BIM技术在桥梁施工中的应用浅析

刘凯山

摘 要：随着信息技术的更新和发展，很大程度上促进了BIM技术发展进步，在工程建设等领域应用越来越广泛，能够发挥重要价值和作用。BIM技术主要是以信息技术为基础，将工程项目全寿命周期中每个阶段的信息进行集中而构建起的一个三维信息模型，提高在工程项目各个环节控制和掌控方面有效性，更好地满足工程项目施工质量和效率提升需要。当前我国在BIM技术方面应用主要集中在工业建筑、民用建筑等领域，桥梁施工中BIM技术还处于初期发展阶段，施工经验不足，必须要对此展开研究和分析，提高BIM技术在桥梁施工中的应用有效性。

关键词：BIM技术;桥梁施工;应用

BIM技术作为新一代设计技术，融入了全新的设计理念，具有传统设计无以轮比的应用优势。BIM技术能够对施工顺序进行演示，对于关键节点更能够引起参与方的重视，以便高质量的完成关键节点的施工，提供工程整体质量。另外，桥梁工程施工的时间也需要进行科学的安排而通过BIM技术能够对施工进度进行最大程度的仿真，对于施工中存在的难题和挑战制定解决预案，制定科学合理的施工方案，安排工期，高效率、高质量的完成桥梁施工工作。在BIM模型中完善的保留竣工图纸则是出于后续工作的考虑，有了竣工图纸在进行后续养护工作时能够更加便利和高效。BIM技术正在不断发挥着自己的优势，提升了桥梁工程施工的质量。

一、BIM技术简介

BIM技术的概念包括数据、过程、共享与管理四方面。BIM包括数据集成技术与软件户操作技术。数据集成即将不同来源格式的数据在逻辑上有机集中，为企业提供全面数据共享。BIM能实现建筑数据的集成，互操作技术指使得分布应用设备通过相关信息数字交换协调工作，达到共同的目标技术。

BIM技术应用到建造中首先应建立不同阶段间的信息交流标准，技术规范施工动作原则，BIM标准建立是建筑信息化的体现，为BIM技术应用提供了保障。BIM技术的可视、协调、模拟与信息集成功能是检验BIM技术的核心标准。传统的CAD图纸依赖人脑几何处理构建建筑实体形象，建筑实体不太大的情况下可用人脑形成建筑物轮廓。BIM模型看到实体，节省了通过大脑构建模型的过程。模型构建更加真实，形象。决策阶段用模型可代替效果图，在设计阶段通过模型可直观展示设计意图，在招投标阶段，可利用可视化与业主沟通施工方案，在施工阶段，可清晰分解施工流程。VR技术的快速发展为BIM模型可视化带来了新的动力。

信息集成是使用相关多元信息有机融合优化使用的理念，BIM技术是建筑信息化发展的趋势。以往建筑业信息采集方式单一，桥梁隧道项目中信息量较大，整体提取有效信息工作繁杂，BIM技术解决了信息的集成与处理问题。BIM软件信息交流标准实现数据分类识别，帮助项目各主体单位获取所需信息。

桥梁工程是综合性、技术经济与艺术统一的工程，协调施工顺利开展是施工及设计单位的工作重点内容。突发问题开展协调分为事前、事中与事后三个阶段。施工企业往往事后解决，造成巨大的损失。BIM技术可在建筑信息模型中分析施工中的安全隐患，及时发现协调问题。模拟是BIM技术最具应用价值的功能。其模拟建筑在实际环境中的操作，验证某项活动的实施性能。通过模拟展示施工详细过程，提高施工的科学性。模拟分析在设计中广泛应用，可实现专业领域的探索。

二、BIM技术在桥梁施工中的应用

某桥全长240m，主跨长136m，边跨长度分别为43m和79m，属独塔双锁式斜拉桥。该大桥主梁为双箱梁变截面，右幅梁宽呈线性变化而左幅梁宽不变，桥面标宽37m，变宽主梁范围是37～48.89m，梁高3.9m。主跨跨越10股铁路线，具体分为21个节段，0#和1#节段为塔梁固结段，主跨MB2#至MB16#段使用悬臂挂篮浇筑，其余节段使用支架浇筑。

