BIM技術(shù)在公路橋梁施工中的應(yīng)用研究

【摘要】BIM技術(shù)是公路橋梁施工建設(shè)中重要的技術(shù)手段和工程保障，能起到良好的技術(shù)應(yīng)用引導(dǎo)和數(shù)據(jù)處理干預(yù)效果，總體有利于工程項(xiàng)目建設(shè)的質(zhì)量提升，因此當(dāng)下BIM技術(shù)在公路橋梁施工建設(shè)中的應(yīng)用就成為重要研究課題之一。文中結(jié)合現(xiàn)實(shí)案例，以某斜拉橋項(xiàng)目為案例對象，論述BIM技術(shù)的公路橋梁施工實(shí)際應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】BIM；公路橋梁；施工技術(shù)

【中圖分類號】TU997 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-6028（2024）05-0094-03

0 引言

當(dāng)前，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)形勢越來越復(fù)雜，加大了施工管理難度。因此，結(jié)合實(shí)際情況，對傳統(tǒng)公路橋梁工程施工管理方法進(jìn)行創(chuàng)新和優(yōu)化，成為必要的研究方向。某斜拉橋項(xiàng)目施工精度、質(zhì)量要求均更高，引進(jìn)BIM等先進(jìn)的技術(shù)手段，強(qiáng)化公路橋梁建設(shè)質(zhì)量，提高橋梁全生命周期安全性，顯得尤為必要和關(guān)鍵。

1 BIM技術(shù)工程案例概述

某斜拉橋項(xiàng)目如圖1所示，橋跨徑布置為10 m×30 m +（165 m+116 m）+ 3 m×30 m，主橋采用獨(dú)塔雙索面PC梁斜拉橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主跨橋面全寬32.5 m，引橋橋梁采用13 m×30 m的預(yù)應(yīng)力T梁橋，引橋橋面全寬28.5 m。索塔最大高度為99.9 m，施工精度要求高，高塔施工控制、索塔混凝土耐久性、混凝土的泵送施工，鋼錨梁的加工與安裝精度以及超高大跨度上橫梁施工質(zhì)量等是索塔施工的關(guān)鍵問題。

該橋梁工程基于超高跨度和斜拉橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，需要在建設(shè)中特別關(guān)注梁高、跨越度大、構(gòu)件加工安裝高精度的特征，故不能只依靠傳統(tǒng)的工藝方法和技術(shù)手段進(jìn)行施工，應(yīng)注重強(qiáng)化BIM技術(shù)應(yīng)用，發(fā)揮各項(xiàng)功能，從而起到工程建設(shè)質(zhì)量提升的保障效果。首先，BIM技術(shù)具備管理模式優(yōu)化功能。技術(shù)集合了云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)、GPS等先進(jìn)的現(xiàn)代化技術(shù)，通過信息的全面感知、安全傳輸、融合處理和科學(xué)決策，以信息化帶動工業(yè)化，以工業(yè)化促進(jìn)信息化，逐漸推動工程項(xiàng)目建設(shè)從數(shù)字化向智能化發(fā)展，促進(jìn)集中式控制向分散式增強(qiáng)型控制的基本模式轉(zhuǎn)變。其次，BIM技術(shù)具備碰撞檢查、圖紙問題審查的功能。在建設(shè)中，可以實(shí)現(xiàn)多方施工圖會審，以三維模型為溝通媒介，業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工單位等各項(xiàng)目參與方，在施工圖會審過程中，對圖紙?jiān)O(shè)計(jì)問題進(jìn)行逐個評審并提出修改意見。最后，BIM技術(shù)具備質(zhì)量監(jiān)督、數(shù)字交底的功能。運(yùn)用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)建筑信息的共享和傳遞，促使技術(shù)人員對建筑信息做出正確理解和高效應(yīng)對，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化施工、數(shù)字化管理和數(shù)字化交付，從根本上改變從業(yè)人員僅依靠傳統(tǒng)圖紙進(jìn)行項(xiàng)目建設(shè)和運(yùn)營管理的工作方式，實(shí)現(xiàn)在建設(shè)項(xiàng)目全生命周期內(nèi)提高工作效率和質(zhì)量，減少錯誤和風(fēng)險的目標(biāo)。BIM管理體系完整模型如圖2所示。

