BIM技術(shù)在橋梁施工過程中的應用研究

李二嬋

【摘 要】近年來，BIM技術(shù)對橋梁施工技術(shù)的支持，不僅提升了施工精度和施工效率，而且也為橋梁后期投入使用提供保障，同時還能通過BIM技術(shù)實現(xiàn)施工精細化管理，有效提升工程質(zhì)量。文章通過工程實例分析BIM技術(shù)在橋梁施工過程中的應用，旨在指導施工人員將BIM技術(shù)合理、科學地應用到橋梁施工建設(shè)中，從而促進我國橋梁施工技術(shù)的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù);橋梁施工;工程質(zhì)量

【中圖分類號】U445 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2020）07-0101-03

建筑工程是關(guān)系到我國民生發(fā)展的重要工程，工程質(zhì)量的安全可靠是社會經(jīng)濟發(fā)展的重要條件，實現(xiàn)建筑工程的信息化施工和管理對保證建筑工程的施工質(zhì)量、綠色施工及促進我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略都具有重要意義。如今，傳統(tǒng)的二維建筑工程已無法有效滿足建筑工程的需求，也很難對建筑工程作出正確表達，因此新型的建筑信息模型越來越受業(yè)內(nèi)關(guān)注。隨著BIM（建筑信息模型）技術(shù)發(fā)展日益成熟，目前已經(jīng)廣泛應用于實際建筑當中，BIM技術(shù)很好地將傳統(tǒng)建筑文化與現(xiàn)代建筑技術(shù)相融合，不但模擬性強，還可以利用其獨特的直觀模型有效提高施工信心，促進施工中各施工部門之間的協(xié)同合作，從而推動建筑工程順利進行，保證工程質(zhì)量。

1 BIM技術(shù)在橋梁施工過程中的應用現(xiàn)狀

隨著社會的不斷發(fā)展，橋梁數(shù)量逐漸增多，我國在橋梁施工技術(shù)方面取得了偉大成就，例如金沙江雙線特大橋、黃河特大橋及港珠澳大橋等都是我國橋梁施工領(lǐng)域的巔峰之作。在橋梁施工過程中，由于涉及施工條件復雜多變，以及施工過程中的不確定性，這些都會給橋梁施工帶來一定的難度，影響工程質(zhì)量。然而BIM技術(shù)之所以能夠在橋梁施工中備受青睞，主要是因為BIM技術(shù)可以消除傳統(tǒng)橋梁施工過程中眾多影響橋梁施工進程的因素，它通過三維模擬技術(shù)可以將整個橋梁施工進程進行全真模擬，從而有效規(guī)避風險，提升施工安全等級，降低施工成本等，實現(xiàn)企業(yè)收益發(fā)展的最大化。但是在實際施工過程中，往往會存在諸多不足，例如BIM技術(shù)人員技術(shù)素養(yǎng)偏低、BIM技術(shù)與傳統(tǒng)施工技術(shù)的相互碰撞及我國目前正處于BIM技術(shù)的發(fā)展與總結(jié)階段、BIM技術(shù)管理體系仍處于完善過程中等，因此為保證橋梁施工順利進行，保障施工質(zhì)量，這些問題亟待解決，這就需要在今后的橋梁施工過程中不斷探索和總結(jié)，使得今后BIM技術(shù)能夠在橋梁施工中發(fā)揮最大價值。

2 BIM技術(shù)特點

BIM技術(shù)是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了建筑工程項目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，BIM是對工程項目設(shè)施實體與功能特性的數(shù)字化表達。BIM具有單一工程數(shù)據(jù)源，可解決分布式、異構(gòu)過程數(shù)據(jù)之間的一致性和全局共享問題。一般具有以下特點。

（1）模型信息的完備性。對工程結(jié)構(gòu)進行3D幾何信息和邏輯關(guān)系的描述，包括構(gòu)件名稱、結(jié)構(gòu)類型、建筑材料，構(gòu)件之間的工程邏輯關(guān)系等。

（2）模型信息的關(guān)聯(lián)性。信息模型中的對象是可識別且相互關(guān)聯(lián)的，系統(tǒng)能夠?qū)δＰ偷男畔⑦M行統(tǒng)計和分析，并生成相應的圖表。

（3）模型信息的一致性。建筑結(jié)構(gòu)的同一信息無需重復輸入，且信息模型能夠自動演化，在3D信息模型中進行修改，二維工程圖也隨之修改，只需對工程圖中僅有的標示進行修改，避免了工程圖前后信息不一致的錯誤。

3 BIM技術(shù)對橋梁施工工程質(zhì)量的影響

BIM技術(shù)是當前實現(xiàn)橋梁施工管理的關(guān)鍵技術(shù)，應用BIM技術(shù)可以實現(xiàn)對整個施工工程的信息掌握，對于施工工程質(zhì)量保障及施工進程推動都具有重要作用。

