智能橋梁建設(shè)和管理中BIM技術(shù)的應(yīng)用分析

黃曉暉

摘要： 現(xiàn)階段， 我國現(xiàn)代化建設(shè)進程持續(xù)推進， 橋梁工程作為交通系統(tǒng)中的重要組成部分， 是我國十分重要的基礎(chǔ)工程， 橋梁工程技術(shù)的快速發(fā)展， 可以為我國橋梁工程領(lǐng)域建設(shè)注入新的動力。本文結(jié)合現(xiàn)有的BIM技術(shù)， 利用其參數(shù)化技術(shù)優(yōu)勢、 可視化技術(shù)優(yōu)勢、 動態(tài)化技術(shù)優(yōu)勢， 為傳統(tǒng)類型的橋梁施工補足短板。同時， 針對BIM技術(shù)在現(xiàn)有橋梁工程的每一道施工環(huán)節(jié)進行詳細分析， 說明技術(shù)優(yōu)勢， 并為橋梁施工建設(shè)設(shè)定一個更加高效、 科學(xué)的新型操作思路， 以供參考。

關(guān)鍵詞： BIM技術(shù)； 橋梁建設(shè)； 智能施工； 工程管理

DOI：10.12433/zgkjtz.20240250

現(xiàn)有的BIM技術(shù)， 又被稱為建筑信息模型。在早期階段， BIM技術(shù)是一種以3D模型為基礎(chǔ)， 提取2D模型信息的技術(shù)， 主要用途是提升工程圖形的繪制作業(yè)效率。在新時期， 軟件技術(shù)工程持續(xù)且高速發(fā)展， 可將BIM技術(shù)應(yīng)用到橋梁工程中。通過該技術(shù)的應(yīng)用， 可以成功模擬出建筑模型， 工作人員可以更加快捷地對后續(xù)施工計劃做出準(zhǔn)確調(diào)整， 并對各項資源進行合理配置。在對施工作業(yè)質(zhì)量加以驗證后， 工作人員還可利用該技術(shù)對施工方案中所有的重點和難點環(huán)節(jié)做出必要的優(yōu)化和調(diào)整， 為項目施工方案提供準(zhǔn)確性保障。除上述內(nèi)容外， BIM技術(shù)還可以對所有施工環(huán)節(jié)的實際施工質(zhì)量進行有效控制， 并通過可視化監(jiān)管的方式， 對工程中的重點和難點工藝做出適度優(yōu)化， 既可控制整體的施工成本， 還可以為現(xiàn)場施工人員提供生命與財產(chǎn)安全保障。

一、 BIM技術(shù)的原理

BIM技術(shù)以數(shù)字化編碼為核心， 借助特定技術(shù)參數(shù)， 可準(zhǔn)確繪制出建筑模型的基本框架。例如： 在繪制任一建筑工程中的門窗結(jié)構(gòu)時， 如果使用傳統(tǒng)的設(shè)計軟件， 只能通過尺寸參數(shù)和所處位置信息完成繪制任務(wù)， 但施工建設(shè)所用的材料材質(zhì)信息以及其他方面的參數(shù)依舊需要其他參建部門參與， 才能完成整個方案的設(shè)定。在工程項目的傳統(tǒng)流程中， 任何一個環(huán)節(jié)的修改都可能導(dǎo)致整個項目重新來過， 這無疑是對時間和人力資源的巨大浪費。這種反復(fù)修改、 返工的現(xiàn)象， 不僅會增加項目的成本， 還可能導(dǎo)致項目進度的延誤。然而， 隨著科技的發(fā)展， BIM技術(shù)應(yīng)運而生， 為工程項目帶來了革命性的變革。通過使用BIM技術(shù)， 項目團隊可以在設(shè)計的初期階段就充分利用項目施工參數(shù)， 一次性完成所有的繪制任務(wù)。而且由于BIM技術(shù)的精確性， 所建立的模型幾乎不會出現(xiàn)誤差， 從而避免多次返工的情況。因此來說， BIM技術(shù)不僅大大提高了項目效率， 也節(jié)約了寶貴的時間和人力資源。