（一）基于BIM模型技术的碰撞检查及深化设计

BIM碰撞检查工作流程如图1所示。

通过建立BIM模型，进行整体线路碰撞检查、结构碰撞检查、钢筋构造碰撞检查、预应力筋与钢筋碰撞检查、关键施工工艺仿真模拟等工作。设计图纸中的一些“错、漏、碰、缺”也可通过三维建模发现出来，及时反馈设计可以减少工程变更。

根据创建的各BIM模型，进行碰撞检测，并利用三维模型进行图纸深化设计，提前发现问题，提高工程质量，保障项目工期。其具体深化设计如下：利用BIM技術可以对桥梁工程的施工阶段进行优化，主要针对的方面就是桥梁设计的复杂性、多种类多数量的预制构件等，提高设计方案的可行性以及施工效率和管理水平。首先，是施工工序的优化，施工人员可以利用BIM技术将整个施工过程模拟出来，加强对施工结构、构件布置、施工程序的认知，分析其中合理与不合理的地方并进行调整，能够推动桥梁施工阶段的顺利进行，在另一方面也能够保障施工质量。其次，是施工进度的优化。三维模型是以时间作为基础行为维度对工程施工进行科学的规划和集成并模拟施工的进度，另外还可以与施工现场的状况想结合，从而根据情况对施工进度做出科学的调整和改进，以达到最优的施工效果。最后，是优化施工管理。随着时代的发展传统的管理思想已经不适应现如今的施工管理，应该更加主动的参与管理以降低施工过程中出现问题的概率，简化施工现场，让管理人员能够更加科学的进行管理工作和指导，做到化繁为简，实现高质量的管理

（二）基于BIM的施工现场布置

通过BIM施工技术对施工现场进行模拟、部署，呈现出三维的总施工模型，也可结合时间属性与3D现场模型来实现4D方式的动态管理。以施工材料、施工设备等的统筹管理为例，对施工现场进行布置。施工材料的进场顺序和堆放位置可决定后续施工材料及施工设备的运输效率，当施工材料不足时，会引起窝工问题，现场施工材料过多时，又会给施工带来诸多不便，增加了施工成本。BIM技术可有效结合现场施工材料、施工设备及施工进度情况，实现施工全过程的统一部署，对施工现场的材料数量、堆放位置和施工设备等进行有效管理，在提高了施工效率的同时也节约了施工成本。BIM施工现场布置模拟如图2所示。

（三）从多个角度展开协同合作

依照该桥梁施工项目分析，BIM技术的使用能够实现多角度协同合作，促进桥梁施工效率的提升。一方面，BIM技术在实际应用中能够加强各参与方合作，以往各个参与方之间缺乏有效沟通，增大项目施工难度。BIM技术的使用，能够实现对参与单位的统一管理，促进参与方的合作和沟通。比如施工单位将所需要的建筑材料信息输入至项目管理平台，供应单位结合自身权限获取相关信息，将材料运送至指定地点，避免因为沟通问题延误时间，加快施工进度。另外，BIM技术的应用还能够加强工作团队内部合作，比如在设计方案优化方面，利用BIM技术共享谁模型，设计人员采取分享设计方式，当其他人的设计与自己发生冲突，及时交流调整，提高设计效率。

（四）三维技术交底

在传统的施工图纸中，往往过多的数字、线条、图形等，过于的繁杂，一方面设计人员无法将所有的信息都通过标注反映出来，另一方面受到图纸维度的限制，很多信息极易成为隐性的信息。在软件中进行建模，可以实现三维图形的构建，参数、样式、外观等一目了然，既利于修改，也能够使不同层次的技术、施工人员看得清、看得懂，这就展现了三维技术的作用。此外，三维技术构建的模型，也能够在软件中模拟出不同的场景，来评估其中的科学性和合理性，也能够审视其中的安全性。三维构图将工程的不同阶段进行细化，根据工程的进度，来调取对应的数据，并根据的要求，选择对应的施工技术和材料，同时，也能够将三维转化为形象、生动的动画，快速的将设计师的想法表达出来，也利于施工现场的沟通与协调。

