BIM技术在高架桥工程施工中的应用

谭月

（江西省公路桥梁工程有限公司，江西 南昌 330006）

0 引言

在道路系统中高架桥所占比例逐渐增加的背景下，很多高架桥工程建设面临工期紧、任务重的难题，研究新技术在高架桥工程建设中的应用对加快高架桥施工效率和提高施工质量都有重要作用。BIM技术，即建筑信息模型，其在建筑领域得到了广泛应用，在高架桥工程中的应用还相对较少。因此，有必要深入探究高架桥工程中BIM技术的具体应用，以此充分发挥BIM技术作用与优势，解决高架桥施工难题，提高施工技术水平。

1 工程概况

某高架桥总长11km左右，共73联，上部结构以钢结构为主，均采用预制安装的方法；标准段结构类型为连续箱梁，桥面采用现场浇筑法施工而成，宽度为26m。墩柱主要为柱式墩，承台为整体式，数量为481个；承台下部是桩基础，1个承台对应4～8根桩基础，其直径在1.0～2.5m范围内，总桩数为2288根，均采用钻孔灌注桩。

2 施工难点

2.1 工期紧张且业主要求很高

该工程施工需要投入大量人力物力，需要利用很多技术装备，属于特大工程。另外，业主提出了很高的要求，工期紧张，只有24个月。沿线范围内的地质情况较为复杂，需进行多次补充勘探，导致设计变更次数很多。怎样在这么短的施工工期之内尽可能减少设计变更，对施工方而言是一个很大的难题。

2.2 工程量较大且计算较为复杂

该工程的规模十分庞大，无论是墩柱还是箱梁都采用异常结构形式，而且现浇箱梁采用的是预应力结构，其钢筋配置比较复杂。如果采用传统计算方式对钢筋工程量进行计算，则计算人员必定会面临十分繁琐的工作。而对工程量的计算会对工程建设投资造成很大影响，也会关系到进度计划制订及各类资源的进场。因此，在工期紧张和业主压力巨大的情况，如何快速且准确的完成工程量计算也是十分重要的[1]。

2.3 道口数量众多，箱梁安装困难

该高架和地面道路之间的交叉口数量很多，为避免对地面交通组织造成太大影响，高架桥优先考虑了预制钢箱梁。采用起吊设备按照既定的节段顺序进行架设，在检查确认无误后，通过现场焊接形成一个整体。该高架的钢箱梁不仅宽度很大，而且宽度有一定变化，大型吊装机械很难操作，增加施工难度。为避免对交通造成太大的影响，需要以最快的速度进行箱梁施工，为此应及时供应。

鉴于上述难点，决定引入BIM技术为施工提供必要的辅助。现在的BIM软件类型有很多，通过分析和对比，在建模与分析过程中主要采用Autodesk Revit，而在施工过程中主要利用以BIM为基础的技术，实现三维可视化、各作业协同和检测协调，进而在保证质量的同时，减少成本和缩短工期。

3 BIM技术应用

3.1 三维建模

如今，BIM得到了快速发展，这使得很多工程师不必局限于二维视图，借助信息建模技术即可建立三维模型，通过对这一模型的使用能为施工提供更好的指导。在过去，桥梁施工图仅仅是一个平面，包含点、线、面三个组成部分，几何元素十分单一，无法正确且快速对桥梁空间及内部构造予以反映。而建立BIM模型后，无论是表观材质、构件类型及尺寸，还是位置关系，都能在模型当中得到直接反映，此时通过对这些信息的利用，即可开展各种分析，实现对BIM技术的高效应用。

在该高架的施工准备工作中，以设计单位提供的二维图纸为依据，由专业技术人员借助软件进行BIM模型构建。该模型基本上包含了该高架全部参数，包括钻孔桩的桩径、箱梁材质、构件提供厂家。如果由于设计变更使参数发生变化，通过模型即可对其它相关参数进行修改，十分方便和快捷[2]。

3.2 图纸输出

目前，设计单位所提交的成果仍然是CAD图纸，这是现场施工最重要的依据。然而，建筑业的不断发展，出现了很多异形构件，这些构件采用传统图纸很难实现准确定位。另外，通常只有在不同方向总体来看，才能确定构件所在位置和具体的空间位置关系，这会使施工人员十分费力。但在采用BIM进行三维模型的构建后，则可以十分直观且清晰的表达出所有异形构件，这是二维图纸根本无法做到的。该高架借助软件实现自动出图，采用对模型进行剖切的方法得到二维图纸。然而，由于该图纸没有得到设计部门的盖章，所以不可作为施工依据，仅可以在项目部中使用。通过对这些图纸的应用为施工提供辅助，能让施工人员更好的掌握设计意图，省去用于识图的时间，进而为施工提供更多以前无法提供的指导[3]。

3.3 工程计量

在过去，工程量主要采用人工根据二维图纸通过计算得出，虽然也会用到一些软件，但效率依然低下，容易出错，对预算编制及成本控制都会造成很大影响。而在进入到当前这个3D时代后，借助BIM模型即可对数据信息进行高度整合，采用软件生成不同的统计表。另外，如果工程发生较大变更，采用模型得出的工程量亦可完成自动更新。借助BIM技术可以对任何一种构件对应的工程量进行分析和统计，能有效减少人工操作产生的误差，实现对材料采购及进场的合理安排，进而降低成本和缩短工期。该项目部借助软件构建了一个包含所有构件类型的钢筋模型，采用这一模型能导出任何一根钢筋的信息，包括钢筋的型号、直径、长度与弯曲角度等。在这一功能的支持下，成本部门顺利完成了预算编制及竣工结算，实现了对工程投资的有效控制，效果十分明显[4]。

3.4 以BIM为基础的预制构件安装及采购

该高架桥所有道口均为钢结构箱梁，在预制厂采购后运输到现场进行吊装和焊接。在过去，预制构件都由厂家以图纸为依据制作，这些构件在运输到现场后经常会产生无法安装的情况。另外，该高架所用钢箱梁的宽度和跨度都很大，需通过拼装焊接完成施工。如果现场无法安装到位，将严重影响工期，并造成无法预估的损失。对此，为避免对施工进度与质量造成影响，采用BIM技术，最大限度利用模型所包含的各类信息，使预制厂商和信息库之间能够实现信息共享。这样一来，对预制厂商而言，可以直观了解各类构件的信息，包括尺寸大小、材质和强度等。在此基础上，借助电子商务技术，还能在网上对各类构件进行采购。比如，在对预制钢箱梁进行采购的过程中，可直接给厂商发送模型，厂商以模型为依据进行生产。在材料采购时将BIM技术和电子商务充分结合到一起，能节省大量的时间和精力，效果十分显著[5]。

3.5 施工模拟

借助软件建成的模型是三维的，若再增加时间维度，则能实现对施工过程的四维模拟。该模拟和不同的时间节点一一对应，工程师可以对施工进度情况和模型进行对比，以此发现偏差，并立即采取措施处理。

4 结语

综上所述，该高架工程尝试性在施工中应用BIM技术，借助计算机软件进行三维模型构建，对整个工程实施过程开展各类分析，包括可视化分析、进度分析、施工模拟分析和碰撞分析，以此实现对施工方案的有效优化，在保证质量的基础上，缩短工期并降低成本。