BIM技术的铁路桥梁施工管理及应用

刘家富

(北京铁研建设监理有限责任公司，北京 102600)

1 BIM技术相关概述

1)可视化。BIM技术可视化特点主要表现为其能够实现三维化输出，将复杂的工程图纸统一表达，可以更加直观且准确地将工程项目构造以及形态信息有效表达出来，不仅能够节约人工成本，而且能在很大程度上提高工程项目信息准确性，对于整个工程项目质量与建设效率提升都起到一定的促进效果[1]。

2)模拟性。BIM技术在应用过程中还能在三维的角度对整个工程项目建设情况进行模拟，同时模拟施工进度计划、施工过程，还能借助模型计算工程的施工成本、工程量以及对项目进入运营以及保修等多个阶段进行模拟，从而更好地把握整个工程实施情况，做好质量控制与管理[2]。

3)优化性。BIM技术在应用过程中能将整个工程构建出相应的三维建筑信息模型，同时对混凝土构件的各种预埋件设计展开碰撞检查，这样能让整个工程设计达到最优。此外，BIM技术在使用过程中能有效解决铁路桥梁工程设计过程中有可能出现的构筑物侵入限等问题。

4)可出图性。考虑到实际工程之中不同参建方对工程项目信息有不一样的需求，在应用BIM技术后可借助于三维信息模型来帮助各个参建方获得自己需要的信息，从而提升整个项目建设的准确性。

2 铁路桥梁施工质量影响因素

2.1 施工规划

在规划过程中，若对施工材料性能以及参数没有形成良好把握会出现细节失误；此外，假设在施工规划过程中，没有事先规划施工环节衔接以及具体问题处理措施，整个施工进度、质量控制效果也会受到影响。简而言之，施工规划不仅会直接影响施工效率，而且会对施工质量造成显著影响，所以在铁路桥梁施工管理时要做好施工规划，合理规划整个工程量、工程难度。

2.2 施工验收与评价

在铁路桥梁施工管理过程中，施工验收与评价也是对管理质量造成影响的重要部分，在工程质量控制过程中，为了发挥出施工验收以及质量评价的价值，通常需要构建完整的评价体系，而且必须明确其中的评价项目，细化评价指标，这样才能保证验收质量，从而最大程度保障铁路桥梁工程施工管理效率和质量。

3 BIM技术在铁路桥梁工程钢梁制造及建设管理中的应用

3.1 在钢梁制造中的应用

1)杆件管理。在铁路桥梁施工过程中，应用BIM技术通常需要构建出相应的模型，而模型之中的杆件管理则可以借助条形码技术来管理整个生命周期，具体而言从出厂开始整个钢构件都有其专属的标识条形码，其与BIM模型形成一一对应的关系，在这一过程中施工相关人员在管理时可直接借助条形码扫描来获得杆件信息，包括时间、位置、技术参数、施工要求等，这样就能准确判断出杆件能否满足拼装施工要求，然后强化杆件管理。

2)板材套料。板材面积使用程度能够在一定程度上决定板材利用效率，在铁路桥梁施工过程中，钢梁制造之中的板材消耗工艺是否科学是十分重要的部分，在这一过程中借助BIM模型可对材料信息、三维空间模型形成良好的把握，然后基于此制定出恰当的方案，并且在套料之中借助计算机技术来减少板材的消耗，这样能在很大程度上减少剩余残料引发的损耗，这也是提升板材使用效率的重要方法，能在一定程度上节约成本，提高经济效益。

3)铁路钢梁制造一体化。基于BIM技术协同设计的基础能很好地创造设计出与制造协同的运行模式，同时覆盖市场、工艺、设计、生产以及质量监控等多个环节，将BIM模型数据信息与数字化机床对接起来，这个时候数据模型能够转化为数字化机床的工作命令代码，减少因为人工转化而造成的失误，进一步提升加工制造过程的精准性。