3.1 設(shè)計質(zhì)量控制

通過分析有關(guān)資料可知，設(shè)計是影響建筑工程整體經(jīng)濟投入的重要因素，設(shè)計階段的影響占據(jù)工程整體影響的90%以上，可見最初設(shè)計階段的嚴謹對于橋梁施工工程質(zhì)量的重要價值。當前，橋梁施工圖紙主要存在以下3個問題。

（1）不遵守相關(guān)規(guī)范的文本要求，忽視施工標準對于工程質(zhì)量的影響。

（2）對于設(shè)計圖紙理解不到位，對于設(shè)計圖紙的平、立、剖圖形的相對性不夠重視。

（3）施工管線與結(jié)構(gòu)交叉碰撞，使后續(xù)施工無法進行。

這些問題一旦未能及時發(fā)現(xiàn)，必然要在后續(xù)施工中進行更改，浪費大量工程資源，同時延誤工期，甚至會對工程質(zhì)量造成嚴重影響。通過使用BIM技術(shù)可以有效規(guī)避此類風險，BIM技術(shù)與傳統(tǒng)的CAD二維圖紙不同，它是通過三維圖形來建立模型。在設(shè)計過程中，施工人員首先建立起基礎(chǔ)的三維模型，將所有的施工信息輸入系統(tǒng)，系統(tǒng)將會根據(jù)施工信息自動建立三維平、立、剖模型。之后BIM技術(shù)可以將該模型輸入碰撞檢查系統(tǒng)進行檢測，如果發(fā)現(xiàn)問題可以自行顯示問題所在位置，同時輸出錯誤報告，這極大地提升了施工效率，保證工程的精確性，間接提升了工程質(zhì)量。

3.2 施工質(zhì)量控制

橋梁施工過程的施工階段是橋梁實體最終形成的階段，也是橋梁施工工程質(zhì)量保證的重要階段，因此根據(jù)我們所構(gòu)建的BIM質(zhì)量控制體系，在橋梁施工過程中，從施工前交底執(zhí)行情況、施工過程質(zhì)量控制及施工過程管理與優(yōu)化等環(huán)節(jié)實現(xiàn)工程質(zhì)量的嚴格控制。

第一，施工前根據(jù)以往工程質(zhì)量通病和施工重點、難點工藝及施工安全質(zhì)量進行技術(shù)交底，充分利用BIM模型的可視化、施工過程的模擬化及動畫漫游技術(shù)進行，使施工人員更加直觀、形象地了解施工進程，可以有效提升施工效率，避免隱患產(chǎn)生;第二，施工人員將質(zhì)量信息關(guān)聯(lián)到BIM模型中，把握好現(xiàn)場橋梁施工質(zhì)量，根據(jù)實際偏差及時進行整改，再根據(jù)整改結(jié)果核對質(zhì)量目標;第三，在橋梁施工過程中，基于BIM技術(shù)進行溝通，它提高了各施工部門間的溝通效率，實現(xiàn)了質(zhì)量信息的互通機制，施工人員通過移動端遠程及時按要求進行整改并上傳質(zhì)量信息，便于遠程操控，實現(xiàn)施工動態(tài)追蹤;第四，應用BIM技術(shù)可以有效提高施工精度，橋梁施工過程中的施工精度受外界多種因素影響，通過BIM技術(shù)信息采集，經(jīng)過系統(tǒng)歸納、總結(jié)，全真模擬施工過程，使得施工過程各個環(huán)節(jié)均具有一定科學性和合理性，從而擺脫傳統(tǒng)施工技術(shù)的弊端。

3.3 施工后質(zhì)量控制

一方面，根據(jù)以往施工過程發(fā)現(xiàn)的一些問題和不足進行學習與總結(jié)，并對BIM信息質(zhì)量庫進行及時更新，使后續(xù)施工質(zhì)量得到提升，同時能夠提高企業(yè)管理水平，促進精益求精學習型企業(yè)構(gòu)建;另一方面，針對施工后所交付的BIM模型，施工單位技術(shù)人員可以根據(jù)方案變更、技術(shù)要求等對BIM模型進行實時維護，制定施工后BIM模型，這樣的BIM模型有利于實現(xiàn)交付運營管理的價值，同時相較于傳統(tǒng)圖紙，BIM模型更能準確反映出產(chǎn)品的真實情況，便于后期維護管理，更容易實現(xiàn)施工精細化管理。

