黄为

【摘要】为探索BIM技术在基础设施中的应用点，文章以某新机场三标耐候钢转体桥为研究对象，利用BIM软件对项目所处地形位置进行分析（如坡度、方向、等高线、流域等），为后期方案设计做准备。施工过程中运用Revit中的工程明细表复核工程量提升工程量统计效率、并通过三维施工图样的生成，对一些复杂节点进行交底，突破技术难点。Fuzor软件导入施工计划，把三维模型加上时间维度，形成4D模型，对进度进行实时把控。转体过程中，得出冲突墩身的安全高度，为转体过程中的安全和转体后工期提供保障。在BIM方案比选中，通过BIM模型的细部调整，展示不同方案的细微之处，提高方案的决策的准确性和时效性。在方案汇报中，BIM模型+动画展示，利用BIM模型可视化强的特点，精准表达出方案的设计意图。在BIM+绿色施工中，在设计、规划阶段对模型进行细部调整达到节能、节材、节地、节水的目的，使项目增值。

【关键词】BIM技术; 场地规划; 工程算量; 方案比选; 4D模拟; 绿色施工

【中国分类号】U445.1【文献标志码】A

BIM在建筑施工上的应用目前比较成熟，各专业之间的交叉碰撞检测能够产生较大的经济效益[1-3]，但对于基础设施，应用点还需进一步拓展。本文基于中铁十四局承建的某新机场三标连接线项目，在前期场地规划、钢箱梁吊装的方案比选、工程量复核、构件之间的碰撞检测、施工工艺模拟、进度管理、5D施工平台管理等应用点中[4]，深度挖掘BIM技术对基础设施项目的价值，为类似的施工项目提供借鉴。

1 BIM应用点

1.1 场地规划

运用BIM技术进行场地规划是为了达到项目的有序进行，减少机械之间的交叉冲突，通过场地布置，对场地进行功能分区，优化施工组织设计（图1）。场地规划中运用BIM技术进行优化设计，地形勘测数据的获得是必要的，建模软件建立建筑实体模型（图2），需借助倾斜摄影得出地形模型与工程实体模型，并通过坐标定位进行整合或者通过测量数据导入Civil3D中形成等高线后在Revit软件中进行整合[5]。借助软件（Infraworks）得出场地数据，如坡度、方向、高程、等高线等（图3），或测量数据导入至Civil3D中进行地形分析，可以进行土方量的计算。基于BIM技术可视化强的特点，在场地规划中，分析机械之间的交叉作业，避免冲突，优化各功能区的设置，形成功能区之间的最优配合，得到最优方案[6-7]。

1.2 工程算量与工程造价

工程量计算是工程造价编制的基础，BIM的自动算量功能能对不规则的三维模型进行算量统计，并提高计算的客观性和效率。工程的管理是动态的管理，而成本的控制是随着施工过程不断产生变化的，BIM模型上的工程量信息加上时间维度，可以显示不同施工阶段的施工成本，有利于项目的成本管控。在该新机场三标项目的方案编制中，采用在总拼胎架上把钢箱梁的板单元拼装成块单元，并进行分块吊装，方案初始将钢箱梁分成5块或者10块（表1、表2），传统的的办法计算每一块钢箱梁的重量十分困难，而Revit建模软件能实现精准建模，得出每一块钢箱梁的体积，为后续的支架设计，和龙门吊的选型提供理论依据（图4）。BIM的工程量是软件计算的，其精准度取决于模型的细度，不受人的干预，技术人员可以从大量的重复性和机械性的算量工作中脱离出来，新机场三标通过工程在线平台，使得参与各方共享BIM信息，提供统一工程量，在统一模型进行互动。

1.3 碰撞检测和施工图样生成

利用BIM可视化强的特点[8]，碰撞冲突检测在机电领域能产生较好的经济效益，在基础设施领域，方案的设计阶段可以用来检测空间的位置关系。本项目在设计格构式管桁架时，运用Fuzor里的冲突分析功能，分析支架的高度与支架的空间位置关系的合理性（图5）。对于复杂节点，通过生成三维立体图，使交底形象化，提高交底效率（图6、图7）。

1.4 方案比选

本项目主体工程为2×120 m钢箱梁转体桥，上跨6条既有铁路，上跨6 条既有铁路，施工场地狭小，施工条件复杂，受道路运输、航空限高、临近铁路和业主要求年底主线通车等多种因素制约，施工难度大，工期紧张，项目前期通过大吨位吊车吊装、大吨位履带吊吊装、龙门吊吊装等多个方案比选，得出龙门吊吊装为此项目的最佳吊装方案。通过建立模型，分析每一种方案的利弊关系，经过综合考虑得出：履带吊和汽车吊工期受工序影响不能平行作业，且在铁路间作业具有倾覆的危险，得出龙门吊为最佳方案（图8）。