二、 BIM技術(shù)在項目施工中的應(yīng)用優(yōu)勢

新時期， 我國橋梁工程的總體施工效率極高， 世界排名相對靠前。但是在實際施工作業(yè)期間， 仍然存在一定的問題， 如： 在材料管理方面、 人工勞力預(yù)算方面存在計算不準(zhǔn)確的情況； 部分項目施工完成后才發(fā)現(xiàn)工程質(zhì)量不合格， 需要重新設(shè)計工程的各項內(nèi)容， 然后再重新施工， 造成嚴重的浪費。

針對上述問題， 使用BIM技術(shù)后， 可以對施工過程進行有效模擬， 整體掌控全部施工環(huán)節(jié)， 并與各部門開展協(xié)同作業(yè)， 如此不僅能大幅提升施工效率， 還可以保證橋梁施工現(xiàn)場的安全， 并確保后續(xù)其他施工環(huán)節(jié)的建設(shè)質(zhì)量。從具體的應(yīng)用角度分析， BIM技術(shù)的主要優(yōu)勢如下：

第一， 現(xiàn)有BIM技術(shù)是一種三維模型的專業(yè)繪制技術(shù)， 與傳統(tǒng)形式的二維技術(shù)相比， 在模型的可視性方面具有顯著優(yōu)勢。同時， 它還支持在每個施工階段及時查看三維模型信息， 確保橋梁施工任務(wù)的所有內(nèi)容都清晰、 準(zhǔn)確， 以此為基礎(chǔ)， 工作人員可以對項目施工進行更加高效的掌控。

第二， 現(xiàn)有BIM技術(shù)在應(yīng)用過程中具有十分明顯的動態(tài)性優(yōu)勢， 在準(zhǔn)確掌握不同時刻模型信息的同時， 還可以以系統(tǒng)信息庫為基礎(chǔ)， 對工程建設(shè)模型中的所有數(shù)據(jù)進行妥善處理和精準(zhǔn)分析， 并對關(guān)鍵內(nèi)容進行備份。在此期間， 當(dāng)項目的任一環(huán)節(jié)需要變動， 其他相關(guān)數(shù)據(jù)均可同步變更。在這樣的情況下， 可確保數(shù)據(jù)內(nèi)容的協(xié)調(diào)性和統(tǒng)一性， 對建筑工程形成準(zhǔn)確的指導(dǎo)。

第三， BIM技術(shù)的卓越功能之一在于它能夠?qū)⒐こ添椖恐械乃袌D示數(shù)據(jù)內(nèi)容和相關(guān)信息準(zhǔn)確無誤地呈現(xiàn)在同一張工程圖內(nèi)。這一特性使得項目團隊在各個不同的設(shè)計階段都能夠輕松對所有項目的生產(chǎn)和建設(shè)資料進行高效協(xié)調(diào)。無論是初步設(shè)計、 深化設(shè)計還是施工圖設(shè)計， BIM技術(shù)都能確保各階段的數(shù)據(jù)和信息保持高度一致， 從而避免因信息不一致而導(dǎo)致的錯誤和延誤。通過這種方式， BIM技術(shù)為工程建設(shè)質(zhì)量提供了堅實的保障， 確保了項目順利進行和最終的成功完成。

三、 BIM技術(shù)在橋梁施工中的運用

（一）數(shù)據(jù)自動化管理

將BIM技術(shù)成功應(yīng)用于工程項目的實際建設(shè)中， 無疑為橋梁行業(yè)帶來了革命性的變革。這種技術(shù)將可視化工具深入到建設(shè)的每一個環(huán)節(jié)， 使得我們能夠以更宏觀的視角對橋梁項目進行全面而細致的管理。通過BIM技術(shù)， 我們不僅可以對橋梁的結(jié)構(gòu)進行精確建模， 還能夠模擬施工過程中的各種情況， 從而提前發(fā)現(xiàn)并解決潛在問題。這種自動化管理方式不僅提高了施工效率， 還有效滿足了橋梁工程在施工期間提出的各項需求。無論是施工質(zhì)量控制、 進度管理還是成本控制， BIM技術(shù)都為我們提供了強有力的支持， 為橋梁行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。