4)钢构件数字化预拼装。铁路桥梁工程的钢构件通常较为复杂，而且制造精度较高，构件之间需要具备较强的空间关系，所以通常借助预拼装才能更好地满足施工现状实际诉求，在这一过程中，BIM技术的有效应用能实现数字化预拼装，而且不会受到各方面因素的限制，具有十分明显的优势。在这一过程中，使用三维数字摄影预测、扫描杆件尺寸，然后基于此来构建相应的模拟，并且将模拟构建放置于三维坐标系统之中来实现虚拟装配，之后检查各个连接点位置、孔距、间隙、钉孔重合率，这样就能很好地实现数字化预拼装，为之后施工顺利实施打好基础。

3.2 建设管理中的应用

1)可视化交底。BIM技术可视化交底是铁路桥梁施工管理过程中十分重要的部分，传统施工技术交底工作在实施过程中因为二维图纸受到的限制较多，图纸中的信息、意图只能依赖文字、绘图来实现，不同专业人员对图纸的理解也会出现差异，这时对施工设计图纸很有可能出现误读。应用BIM技术可构建出相应的数据模型，而且模型具有立体化、可视化、全视角等特征，优化传统技术交底工作，同时，可视化交底方式也可以借助视频、指导书、三维立体示意图等多种形式呈现出来。

2)进度管理。BIM技术在应用过程中能够将整个铁路桥梁施工进度、计划以及气体参数属性结合在一起并且构建出4D模型，施工管理人员可直接观察铁路桥梁施工过程以及完成进度，从而很好地把握计划与执行之间的偏差，然后基于实际情况调整与修正，把握好整个施工进度。

3)成本管理。BIM技术应用于铁路桥梁施工管理中，还可以将工程时间进度信息与成本造价信息有效集合在一起构建出五维建筑信息模型，该模型能够将工程造价信息、进度信息以及工程量等信息有效呈现出来，相关人员可以基于此对整个工程量进行统计，同时模拟出工程变化过程动态，做好整个工程的成本造价实时监控。

4)材料设备管理。BIM技术在应用过程中能提升材料设备的管理效率。材料质量与设备管理也会直接对工程质量造成影响，施工法规明确指出，一定要合理整理施工材料质量相关资料，同时将其与样品一同交由监理单位审核。BIM技术的应用能够将整个铁路桥梁施工材料信息完整且准确地记录于模型中，而且将其关联到相应的构件部位，这不仅能够保障施工材料信息的准确性，而且便于相关人员查阅，从而提升整个工程建设质量和效率。

5)施工过程质量管理。基于BIM技术的铁路桥梁施工管理还能对施工过程进行质量管理，具体而言将整个施工现场实际情况与BIM模型进行对比分析，同时自动生成检查信息关联到构件，这对于后续质量复查也能提供良好的便利。尤其是对于施工技术与桥梁结构复杂的工程，要详细记录整个施工具体内容，合理使用结构化的BIM数据，这样才能确保施工质量。

6)施工安全管理。基于BIM技术的安全管理能够提前构建出相应的预警机制，对施工过程中可能出现的安全风险进行动态监测以及施工过程模拟，再使用针对性的手段进一步强化现场管理，从而减少安全事故的发生。

4 BIM技术在铁路桥梁施工中的应用

4.1 在工程规划与决策阶段中的应用

在桥梁建设初期，建设单位通常需要快速展开评估或者简易规划，具体包含场地选址分析、环境影响评估以及方案论证几个方面，借助BIM技术能够迅速构建出地铁桥梁评估模型，对桥梁整体进行分析，同时设定基地经纬位置、桥梁类型信息，构建出周边环境模型，合理把握道路、植栽、地形、开放空间配置等。

4.2 在工程设计阶段中的应用

1)参数化建模。基于BIM技术的铁路桥梁施工还需要在工程设计阶段进行参数化建模，在这一过程中可以按照桥梁局部构件在空间造型上的相似程度进行分析，再借助“骨架+模板”的方式构建整个桥梁的三维模型，以搭积木的方式逐渐完善桥梁整体模型。在相同类型的积木构建过程中，则可以创建出一个通用模板，之后在模板之中设置距离、尺寸、材质以及可见性等属性，然后借助对尺寸以及材料属性的修改迅速构建出形状相似、尺寸不同、材质不同的桥梁局部构件，以此为之后铁路桥梁施工顺利开展打好基础。