1.5 BIM4D模拟

2×120 m耐候钢箱梁转体桥在厂家生产出板单元，在总拼胎架上由单元拼装成块单元，采用4台龙门吊吊装至格构式管桁架进行高位焊接的方式，在鐵路中间作业，空间狭小，必须进行精细化工期管理，本项目通过Project编制的进度计划，导入至Fuzor中的4D模拟中，让项目上每一个人员实时把控施工进度，做到全员心中有进度（图9）。

1.6 转体过程控制

2×120 m耐候钢箱梁逆时针转体，转体过程中上跨6个墩柱（左2#、左3#、左4#、右4#、右5#、右6#），根据施工工期安排，需将此6个墩柱控制在安全高度以内，既满足钢箱梁转体高度要求，又能保证不影响后续工期，而传统的计算方法存在一定的误差，本项目通过BIM技术的精准建模来模拟钢箱梁转体过程，通过找到钢箱梁转体过程中的碰撞点来推导出转体过程中，冲突墩身的安全高度（图10）。

左幅钢箱梁转体过程中与墩柱右5#碰撞冲突如图11所示，墩顶和碰撞点的高差为1.937 m，设计墩身高度为17.5 m，计算得出不影响转体墩柱理论高度为15.6 m，利用Revit里的高程点可以推导出其他墩身的冲突高度，设计出钢箱梁转体过程中的冲突墩身的安全高度（表3）。

1.7 施工工艺模拟

在BIM技术中，利用模型背后的信息进行信息化管理，通过数据的处理提高项目管理水平，使项目增值，还可以通过模型本身进行动画制作对施工工序进行演示，采用REVIT+NAVISWORKS，进行动画制作，把重要的施工工序节点通过动画进行展示（图12）。

1.8 工程在线动态管理

对于施工单位来说，BIM在施工阶段的应用，关键点在于如何利用模型中的数据，提高信息化管理水平，使项目增值，本项目基于新机六院建立的工程在线平台把物料的跟踪、隐蔽工程的验收、工程报表的提交汇总在一起，通过手机APP进行实时汇报，使得业主、施工方、甲方能通过工程在线及时掌握施工进度和质量问题，迅速地对所存在的问题进行沟通，及时跟进并整改，共同推进项目的有序进行（图13）。

1.9 绿色施工BIM应用

通过BIM技术实现绿色施工，是BIM技术应用在项目上的重要落脚点之一，也是在建设工程全寿命周期过程中，如何提升工程质量、缩短项目施工周期、控制项目造价的重要命题[9]。在绿色施工中的四节一环保中（节能、节地、节水、节材和环境保护），通过运用GIS+BIM技术进行土地规划，充分利用土地，在给排水设计、暖通管道设计中运用BIM技术进行合理设计，能有效地实现节能、节水[10]。通过BIM技术的冲突碰撞检测，可以减少设计中的错、漏、碰、缺，从而达到节材的目的。大型建筑非常复杂，建筑信息不仅仅是材料和结构形式、坐标位置等，采用CFD软件进行计算分析，得到结构形式后的热岛强度、人行区风速、自然通风、声学模拟等情况，BIM软件导出Gbxml在能耗计算软件Simergy，得到能耗分析结果。

2 结束语

BIM技术目前在建筑领域上的应用点已经成熟，在基础设施领域还有待探索，本文基于BIM技术，从工程项目实际出发，在场地规划、工程算量、碰撞检测、方案比选、BIM4D模拟、施工工艺模拟、工程动态管理、绿色施工BIM应用九个方面进行分析，为基础设施领域的BIM应用点提供一定的借鉴。

参考文献

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[2] 趙跃华，王益涛.BIM5D 在天津永利大厦项目中的应用[J].城市住宅，2014（8）：42-46.

[3] 丁华营，梁清淼，吴延宏等.BIM技术在华润深圳湾国际商业中心项目中的集成应用[J].土木建筑工程信息技术，2016，8（2）：54-59.

[4] 魏志强.基于云技BIM 5D在钢桁梁施工中的应用[J].铁路技术创新，2017（4）：86-91.

[5] 袁帅等.BIM技术在山区峡谷大型铁路桥梁施工中的应用[J].铁道建筑技术，2020（2）：0071-05.

[6] 钱枫.桥梁工程 BIM 技术应用研究 [J]. 铁道标准设计，2015，59（12）：50-52.

[7] 张海华，刘宏刚，甘一鸣.基于 BIM 技术的桥梁可视化施工应用研究 [J]. 中国公路，2016，61（9）： 155-161.

[8] 刘延宏.BIM 技术在铁路桥梁建设中的应用 [J]. 铁路技术创新，2015，（3）：47-50.

[9] VanlandeR'Nicolle C， Cruz C.1FC and building lifecycle management[J].Automation in ，Consrtruction 2008，18（1）：70-78.

[10] YangZ，ArtoK，Stephen W J.Developing a tailored RBS linking to BIM for risk management of bridge project [J].Engineering，Construction and Architectural Management.2016，23（6）：727-750.