4 BIM技術(shù)在橋梁施工質(zhì)量管理的應用實例

4.1 工程概況

某橋梁根據(jù)建設(shè)要求，橋梁上部結(jié)構(gòu)為預應力混凝土組合箱梁結(jié)構(gòu)，下部結(jié)構(gòu)為肋板臺結(jié)構(gòu)，橋梁墩臺結(jié)構(gòu)為樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，為加強本橋梁施工工程管理，實現(xiàn)施工的標準化作業(yè)，預先對施工方案的可行性、物資和設(shè)備的經(jīng)濟性及橋梁安全保障等信息進行掌握，引入BIM技術(shù)對本次橋梁施工進度及施工中的重點、難點工藝進行全真模擬，以確保本工程質(zhì)量與安全、進度的全面可控。

4.2 基于BIM技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計

使用BIM技術(shù)確定本橋梁施工過程所需要的鋼筋、混凝土等材料的數(shù)量，根據(jù)所構(gòu)建的三維模型與原材料進行對比，合理優(yōu)化施工設(shè)計方案，在保證過程質(zhì)量的前提下降低工程成本。通過BIM技術(shù)實現(xiàn)三維交底，對橋梁組合箱梁結(jié)構(gòu)、肋板臺結(jié)構(gòu)及樁基礎(chǔ)位置進行優(yōu)化。通過BIM技術(shù)還可以全程無死角對施工過程進行觀察，能夠有效提升工作效率，使技術(shù)交底工作更加形象直觀，最大限度地幫助施工人員理解設(shè)計意圖。

4.3 基于BIM技術(shù)的施工模擬

橋梁施工單位可以通過WBS（即工作結(jié)構(gòu)分解），根據(jù)施工安排和施工計劃將工程進行結(jié)構(gòu)分解，將工程信息輸入施工模擬軟件Navis-works中，建立三維可視化模型，同時將構(gòu)建模型賦予時間屬性，進行四維全真模擬施工。一方面可以現(xiàn)場指導施工，另一方面為施工人員提供施工進程管理依據(jù)。在施工管理方面，施工單位可以對設(shè)計人員、業(yè)主方、專家等進行邀請，應用BIM技術(shù)對本橋梁施工工程進度進行集中討論分析。

4.4 基于BIM技術(shù)的技術(shù)交底可視化

在實施建設(shè)橋梁時，相關(guān)技術(shù)人員會把設(shè)計圖紙與方案實施技術(shù)交底，傳統(tǒng)的交底形式可視化程度較低，交底時假如施工人員出現(xiàn)了理解偏差，就會發(fā)生沒有合理應用材料的情況，甚至影響施工周期。運用BIM技術(shù)實施交底能夠合理地防止出現(xiàn)上述情況，BIM三維立體模型有著相對高的可視化，有利于加深施工人員的了解，避免人為因素產(chǎn)生的影響。施工時，假如發(fā)生問題，運用BIM主要技術(shù)可以及時使用補救方法，確保工程質(zhì)量。

4.5 基于BIM的施工工序管理

橋梁施工時，工程施工工序是否合理會嚴重影響橋梁施工的效果與進度，這就需要施工單位科學規(guī)劃、合理管理施工工序。在橋梁工序的管理過程中應用BIM，能夠通過數(shù)據(jù)模型的比較與分析，選取科學、效果好的施工工序。此外，橋梁施工階段的工作人員能夠通過可視化模擬某一施工工序和施工過程，然后認識到工程的施工結(jié)構(gòu)，確保每一個工序的正確性，改善施工效率。

4.6 基于BIM的橋梁施工進度優(yōu)化

橋梁施工是一個不斷變化的工程，隨著施工方案的進行、施工進度的深入，會漸漸擴大施工的工程規(guī)模。這個時候往往會由于施工方案不合理、沒有合理安排施工進度等問題導致橋梁施工出現(xiàn)很多問題，而且在施工前都預料不到這些問題。BIM技術(shù)的進度優(yōu)化功能解決很多無法預知的問題，如橋梁施工研究階段，項目人因為BIM技術(shù)能夠把橋梁三維信息模型與施工進度計劃鏈接起來。另外，對于工程施工的重點、難點工作，能夠運用BIM技術(shù)加以模擬，讓其可視化，在這基礎(chǔ)上再實施規(guī)劃材料、安排機械等工作，可以合理地優(yōu)化資源配置，實現(xiàn)合理的管理和控制施工進度。

5 結(jié)語

通過文章分析可知，BIM技術(shù)憑借其三維立體、可視性強等特點可以有效幫助施工人員提升橋梁施工工程質(zhì)量。橋梁施工應用BIM技術(shù)可以對施工工藝、進度進行全真模擬，還可以降低施工成本，減少施工返工現(xiàn)象，同時便于實現(xiàn)精細化施工管理。現(xiàn)今，BIM技術(shù)的發(fā)展已成必然趨勢，它正對我國建筑行業(yè)發(fā)展產(chǎn)生無可估量的影響。

參 考 文 獻

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