2 BIM技術(shù)在公路橋梁施工中的應(yīng)用技術(shù)

（1） 可視化3D模型技術(shù)。BIM技術(shù)在應(yīng)用中是基于3D模型構(gòu)建技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)施工中全過程工程模擬。在該斜拉橋項(xiàng)目工程建設(shè)中，各項(xiàng)工程細(xì)節(jié)包括高塔施工、索塔混凝土施工、鋼錨梁加工安裝等，均可做到立體化、可視化和表達(dá)的展現(xiàn)，這有利于工程施工中細(xì)節(jié)問題的展現(xiàn)，并可以提升信息傳輸效率。BIM的3D化技術(shù)應(yīng)用，還可以應(yīng)用在圖紙會審上?；贐IM模型的三維可視化，圖紙中的設(shè)計(jì)問題可以更直觀地體現(xiàn)出來，可極大地提高溝通效率。

（2） 空間碰撞檢測技術(shù)?；贐IM技術(shù)的碰撞檢測功能，在斜拉橋案例工程的施工中，可以基于BIM技術(shù)的應(yīng)用及3D模型的構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)橋梁主體結(jié)構(gòu)和各構(gòu)件部分的碰撞檢測。碰撞檢測就是通過模型建設(shè)和模擬，對工程項(xiàng)目中各個結(jié)構(gòu)部分的碰撞沖突情況進(jìn)行模擬，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)和施工中的不良情況，有利于規(guī)避施工沖突，提升施工效率和質(zhì)量。

（3） 場地布設(shè)優(yōu)化技術(shù)。某斜拉橋項(xiàng)目建設(shè)中，為提升施工管理水平，滿足混凝土泵送、混凝土施工和大跨度橋梁建設(shè)需求，需要綜合利用BIM技術(shù)優(yōu)化場地布設(shè)工作。在具體操作中，利用BIM技術(shù)對場地的實(shí)際情況進(jìn)行模擬，幫助工作人員對場地情況進(jìn)行可視化、立體化的分析，及時掌握現(xiàn)場地形地質(zhì)和周邊環(huán)境的情況，為施工設(shè)計(jì)提供詳細(xì)的現(xiàn)場信息依據(jù)，保障設(shè)計(jì)方案的可行性與合理性。

（4） 施工方案模擬技術(shù)。某斜拉橋項(xiàng)目工程施工基于BIM技術(shù)的支持，能夠?qū)崿F(xiàn)可視化的方案模擬，有助于提升方案規(guī)劃質(zhì)量，提升施工效果。在具體的技術(shù)應(yīng)用中，可以通過三維動畫模擬的方式，對公路橋梁工程的施工方案進(jìn)行模擬，并對實(shí)際的施工操作提供正確指導(dǎo)，也可以引導(dǎo)現(xiàn)場施工人員直觀地理解施工要點(diǎn)和難點(diǎn)，促進(jìn)施工工藝的規(guī)范性開展，促進(jìn)整體施工效率的提升[2]。

3 BIM技術(shù)在公路橋梁施工中的應(yīng)用效果

（1） 實(shí)現(xiàn)了資源合理配置優(yōu)勢。在某斜拉橋項(xiàng)目中，合理應(yīng)用BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)資源的合理配置。因?yàn)锽IM技術(shù)在應(yīng)用中，先是在前期設(shè)計(jì)階段多方面地搜集重要的信息數(shù)據(jù)，通過二維轉(zhuǎn)換到三維立體模型，便于各部門對施工內(nèi)容、現(xiàn)場情況、參考數(shù)據(jù)等精準(zhǔn)化地分析，也影響著前期準(zhǔn)備工作的充分性及合理性。其次，引導(dǎo)各部門積極參與到各項(xiàng)工作環(huán)節(jié)中，結(jié)合具體的工作內(nèi)容深度分析，多角度地提出問題、分析問題，有效消除工程施工安全隱患及各類風(fēng)險，并對現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)模擬。在不同作業(yè)條件及要求下對資源合理高效地配置與應(yīng)用，既能提高資源利用率，又會在參數(shù)化模型下調(diào)整平面布置的標(biāo)準(zhǔn)性。最后，考慮各類資源的有限性，還需在場地空間布置方面進(jìn)行合理優(yōu)化，以節(jié)省資源推動工程項(xiàng)目順利施工。