傳統(tǒng)的CAD繪圖軟件在使用過程中， 在完成工程圖形的繪制任務(wù)時， 僅可以得到2D圖紙， 即平面規(guī)劃， 在項目建設(shè)的初期階段， 無法以此為依據(jù)， 導(dǎo)致其他部門在后續(xù)工作中會出現(xiàn)部分施工環(huán)節(jié)脫節(jié)的情況。而在應(yīng)用BIM技術(shù)的過程中， 其數(shù)據(jù)自動化技術(shù)以3D模型為核心繪制手段， 在初期階段即可給出更加清晰的模型信息， 與CAD技術(shù)相比， 可以更加清晰地展現(xiàn)項目的參數(shù)信息、 人力預(yù)算信息和項目各建設(shè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)信息， 并對關(guān)鍵內(nèi)容進行自動切換管理， 既可以達到節(jié)約物力、 人力的效果， 又可以在出現(xiàn)不利施工信息的情況時， 及時提醒相關(guān)人員進行修改， 以為后續(xù)施工提供更加安全、 科學(xué)、 全面的保障。

（二）項目施工過程可視化

應(yīng)用BIM技術(shù)， 橋梁施工領(lǐng)域的圖紙繪制階段得以徹底革新。這一技術(shù)為設(shè)計人員提供了詳盡而全面的數(shù)據(jù)參數(shù)， 使得橋梁設(shè)計的精度和效率大幅提升。不僅如此， 通過BIM模型， 項目團隊還能深入了解施工期間的各項要求， 確保每一個細節(jié)都得到充分考慮。值得一提的是， 各部門都能夠根據(jù)實際需求對項目參數(shù)進行調(diào)整， 從而確保BIM模型與最終建筑之間的協(xié)調(diào)和統(tǒng)一。這種全面的數(shù)據(jù)支持和跨部門協(xié)作， 使得橋梁施工的質(zhì)量和效率都得到了前所未有的提升， 為橋梁建設(shè)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展注入了新的活力。

（三）BIM技術(shù)可在橋梁施工過程中識別危險

在應(yīng)用BIM技術(shù)的過程中， 可以配合虛擬顯示技術(shù)， 對橋梁工程中的關(guān)鍵內(nèi)容進行3D模擬及動態(tài)演示， 由Navisworks自動完成各項碰撞擦拭檢查任務(wù)， 從而生成最終的碰撞報告， 供設(shè)計人員參考。例如：

第一， 橋梁工程中， 連續(xù)梁結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力鋼絞線部分， 通過對工程預(yù)留管道結(jié)構(gòu)與鋼筋材料之間的碰撞檢查結(jié)果分析， 可以提前預(yù)留足夠的碰撞空間。同時， 還可以對鋼筋材料的最終敷設(shè)方式進行合理優(yōu)化， 保證后期施工方案得到準(zhǔn)確落實。

第二， 橋梁工程中的承臺部分施工， 在應(yīng)用BIM技術(shù)后， 即可對冷卻水管部分進行合理布置， 然后再完成碰撞檢查任務(wù)， 即可對冷卻水管部分、 鋼筋部分、 樁基部分之間是否會出現(xiàn)碰撞做出有效判斷， 保證項目施工方案的可靠性和可行性。

第三， 在橋梁墩身結(jié)構(gòu)的施工過程中， 需要對樓梯、 電梯、 建筑輸送管道、 塔吊預(yù)埋件等部分的位置進行檢查， 還需要對預(yù)埋件部分與墩身鋼筋部分、 洞身通風(fēng)孔部分和模板拉筋部分相互之間是否存在干擾進行檢查。借助BIM技術(shù)， 即可實現(xiàn)對上述內(nèi)容的碰撞檢查， 并通過二維模型的呈現(xiàn)方式展示出最終的結(jié)果， 并以此為前提對后續(xù)施工任務(wù)做出合理調(diào)整。