2)协同设计。基于BIM的设计协同工作主要有以下方面：首先，同一阶段同一专业之间的BIM协同；其次，同一阶段不同专业相互之间的BIM协同；最后，设计阶段不同阶段的BIM协同。此外，考虑到协同设计中协同方式本身十分多样，可以在这一过程中使用文件集成协同、文件链接协同或者中心文件协同等方式。

3)碰撞检查。基于BIM技术的铁路桥梁施工管理还需要做好碰撞检查，这样才能有效提升施工质量。目前桥梁工程碰撞主要有以下几种：①普通钢筋与普通钢筋之间的碰撞冲突；②普通钢筋与预应力管道之间的冲突；③各类钢筋与预埋支撑架之间的碰撞冲突；第四，支架杆件之间的碰撞冲突等。对于上述碰撞冲突，可以借助BIM技术来对其进行检查，之后结合实际情况调整与修改，确保模型不再有冲突。

4)工程量计算。借助BIM技术来辅助工程量计算，能在很大程度上降低整个计算工作强度，在这一过程中先借助软件自动统计功能来计算，然后基于相关数据及时调整与优化。

5)二维出图。BIM技术在应用过程中还能在很大程度上提高生成二维视图的出图效率。传统二维平面出图只能满足一些简单的桥梁施工需求，可是在社会不断发展的环境下，铁路桥梁施工要求也在不断提升，这个时候桥梁空间造型以及局部构件复杂程度也有了明显提升，二维平面图无法满足现如今桥梁构件空间造型诉求。而BIM技术的有效应用可以在完成三维建模之后直接出图，从而有效减少工作量。

4.3 在工程施工阶段中的应用

1)三维技术交底。BIM技术的有效应用能以动画形式将整个工程方案进行动态化演示，同时将施工方案数据以及信息以模型的方式呈现出来，这种三维技术交底的方式能够让施工人员更加直观地了解自身工作范围和技术要求，同时便于之后的施工管理工作，从而最大程度实现整个施工的有效管理与质量提升。

2)施工模拟。BIM技术在应用过程中能对整个施工过程进行有效模拟，能良好把握整个施工进度、施工材料应用等内容，施工人员也能从复杂抽象的图表中及时解放出来，并且对整个施工重难点形成有效预测和解决，优化整个施工方案、合理把控可能存在的冲突与问题，从而为工作效率提升、施工管理质量提升打好基础。

3)工程质量管理。工程质量是工程管理中的重点，基于BIM技术的质量管理能够依赖于信息流转的增强来提升质量管理效率，同时保证质量信息的完整性，让信息传递变得更加及时且准确，进而更好地把握工程实施质量[3]。

4)物料管理。传统物料管理模式大多交由相关人员实地负责，但是因为施工现场本身十分多样，所以加大了管理的难度，很容易引发现场挤压、延误工期等情况。BIM技术的有效应用则能很好地解决上述问题，其作为一种信息技术，能够将整个工程项目的信息有效整合在一起，并且以三维模型的方式呈现出来，然后很好地把握施工过程中需要使用到的物料，从而进行合理管理。

4.4 在工程运营维护阶段中的应用

项目建成之后，运营维护阶段的管理也十分重要，基于BIM技术的运用管理能够从依照物理设施构建的可视化、精准的虚拟模型中有效检索信息，然后基于相关信息来制定出科学且合理的维护方案，同时做好定期维护，提高工程质量和使用寿命。

5 结束语

在铁路桥梁施工过程中，传统施工管理方式明显具有较大局限性，在建筑行业信息化技术不断发展的时代背景之下，BIM技术受到的关注度也在不断提升，将其应用于铁路桥梁施工管理之中能够起到良好的管理效果，有效解决传统施工管理工作中存在的各个专业无法有效沟通与配合的局限性，同时对整个工程项目建设起到信息化、可视化管理的效果，从而最大程度保障施工质量信息的完整性与准确性，促进工程项目施工质量得到提升。

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