智能建造技術(shù)在市政交通工程中的應(yīng)用研究

尹 珊

（江西省江咨工程咨詢有限公司，江西南昌 330000）

隨著技術(shù)進(jìn)步，我國市政交通工程設(shè)計(jì)及施工從手工繪制二維圖紙向“二維+三維+全壽命周期”理念過渡，主要運(yùn)用建筑信息模型（Building Information Model，BIM）進(jìn)行工程設(shè)計(jì)、建造和管理，加快施工管理的信息化進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)可視化程度高、可模擬和優(yōu)化特性、數(shù)據(jù)信息高度整合、協(xié)同性好的目標(biāo)，以達(dá)到指導(dǎo)施工、縮短工期、節(jié)約成本等目的。

1 智能建造技術(shù)

智能建造技術(shù)（BIM技術(shù)）基于3D模型構(gòu)建為基礎(chǔ)，對數(shù)字化信息、制造化信息進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，將建筑信息、圖紙信息以及智能思想整合在一起。

BIM技術(shù)應(yīng)用流程如圖1所示。

圖1 BIM技術(shù)應(yīng)用流程

BIM技術(shù)可以極大地縮短市政交通工程項(xiàng)目周期，實(shí)時監(jiān)控和管理項(xiàng)目過程進(jìn)度，促使人力、物力在項(xiàng)目過程中發(fā)揮最大作用。

2 BIM技術(shù)在橋梁工程中應(yīng)用框架

2.1 項(xiàng)目可行性研究階段

（1）BIM技術(shù)可以對項(xiàng)目施工評價過程進(jìn)行前期預(yù)研，分析項(xiàng)目主、次體之間的關(guān)系和內(nèi)在關(guān)聯(lián)，進(jìn)一步分析經(jīng)濟(jì)和政策環(huán)境對建筑項(xiàng)目的施工影響。

在以往的傳統(tǒng)管理模型中，可行性分析常依賴管理人員的經(jīng)驗(yàn)，基本不會進(jìn)行數(shù)據(jù)維度的關(guān)聯(lián)和分析，造成前期調(diào)研分析決策能力低，無法處理根本性問題。引進(jìn)BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對建筑環(huán)境的深層次模擬，對項(xiàng)目進(jìn)行過程預(yù)演和工程模型構(gòu)建和仿真，保障后期施工階段順利進(jìn)行。

（2）BIM技術(shù)可以對市政交通項(xiàng)目性能進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，在項(xiàng)目可行性分析階段，項(xiàng)目性能可以確定項(xiàng)目實(shí)施的可行性。應(yīng)用BIM技術(shù)可以對建筑項(xiàng)目的性能進(jìn)行模擬，從而對其進(jìn)行評估。在這個過程中，BIM技術(shù)可以為分析人員提供大量的數(shù)據(jù)圖形，完善其中無法實(shí)現(xiàn)的性能。

（3）BIM技術(shù)可以對市政交通項(xiàng)目進(jìn)行方案分析和優(yōu)化。BIM根據(jù)建筑項(xiàng)目模型，基于量化數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上對模型進(jìn)行完善和修正，對于項(xiàng)目招標(biāo)主體，使用BIM技術(shù)可以對其方案和涉及的細(xì)節(jié)進(jìn)行部署，分析方案的優(yōu)缺點(diǎn)，確定最合理的方案。

2.2 項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段

（1）BIM技術(shù)的應(yīng)用。

①BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目過程的可視化。市政交通項(xiàng)目以建筑項(xiàng)目為主體，傳統(tǒng)的方式是利用二維圖紙作為信息、項(xiàng)目實(shí)施的依據(jù)。但項(xiàng)目實(shí)施過程中，二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)仍存在較大漏洞，典型性問題比較突出。借助BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對項(xiàng)目實(shí)施過程的可視化，直接體現(xiàn)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)中存在的問題，有助于保障后期施工的順利進(jìn)行。