（四）施工過程中算量技術(shù)的合理應(yīng)用

橋梁工程建設(shè)期間應(yīng)用BIM技術(shù)， 即可自動將項目材料信息、 數(shù)量參數(shù)、 尺寸信息等核心數(shù)據(jù)統(tǒng)一處理， 并生成系統(tǒng)反應(yīng)。BIM技術(shù)本身具有十分突出的虛擬化優(yōu)勢， 不僅可以合理調(diào)整橋梁工程的施工信息， 確保每一項工程參數(shù)都符合國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求， 還能對橋梁施工進行全方位的監(jiān)督管理， 確保施工更加規(guī)范化、 制度化。

BIM技術(shù)在工程項目中的應(yīng)用具有廣泛而深遠的影響。在人員管理方面， BIM技術(shù)能夠精確統(tǒng)計項目所需施工人員數(shù)量， 根據(jù)項目進度和任務(wù)分配合理的人力資源， 避免人力資源的浪費或不足。在施工進度掌控上， BIM技術(shù)通過精確的時間軸管理， 能夠?qū)崟r監(jiān)控施工進度， 確保項目按計劃推進。同時， 該技術(shù)還能有效預(yù)測施工周期， 為項目團隊提供合理的時間安排和資源配置建議。在質(zhì)量控制方面， BIM技術(shù)能夠提前識別潛在的質(zhì)量風(fēng)險， 指導(dǎo)施工過程中的質(zhì)量控制措施， 確保工程質(zhì)量達到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。最后， 在成本控制上， BIM技術(shù)為項目成本控制工作提供了精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持， 幫助項目團隊合理控制成本， 提高項目的經(jīng)濟效益。因此， BIM技術(shù)在工程項目中發(fā)揮著不可或缺的重要作用。

四、 BIM技術(shù)在橋梁運營和維護中的應(yīng)用

（一）橋梁運營和維護中的數(shù)據(jù)管理

BIM技術(shù)在橋梁運營和維護中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)管理方面， 隨著橋梁建設(shè)規(guī)模的擴大和橋梁壽命周期的延長， 傳統(tǒng)的手工記錄和紙質(zhì)文檔已經(jīng)無法滿足橋梁數(shù)據(jù)的管理和維護需求。BIM技術(shù)作為一種集成數(shù)字化建模、 信息管理和協(xié)同工作的方法， 可為橋梁運營和維護提供更高效、 準(zhǔn)確和可靠的數(shù)據(jù)管理方案。BIM技術(shù)可以實現(xiàn)橋梁數(shù)據(jù)的集中、 統(tǒng)一管理， 通過建立橋梁的數(shù)字模型， 將橋梁的結(jié)構(gòu)、 材料、 設(shè)備、 維護記錄等各種信息和數(shù)據(jù)整合到一個統(tǒng)一的平臺上， 運營和維護人員可以通過BIM技術(shù)快速訪問和查詢相關(guān)數(shù)據(jù)， 減少信息的丟失和錯誤， 提高數(shù)據(jù)的可靠性和一致性。BIM技術(shù)還可以實現(xiàn)橋梁數(shù)據(jù)的實時更新和追蹤， 在橋梁運營和維護過程中， 橋梁的使用狀況、 維修記錄、 結(jié)構(gòu)變形等各種數(shù)據(jù)會不斷地產(chǎn)生和變化， BIM技術(shù)可以將這些數(shù)據(jù)實時反饋到數(shù)字模型中， 幫助運營和維護人員及時獲取最新的橋梁狀態(tài)信息， 提前發(fā)現(xiàn)潛在問題， 并采取相應(yīng)的維護措施， 從而保證橋梁的安全性和可靠性。

