BIM技术在桥梁施工进度管理中的应用

尹哲颖

(天津市公路工程设计研究院 天津300170)

随着计算机技术的发展，新兴技术不断涌现，建筑行业也出现了很多新技术，BIM 就是其中的一种。BIM 技术改进了传统的建筑施工技术，提高了建筑行业的生产效率，是建筑行业未来的发展方向。本文通过研究现有桥梁施工技术现状，探讨BIM 技术在桥梁施工进度管理中的应用场景和实施技术[1]。

1 桥梁施工特点

1.1 工程环境复杂

桥梁工程通常建造在工程环境比较复杂的情况，这导致了施工环境的困难性和多样性。施工受地质条件限制明显，在结构、构造和施工方案等方面不同。由于直接暴露在自然环境下，承受不可抗力的影响明显，施工进度更难以控制。

1.2 施工周期长

桥梁工程属于重要工程，桥梁一般体量庞大，其建设会消耗大量的人力、物力和财力。桥梁工程各工序之间联系紧密，受施工流程制约，各工种必须按施工顺序展开，导致桥梁施工时间长。

1.3 组织协调难度大

桥梁工程施工涉及多专业和多工种，综合了各个学科的专业知识。协调施工作业不仅在企业内部，更涉及到企业外部的配套企业，导致各个企业在不同时期施工和现场交叉施工。这些无疑进一步增加桥梁工程施工过程中错综复杂的关系。

2 桥梁BIM技术的特点

现有传统的技术手段很难解决以上难题，需要新技术的研发。正是因为桥梁工程的复杂性和各专业交叉等特点，同时为保证桥梁工程的安全性，对桥梁工程精细化管理提出了更高要求。BIM 技术作为一种全新的理念和技术，为桥梁工程施工技术和管理技术的高要求提供比较完善的解决方案。BIM 结合桥梁工程具有以下特点。

2.1 三维可视化

传统的桥梁施工方案基于二维CAD 图纸，不直观、不形象，无法以实体的形象展示出来，易造成审图错误。桥梁BIM 技术为桥梁施工方案的制订提供了可视化的思路，将以往二维图纸形式转变成一种三维立体实物图，直接呈现在人们面前，有效地提高效果图互动性和反馈性的可视效果，促进项目协同合作和讨论。

2.2 参数化建模

以三维的形式制作桥梁各部分构件，设置各尺寸参数，以参数化形式驱动各部分大小，实现一模多用，减少重复工作量。通过项目的积累，桥梁族库也会逐步扩充，实现BIM 桥梁项目效率的逐步提高。

2.3 协同性

BIM 技术能贯穿整个项目的设计、施工、运营等环节，以此实现项目的一体化管理，BIM 技术的核心是通过计算机三维模型构建的数据库，提供具体的建筑设计信息。在桥梁施工过程中，各部门协同是非常重要的。通过BIM 可以搭建协同平台，各部分负责人在施工过程中遇到问题可以直接在协同平台上进行协调解决，避免了交流困难，对已有问题及时沟通解决，推动项目施工进程。

2.4 数据性

BIM 模型能够存储建筑信息，让信息与建筑模型结合起来，实现建筑模型传递信息功能。同时随着建筑模型在全寿命周期各过程中的协同利用，信息量逐步累加和完善。工程人员则可在第一时间内获得输出报表等数据，做好以后的技术交底以及施工管理等工作。

2.5 可出图性

在BIM 环境中，根据三维模型生成施工图，比较方便而且直观。由于在三维环境下直接出图，减少了在二维环境下出图建筑物各尺寸不协调的失误。

3 桥梁BIM精细化建模

高质量的桥梁BIM 模型是桥梁全寿命周期管理的基础，模型的建立为后续各阶段的管理奠定了基础。桥梁建模包括上部结构、下部结构、支座系统、附属设施等。

不同阶段的BIM 模型有着不同的深度要求，一个桥梁工程从概念规划设计到施工竣工完成对模型的精细要求不同[2]。在BIM 中通常用LOD 来表述模型的完整程度，如表1 所示。