②BIM技術(shù)可以對設(shè)計(jì)進(jìn)行校核檢測，一個完整的項(xiàng)目施工必然包含不同的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，涉及大量的人力、財(cái)力以及物力，僅依賴傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式很難完成模塊的歸納、分類以及過程的精細(xì)化檢測，極易出現(xiàn)誤差。搭建BIM技術(shù)可以借助其構(gòu)造的三維模型進(jìn)行預(yù)演，分析過程存在的問題，及時排除安全隱患。

③BIM技術(shù)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)工程設(shè)計(jì)的協(xié)同。目前大部分項(xiàng)目實(shí)施過程均涉及不同專業(yè)領(lǐng)域，電力、機(jī)械、材料等，由于傳統(tǒng)的圖紙展現(xiàn)方式的限制，圖表標(biāo)注沒有標(biāo)準(zhǔn)，無法對設(shè)計(jì)意圖進(jìn)行細(xì)節(jié)體現(xiàn)，造成施工過程頻繁出現(xiàn)問題，影響工程進(jìn)度。BIM技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對各個專業(yè)進(jìn)行協(xié)調(diào)和溝通，從而節(jié)約大量的人力和物力，在保障設(shè)計(jì)理念的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)施工協(xié)同。

（2）項(xiàng)目設(shè)計(jì)。

①BIM模型建立。BIM技術(shù)實(shí)施的載體是BIM模型，模型質(zhì)量的好壞對整個項(xiàng)目實(shí)施具有重要影響。在模型搭建過程中，需要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、圖紙以及技術(shù)規(guī)范要求對模型進(jìn)行修正。主要采用軟件設(shè)計(jì)平臺revit，利用參數(shù)化設(shè)計(jì)或二次開發(fā)模型進(jìn)行模型的修正。

②環(huán)境變量的搭建。對涉及材料的構(gòu)建和模型修正需要結(jié)合項(xiàng)目的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行環(huán)境變量搭建；創(chuàng)建結(jié)構(gòu)模型后，利用evit中的標(biāo)高軸網(wǎng)進(jìn)行模型細(xì)節(jié)的映射；模型構(gòu)建參量的修正和優(yōu)化。在結(jié)構(gòu)模型中可以選擇不同的放置模型對模型進(jìn)行完善，完成橋梁設(shè)計(jì)階段的BIM模型。

③深化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。深化結(jié)構(gòu)會涉及過程“問題”，需要對交通布線進(jìn)行干涉、碰撞檢測，分析應(yīng)力集中區(qū)域以及預(yù)應(yīng)力施加條件，還需要結(jié)合工程實(shí)際條件進(jìn)行工程目標(biāo)的仿真預(yù)演，方便設(shè)計(jì)者、施工者在項(xiàng)目實(shí)施過程中剖析問題并進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，進(jìn)一步提高項(xiàng)目的能效和效率。

④工程量統(tǒng)計(jì)。工程實(shí)踐中，主要依賴專業(yè)的造價軟件進(jìn)行預(yù)算統(tǒng)計(jì)分析，但大量的數(shù)據(jù)會造成數(shù)據(jù)錯亂，無法實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。BIM技術(shù)利用計(jì)算機(jī)快速抓取模型數(shù)據(jù)和對象數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對工程預(yù)量的快速計(jì)算。設(shè)計(jì)方案調(diào)整時，工程量也會及時更新，可以極大地提高工作效率。

2.3 建設(shè)施工階段

建筑項(xiàng)目的施工階段主要應(yīng)用于模型設(shè)計(jì)、規(guī)劃的實(shí)施和實(shí)現(xiàn)，伴隨大量的管理任務(wù)，如施工現(xiàn)場管理、施工步驟的控制以及管理等。在這些施工現(xiàn)場實(shí)施過程中應(yīng)用BIM可以顯著提升管理的能效和水平。