（二）BIM技術(shù)在橋梁維護過程中的優(yōu)勢

BIM技術(shù)可以提供全面、 準(zhǔn)確的橋梁信息模型， 包括結(jié)構(gòu)、 設(shè)備、 管線等各個方面的數(shù)據(jù)。通過這個信息模型， 維護人員可以直觀地了解橋梁的結(jié)構(gòu)和組成， 從而更好地規(guī)劃和執(zhí)行維護工作。BIM技術(shù)可以實現(xiàn)橋梁的實時監(jiān)測和預(yù)警， 通過傳感器和監(jiān)測設(shè)備采集的數(shù)據(jù)， 結(jié)合BIM模型， 可以實時監(jiān)測橋梁的狀態(tài)和變化。一旦發(fā)現(xiàn)異常情況， 系統(tǒng)會自動發(fā)出警報， 并提供詳細的信息， 幫助維護人員快速響應(yīng)和采取相應(yīng)的措施， 避免潛在的安全風(fēng)險。BIM技術(shù)還可以支持維護計劃的制定和優(yōu)化， 通過對橋梁信息模型的分析， 維護人員可以評估橋梁的維護需求和優(yōu)先級， 制定合理的維護計劃。維護人員可以在BIM環(huán)境中模擬不同的維護方案， 并評估其效果和成本， 從而選擇最佳的維護策略， 并優(yōu)化維護資源。BIM技術(shù)還可以提供維護過程中的實時指導(dǎo)和支持， 通過增強現(xiàn)實（AR）和虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)， 維護人員可以在實際操作中獲得BIM模型的可視化展示， 以及相關(guān)的維護指導(dǎo)和說明， 從而提高維護人員的工作效率和準(zhǔn)確性， 降低出錯的風(fēng)險。

（三）BIM技術(shù)在橋梁維護中的風(fēng)險識別和預(yù)防措施

BIM技術(shù)可以通過建立橋梁的數(shù)字模型， 對潛在的風(fēng)險進行識別和評估。通過模型的可視化和數(shù)據(jù)分析功能， 可以發(fā)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)的問題、 設(shè)備的故障、 管線的老化等潛在風(fēng)險。同時， BIM技術(shù)可以模擬不同的維護方案， 評估其對風(fēng)險的影響， 幫助決策者選擇最佳的維護策略。BIM技術(shù)擁有實時監(jiān)測和預(yù)警系統(tǒng)， 通過將傳感器和監(jiān)測設(shè)備與BIM模型相連接， 可以實時獲取橋梁的結(jié)構(gòu)變形、 溫度、 濕度等數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可以與模型進行比對和分析， 及時發(fā)現(xiàn)異常情況， 并通過預(yù)警系統(tǒng)發(fā)送警報， 以便工作人員采取相應(yīng)的措施。BIM技術(shù)還可以輔助制定維護計劃和工作流程， 提高維護的效率和準(zhǔn)確性。BIM模型可以對橋梁進行全面的檢查和評估， 確定維護的重點和優(yōu)先級。同時， 工作人員可以根據(jù)模型提供的信息， 制定詳細的工作流程和操作指南， 確保維護工作的執(zhí)行符合規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。BIM技術(shù)還可以支持橋梁維護的信息共享和協(xié)作， 通過建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺和云存儲系統(tǒng)， 可以將橋梁的相關(guān)信息和維護記錄進行集中管理和共享。不同的維護人員、 設(shè)計師和監(jiān)理人員可以在同一個平臺上進行協(xié)作和交流， 及時更新維護進展、 交流問題， 從而提高溝通效率和工作質(zhì)量。

五、 結(jié)語

綜上所述， BIM技術(shù)在橋梁工程項目中的應(yīng)用效果， 高度符合我國的工程施工安全要求及規(guī)范。同時， BIM技術(shù)更加關(guān)注人力資源和材料資源的管理， 可有效避免建設(shè)資源浪費的情況。因此， BIM技術(shù)是一項有助于處理施工問題的核心技術(shù)， 成功應(yīng)用該技術(shù)可更加有效地發(fā)揮出其可視化優(yōu)勢， 保證橋梁施工的規(guī)范性、 安全性和科學(xué)性。

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