第一，拼装平台搭设。在实际的施工过程中，钢围堰往往通过分块设计和制造，再进行组装和使用。那么这就对钢围堰的质量提出了很高的要求，钻孔平台要确保桩基施工，拆除后就需要在拼装平台上进行围堰的组装，拼装平台采用在cp630mm钢管桩与cp2900mm钢护筒之间设置双槽20b水平横梁的形式。

第二，信息管理系统。基于BIM技术的桥梁工程运行信息管理系统不仅可以对信息进行采集、分类、存储、提取、管理和可視化，还可以根据需要上传，修改和删除信息。为进一步确保桥梁工程运行信息的更新和更换，提高信息管理效率，为桥梁工程运营管理人员提供更及时，更具参考价值的信息。

（五）施工过程管理

施工实施阶段指工程开工至竣工全过程，此阶段主要任务是协调各方在指定时间履行合同约定全部施工作业内容。精细化与信息化管理是国内施工行业的发展趋势。利用施工准备阶段完成施工作业模型，结合BIM管理软件，合理规划施工进程，有利于降低施工风险，解决工程中存在的协调问题。按前期优化后施工方案对比现场情况，控制施工进度及造价。施工管理人员能更加及时注意到质量安全问题。

进度管理是工程施工管理中的重要内容，BIM技术进度计划是在三维建筑信息模型的基础上附加时间维度，与实际施工进度对比，研究解决存在的实际问题以缩减工期。BIM技术施工进度计划结合了甘特图与建筑信息模型优势，施工管理者利用图形，动画等表示实际进度与计划进度差异。可提高施工进度控制效率。编制BIM软件进度计划时应注意WBS程度及前后链接关系。

BIM技术在工程计量中的应用可大大提升工作效率。以往桥梁工程计量统计中，工程造价以Excel文档形式保存使得数据孤立存在，为后期结算造成了困难。BIM数据库覆盖项目生命周期内所有数据，利用BIM在工程量统计建立建筑信息模型中材料与价格的链接，减少很多人工消耗。桥梁工程中水上作业与平台作业较多，不同项目安全控制点不同。应用BIM技术进行安全管理中，应注意加强管控重大危险源。可利用BIM技术建立事先预警机制，利用BIM施工工艺模拟视频进行交底，对重点部位加强施工现场管理。

（六）数字化施工分析

基于桥梁工程施工阶段来说，将BIM技术运用到此阶段，能够借助信息化平台实现对各构件信息的全面整合。与此同时，通过发挥BIM技术可视化建模的优势，能够对桥梁工程施工环境做出全程模拟，包括施工区域地形地貌，工程地质情况等。通过BIM技术模拟施工环境，有助于施工单位及时了解施工情况，能够在施工前对工程中可能存在的问题进行分析，实现桥梁工程数字化建设。此外，施工单位通过BIM模型的动态形式，能够将施工阶段相关数据信息直观的呈现给施工单位，这在一定程度上提高了施工单位对整个工程建设的掌握，能够更好的利用施工材料与资金，并且对于提高工程的质量发挥着重要的作用。

三、结束语

综上所述，随着我国桥梁工程不断规模化发展，由于桥梁工程的复杂性，对于施工技术要求相对较高。而传统的施工技术已经无法满足当前桥梁工程发展的需要。BIM技术凭借自身强大的应用优势，在桥梁工程施工阶段的运用发挥着重要作用，为施工单位对于工程管理提供了重要的技术保障，不但有助于降低企业的成本，而且极大的提高了桥梁工程的施工水平，进而全面提高了桥梁工程整体建设质量。

参考文献：

[1]高晶晶，邹俊桢，张金钥.BIM技术在桥梁施工中的应用[J].西部交通科技，2016（01）：57-61.

[2]高云.BIM技术在桥梁施工中的应用分析[J].江西建材，2016（16）：174+179.

[3]陈亮.基于BIM技术的桥梁施工技术思路与实践[J].建筑技术开发，2017，44（04）：79-80.

[4]刘军，邓光裕.BIM技术在桥梁施工中的应用分析[J].交通世界，2017（33）：104-105.

[5]刘运民.BIM技术在桥梁施工中的应用[J].智能城市，2018，4（21）：54-55.