（2） 管理綜合高效優(yōu)勢。在某斜拉橋項(xiàng)目施工階段應(yīng)用BIM技術(shù)，預(yù)期以實(shí)現(xiàn)具體信息數(shù)據(jù)的可靠性與完整性控制，對工程施工進(jìn)度、質(zhì)量、安全、成本等均有較大的影響。再加上精細(xì)化管理模式的全面實(shí)施，可進(jìn)行模擬化的設(shè)計(jì)與施工，造價工程師只需根據(jù)工程建設(shè)地區(qū)的計(jì)算規(guī)則準(zhǔn)確計(jì)算工程量?？稍诠こ套鳂I(yè)階段節(jié)省大量的精力、時間等，保證基礎(chǔ)條件充足的情況下有更多條件為現(xiàn)場施工安全管理奠定良好基礎(chǔ)。例如，在工程施工過程中對投資成本的嚴(yán)格監(jiān)管、對現(xiàn)場作業(yè)人員操作規(guī)范性的管理、材料質(zhì)量檢測等，均能保證工程綜合化管理的成效[3]。

4 BIM技術(shù)在公路橋梁施工中的應(yīng)用保障

4.1 培養(yǎng)技術(shù)人才豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)

對于某斜拉橋項(xiàng)目建設(shè)來說，管理人才的能力決定了建筑工程項(xiàng)目管理的實(shí)際效果，針對當(dāng)前推廣的BIM管理理念，要求管理人員必須具備BIM專業(yè)技術(shù)，能夠知曉并熟練運(yùn)用相關(guān)知識；與此同時還需要管理人員具備豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。通過分析當(dāng)前建筑工程管理中，BIM管理理念運(yùn)用效果不理想的情況可以發(fā)現(xiàn)，多數(shù)管理人員缺乏相應(yīng)的專業(yè)知識和專業(yè)技術(shù)。因此，在管理人員開展內(nèi)部培訓(xùn)的過程中，應(yīng)當(dāng)針對每個管理人員的基礎(chǔ)知識差異性，制定針對性學(xué)習(xí)計(jì)劃和學(xué)習(xí)方案。學(xué)習(xí)計(jì)劃既要包括學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)目標(biāo)，通過開展必要的課程培訓(xùn)使管理人員掌握必要的基礎(chǔ)知識，進(jìn)而提高BIM管理實(shí)踐和應(yīng)用能力。當(dāng)管理人員掌握必要的基礎(chǔ)知識之后，還需要進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)踐訓(xùn)練，其目的是進(jìn)一步深化管理人員對于有關(guān)知識的掌握，鼓勵員工在建筑項(xiàng)目工程管理中積極落實(shí)BIM管理理念，激發(fā)他們創(chuàng)新的主動性和積極性。

4.2 完善數(shù)據(jù)平臺促進(jìn)信息共享

建立完善的數(shù)據(jù)共享平臺，是促進(jìn)BIM技術(shù)在某斜拉橋項(xiàng)目施工管理中應(yīng)用的重要保障。只有建立完善的數(shù)據(jù)共享平臺，才能夠使管理人員在施工時對公路橋梁工程項(xiàng)目信息進(jìn)行及時、準(zhǔn)確了解和掌握，進(jìn)而能夠提升公路橋梁施工管理的效率。同時，為了保障數(shù)據(jù)共享平臺可以正常運(yùn)行，需要將各部門之間的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，建立有效的溝通渠道，從而保證各部門之間可以進(jìn)行順暢、高效的溝通。建立完善的數(shù)據(jù)共享平臺需要充分利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在平臺中可以將各個部門的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，形成統(tǒng)一化的管理系統(tǒng)。

4.3 完善基于BIM技術(shù)的管理保障機(jī)制

在某斜拉橋項(xiàng)目建設(shè)中，對于BIM技術(shù)的應(yīng)用，應(yīng)做好保障機(jī)制的建設(shè)，通過深化BIM技術(shù)應(yīng)用與施工管理的緊密銜接，提升建筑工程施工管理工作的質(zhì)量，這是充分發(fā)揮BIM技術(shù)優(yōu)勢的關(guān)鍵。例如，在工程項(xiàng)目的初期建設(shè)階段，相關(guān)人員和單位應(yīng)注重依托工程建設(shè)的具體要求和圖紙規(guī)劃，對工程管理標(biāo)準(zhǔn)、施工規(guī)范和技術(shù)應(yīng)用要求進(jìn)行細(xì)化。過程中為提升細(xì)化成果，可以強(qiáng)化BIM技術(shù)的應(yīng)用，即以BIM技術(shù)為核心建設(shè)BIM技術(shù)應(yīng)用小組和管理體系，強(qiáng)化技術(shù)應(yīng)用過程中的規(guī)范要求，做到依托BIM專業(yè)管理體系和技術(shù)的信息化動態(tài)監(jiān)管，有效分析現(xiàn)場施工問題和不足。過程中還應(yīng)注重強(qiáng)化BIM技術(shù)的數(shù)據(jù)反饋，要求相關(guān)管理人員和技術(shù)人員通過各項(xiàng)設(shè)備做好現(xiàn)場數(shù)據(jù)參數(shù)的采錄，并與BIM數(shù)據(jù)信息進(jìn)行對比，提升技術(shù)模型和BIM技術(shù)應(yīng)用可靠性。一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)誤差，應(yīng)做好數(shù)據(jù)誤差勘誤和問題及時糾正，保障施工作業(yè)可以按照規(guī)定周期逐步推行。