（1）建筑項(xiàng)目實(shí)施中，不同專業(yè)領(lǐng)域的對接過程存在專業(yè)認(rèn)知偏差和爭議，會影響施工過程進(jìn)度，造成整個項(xiàng)目周期滯后。BIM技術(shù)可以對項(xiàng)目施工現(xiàn)場的變量環(huán)境和對象進(jìn)行實(shí)時模擬，實(shí)現(xiàn)對人力資源的管理和調(diào)控。對人員配置、施工時間進(jìn)行詳細(xì)說明，可以極大地保障建筑施工現(xiàn)場的秩序。

（2）使用BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對建筑工程進(jìn)度的有效控制。對于建筑項(xiàng)目施工者，進(jìn)度控制是嚴(yán)把時間節(jié)點(diǎn)。目前大部分的市政交通工程項(xiàng)目普遍采用傳統(tǒng)的管理模型，易受制于傳統(tǒng)因素的影響發(fā)生極大的偏差，無法保障實(shí)際施工進(jìn)度。搭建BIM技術(shù)可以完成信息數(shù)據(jù)的采集、統(tǒng)計(jì)、分析，構(gòu)建模型實(shí)現(xiàn)對資源的優(yōu)化配置，進(jìn)而提升實(shí)際的施工效率。應(yīng)用BIM技術(shù)可以根據(jù)施工過程中出現(xiàn)的變動，對實(shí)際的施工進(jìn)度進(jìn)行調(diào)整。

（3）BIM技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對施工質(zhì)量的管控，建筑質(zhì)量的評估則對項(xiàng)目正常實(shí)施影響極大。傳統(tǒng)的質(zhì)量管控中，需要按照制度、流程化進(jìn)行管理，這些制度和流程依賴于編制者的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和體會，無法實(shí)現(xiàn)同級別部門之間的標(biāo)準(zhǔn)化體系的構(gòu)建。但使用BIM技術(shù)可以對施工過程中的工藝進(jìn)行模擬，對其中的流程進(jìn)行的規(guī)范，從而保障工藝流程和細(xì)節(jié)的精確性。

2.4 竣工運(yùn)營階段

在建筑項(xiàng)目施工完成后，需要轉(zhuǎn)交給運(yùn)營單位進(jìn)行運(yùn)營，最終完成建筑項(xiàng)目的所有階段。因此，竣工運(yùn)營是建筑項(xiàng)目的最后一個階段，項(xiàng)目的最終價值也通過運(yùn)營實(shí)現(xiàn)。建筑項(xiàng)目的運(yùn)營周期較長、成本較高，建筑項(xiàng)目的運(yùn)營階段需要更高的效率。在該階段中，應(yīng)用BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對之前階段信息的延伸，實(shí)現(xiàn)對建筑項(xiàng)目的動態(tài)化管理，極大限度地提升該階段的效率和水平。

（1）在運(yùn)營階段運(yùn)用BIM技術(shù)可以為該階段提供大量的信息，從而使相關(guān)的管理人員明確建筑項(xiàng)目的空間信息，節(jié)約運(yùn)營階段的成本，提高對空間的利用水平，實(shí)現(xiàn)對建筑項(xiàng)目空間的高效利用。

（2）借助BIM技術(shù)構(gòu)建的三維模型可以為運(yùn)營階段的管理提供依據(jù)，提高該階段的實(shí)際管理能力。

傳統(tǒng)橋梁設(shè)計(jì)與BIM橋梁設(shè)計(jì)的對比如圖2所示。

圖2 傳統(tǒng)橋梁設(shè)計(jì)與BIM橋梁設(shè)計(jì)的對比

3 結(jié)論

本文以典型的智能化制造案例為例分析智能建造技術(shù)在市政交通工程中的應(yīng)用，結(jié)果表明，BIM軟件的使用在市政交通工程具有前瞻性和可實(shí)踐性意義，針對不同的試驗(yàn)對象和工程特性以及末端材料供應(yīng)均具有強(qiáng)大的統(tǒng)計(jì)分析能力，可以依據(jù)項(xiàng)目的預(yù)算、工程實(shí)踐獨(dú)立進(jìn)行工程核算，極大地提高系統(tǒng)性能，增強(qiáng)抵御外在風(fēng)險的能力。