表1 LOD定义Tab.1 LOD definition

图1 桥台BIM模型Fig.1 BIM model of abutment

图2 桥墩BIM模型Fig.2 BIM model of pier

总的来说，桥梁BIM 模型是进行BIM 桥梁技术全过程管理的基本元素和载体。实现桥梁施工进度管理必须以精细化的BIM 模型为依托，并且根据项目管理进度各个阶段来创建精细化模型，同时根据模型对设计图纸中不尽合理之处进行优化，确定最合适的施工方案。在保证施工图纸与模型完全一致的基础上，关联全部的施工信息。根据桥梁工程各个部分的划分，模型建立至梁、桥台、桩基和钢筋等级别，进一步可以建立辅助设施、施工设施和现场管理模型。通过真实的三维立体模型能清楚地看到工程占地情况及工程结构，并且根据模型优化施工现场的场地布置图，准确地完成施工现场的布置，达到节约施工时间，提高施工效率的效果。图1 至图4 是某项目的一些模型。

图3 钢筋BIM模型Fig.3 BIM model of reinforcement

图4 桥梁整体图Fig.4 Overall drawing of bridge

4 BIM在桥梁施工进度管理中的优势

在传统的施工进度管理中，施工单位根据图纸会审结果编制施工进度计划，然后施工总承包单位将计划进一步下达给分包单位。如果在施工过程中遇到工程变更，调整进度计划，一般采用横道图法和网络图法。这种传统方式无法及时发现施工过程中存在的潜在问题及施工后跟踪分析困难，缺乏整体协调性，调整困难且时间周期长，耽误施工进度[3]。

BIM 在整个施工进度管理过程中有很大的优势。使用BIM 技术，项目建设的整个过程都是在三维环境下进行的，都是可视化的。项目建设者不仅可以在三维环境下观测到项目的各个部分，还能根据模型自动生成所需劳动力和各种明细表等。利用BIM技术将各项施工工序直观地展示出来，实施碰撞检测后，模拟各个施工方案，为实际的施工、管理提供参考及依据。这种在设计、施工、运营等阶段项目建设过程的可视化有独到的优势。

BIM 技术改变了传统的桥梁施工的二维平面管理形式，运用4D 的形式，把施工过程中所用到的人工成本、原材料以及设备成本等动态展现出来。这种施工过程中的信息集成化，为项目中各个利益相关方提供了交流平台，便于实现各个部门协同工作。BIM技术极大优化了原有的施工流程，提高了进度管理水平。主要体现在把当前施工进度计划和施工时间与空间模型融合，实现实时检查核验，并且基于三维立体模型对施工过程中施工技术重点和难点进行提前模拟，及时发现施工过程中可能存在的问题及控制重难点。在此基础上做好桥梁施工过程中的预防及优化措施，做好施工质量控制和进度控制，提高桥梁质量和降低成本。

此外，BIM 技术的三维模型是立体的、可观的，对于模拟中存在的问题，能够及时发现，方便了各部门之间的交流，减少了麻烦。

5 BIM 技术在桥梁施工进度管理中的具体实现

将以上建立的BIM 模型导入到Naviworks 当中，并将时间维度与三维模型关联起来，形成4D 模型用以模拟施工进度。关联时间信息主要依靠Navisworks 中的Timeliner 功能，可以手动输入项目进度信息，导入外部建立的进度计划。由于在大型建设项目中手动输入信息较多，一般选用Project 建立项目进度计划并导入，并且将三维模型与项目进度计划关联，最终形成BIM 计划模型。进行模拟项目的施工过程，并检验工程进展动态。

通过对各种工作的不同颜色显示，计划任一天的工作内容，利于管理者提前对后期工作开展合理规划。在BIM 模型基础上，其他软件能够反应不同时间阶段建设项目的施工状况并且通过对比发现施工过程中存在的计划偏差，并调整后续工作和施工计划，对于项目按期完成有重要意义。BIM 技术施工进度管理对工程的施工质量也有益处，确保施工项目按设计完成，调整偏差。若有不一致的地方，可以立即发现施工偏差出现的原因，并且采取相应的纠偏措施和预防措施，将损失降到最低。BIM 技术通过多种施工方案对比分析，比较方案的优劣程度，选出最佳方案。可以提取项目相应阶段的明细表，获取一定时间内人力、材料和机械使用情况，从而提前做出合理规划。

6 结 论

本文通过对当前BIM 应用现状的了解，得出BIM 在桥梁进度管理过程中的应用流程和具体实现，并通过实际案例的对比分析，表明BIM 技术能够显著改善施工管理，优化施工过程，提高施工进度和质量，经济效益显著。