制定好建模标准，结合施工图纸各种参数属性，例如尺寸、材料、构件等，做好分类，统一规范命名，并导入到对应的模型构件信息中。二是需要进行分割建模，为提高建模效率，节约建模成本，本项目工程先结合不同主体分开建模，最后再整合到一起，最终形成一个完整的BIM模型。三是做好LOD设置，进行LOD设置的主要目的是确保整体模型运行更加流畅。在具体设置时。先建立LOD精度体系，同时结合不同情况，将精度分为高、中、低三个等级，在后续实际施工时，可根据实际需求进行良好调整，例如进行BIM模型整体俯瞰时，需要调低精度，针对于个别构件检查或进行个别点族深化时，需要调高精度。然后，开始进行BIM创建，需要结合本次项目工程的具体范围，做好范围内对应和构件BIM模型建立，并做好模型的整合，从而有效将不同分项工程内容整合在一个BIM模型之中，方便对它们进行协调优化，提高不同专业的沟通效率。此外， 利用道路设计软件，根据我国当下时政道路设计规范，自主研发道路设计建模工具，快速完成道路全线复杂的平、纵、横断面，构建了三维道路BIM模型。在该工程项目中，桥梁大部分位于互通式交通区域，结构形式种类丰富，尤其是上部结构，涵盖有钢箱梁、钢混梁组合梁等复杂结构，下部有花瓶墩异形化构件，通过利用BIM 参数化设计技术，建立了桥梁参数化构建库，自主研发了桥梁设计与建模软件，使得项目中特殊异形构件桥梁模型构建问题得到妥善解决，有效保障了桥梁模型设计精度。基于3DMetric Design自主研发了综合管廊设计工具，建立了管廊截面库，最终完成了复杂综合管廊BIM模型的建立。
开展管线搬迁。通过上文叙述可知，本次项目工程管线分布、种类均比较复杂，不同类型的管线搬迁又相互关联，主要施工难点在于管线资料众多，且信息不够清晰明确，与不同管线复杂单位沟通极为不便，这在实际落实过程中很容易出现多次返工、工期延误等问题。因此本次项目在BIM技术的帮助下，通过构建管线模型，可以有效解决这一问题。该管线模型分为两部分，一是当下管线分布模型，二是施工设计管线模型。当下管线模式是指在尚未施工前的管线分布模型，设计管线模型这是根据施工图纸设计，完成搬迁施工后的管线分布模型，在此基础之上，将主桥及钢桥等建筑主体与管线模型整合在一起，可以更加直观的看待管线分布是建筑主体之前的位置关系，并通过进行管线碰撞试验，具体如图一所示。及时发现存在的碰撞问题，并以此为依据进行管线搬迁施工顺序进行调整，保障后续管线搬迁不会影响正常施工，提高施工质量与效果。
图一：设计管线模型与公路桥主体位置关系
交通组织模拟。本次工程项目路网密度较大，车流量比较密集，特别是一些上下班客车、汽车等，几乎每天都是在满负荷运作，在具体进行工程施工时，需要将一些老桥拆除掉，还要搭设临时钢便桥，防止正常交通运输遭受影响，同时还要重新建设桥梁管线等，因此需要经原有的公路封闭，将交通翻至搭建的社会交通便道之上，在这一施工过程中，势必会影响周边道路交通，如何尽最大程度的减少项目工程对交通带来的影响，是工程参与各方以及监管各方面临的重要问题。在本次工程项目中，通过利用已构建完成的BIM模型，并根据该地段实际交通流量、车辆行驶轨迹变化等信息，结合道路翻交过程，做好交通疏解，在确保施工顺利进行的同时，合理引导车辆与行人交通，保障施工与交通运行安全，同时满足人们正常出行换乘、停车要求，具体如图二所示，借助BIM模型，来具体评价施工翻交道路的宽度、次数等，不断调整翻交施工方案，尽最大程度上降低施工对交通带来的影响，保证后续翻交施工平稳顺利落实，与此同时，在正式开展交通疏解时，还需要做好车辆集散工作，通过与当地交警等交通监管部门开展合作，对于出行的车辆进行统一集散汇合与疏散分流，帮助施工方做好交通疏导，从而有效降低交通堵塞发生概率，既保证了交通顺利运行，又保证了施工质量。
图二：梅观高速公路交通疏解图
三、总结
综上所述，在实际开展公路桥项目工程建设过程中，在工程施工准备阶段应用BIM技术，一方面通过三维模型，能够有效提升沟通效率。另一方面，通过施工模拟，从而在施工准备阶段能够提前预知后续施工中可能遇到的问题，并及时采取措施，防患于未然，有效促进整体工程建设实现更加平稳顺利的开展。
参考文献：
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[3]王英, 刘凤兰, 刘智敏,等. BIM技术在塞拉利昂公路工程中的应用研究[J]. 城市建筑, 2016(26):291-291.
论文作者:吴晓煌
论文发表刊物:《防护工程》2019年第7期
论文发表时间:2019/7/2
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