4.4 完善工程項(xiàng)目信息管理系統(tǒng)

在某斜拉橋項(xiàng)目建設(shè)中，工程項(xiàng)目信息管理系統(tǒng)能夠?qū)こ添?xiàng)目信息進(jìn)行有效收集，從而對施工建設(shè)情況進(jìn)行實(shí)時掌控，為后續(xù)的施工工作提供科學(xué)有效的參考依據(jù)。為了提高公路橋梁工程項(xiàng)目信息管理系統(tǒng)的應(yīng)用效果，需要不斷完善相關(guān)的制度，通過建立相應(yīng)的獎勵機(jī)制來提升工作人員對該系統(tǒng)的重視程度。在施工建設(shè)過程中，工作人員需要及時與施工現(xiàn)場進(jìn)行溝通與聯(lián)系，通過采用BIM技術(shù)可以構(gòu)建一個三維模型，并對他進(jìn)行分析和處理。在模型中可以直接查看整個工程項(xiàng)目的施工進(jìn)度和質(zhì)量，并可以將他與其他信息進(jìn)行有效融合，有效提升公路橋梁工程項(xiàng)目的管理水平，促進(jìn)公路橋梁工程建設(shè)的順利進(jìn)行[4]。

5 結(jié)語

BIM技術(shù)具有客觀真實(shí)性、高度集成性、準(zhǔn)確無誤性、實(shí)效性與決策性等五大特征，能夠在斜拉橋項(xiàng)目建設(shè)中，發(fā)揮重要的技術(shù)引領(lǐng)作用。后續(xù)加強(qiáng)對BIM技術(shù)的思考和利用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，以下三點(diǎn)建議對類似橋梁施工中BIM技術(shù)的應(yīng)用有一定的指導(dǎo)意義。

（1） 促進(jìn)實(shí)現(xiàn)多方協(xié)作。在公路橋梁工程的施工建造過程中，因涉及內(nèi)容廣泛，需要多個部門之間共同協(xié)作來完成任務(wù)。BIM技術(shù)的推廣和應(yīng)用，可以利用統(tǒng)一的平臺對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行使用和互通，保障路橋工程可以使用科學(xué)的數(shù)據(jù)進(jìn)行施工，并可以對收集的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，促進(jìn)各部門之間的協(xié)同合作。

（2） 不斷優(yōu)化施工管理。利用BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)可視化施工過程的模擬分析，方便改進(jìn)和指導(dǎo)施工過程，工作人員可以有效掌握施工技術(shù)、具體的操作流程等。使路橋工程的施工管理模式由被動逐漸向主動轉(zhuǎn)變，最終有效減少安全事故的發(fā)生。

（3） 培養(yǎng)工程技術(shù)與BIM技術(shù)都精通的人才。通過企業(yè)內(nèi)部人才培養(yǎng)計(jì)劃，鍛煉培養(yǎng)出具有實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)又能掌握BIM技術(shù)的人才。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉超超.BIM技術(shù)在公路橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2023（20）：117-119.

[2] 楊曉劍.BIM技術(shù)在公路橋梁施工管理中的應(yīng)用[J].智能建筑與智慧城市，2023（2）：163-165.

[3] 江昊.BIM技術(shù)在公路橋梁施工中的應(yīng)用技術(shù)[J].四川建筑，2022，42（2）：127-128.

[4] 邢寶亮，田海燕.BIM技術(shù)在公路橋梁施工中的應(yīng)用[J].中國公路，2021（24）：104-105.

[作者簡介]曾鵬（1991—），男，武漢人，碩士，工程師，研究方向：路橋。