关于BIM技术在桥梁工程施工建设中的应用

张子麟

渥太华大学 加拿大 渥太华 K1N6N5

引言

随着中国科技技术的不断向前发展，BIM技术在我国各个行业当中应用越来越普遍，同时所发挥出的作用和优势越来越明显。在我国一些大型的桥梁工程项目、公路桥梁工程建设项目当中，通过BIM技术的有效应用，可以对传统工程项目施工存在的局限性和缺陷问题进行优化和改进，可以提高桥梁工程项目施工的现代化集成程度，为工程项目建设单位带来更高的社会效益和经济效益。BIM技术主要是基于现代科技技术基础之上发展而来，在我国各大桥梁工程项目施工当中，基于BIM技术可以全面提高桥梁工作项目的施工管理工作质量以及提高工程施工效率，可以对桥梁工程项目建设施工提供出更加科学及时的信息参数，满足桥梁工程项目的建设工作要求和标准。

1 BIM技术概述

BIM技术属于一种建筑信息结构模型，最早由美国的Autodesk公司创造出其概念并开发一系列相关应用软件。BIM属于一种物理和功能性数字的表达，同时也属于一个共享知识资源，在桥梁工程施工过程中，项目不同的施工阶段，不同施工单位可以在BIM建筑结构模型当中，提取、更新以及修改各种工程施工信息，同时还可以帮助各个工程施工单位相互之间协调施工和作业，加大了工作单位之间的信息交流。现阶段，BIM技术在世界上各个国家当中应用非常普遍，尤其是一些发达国家对BIM技术的研究和使用程度相对较高。在中国随着改革开放之后，建筑产业的整体发展速度不断加快，BIM技术在我国各大桥梁工程施工过程中发挥出了至关重要的作用。当前BIM技术在我国一些大型复杂的土木工程施工、古建筑施工以及其他类型的桥梁工程施工中应用效果非常明显[1]。通过BIM技术的有效运用，大大降低了从工程施工过程中的误差概率，并且从参建方工作角度上来看，减少错误率对控制工程施工成本有着重要的帮助，在很大程度上缩减了同工程施工周期，以此实现工程施工单位的良好经济效益和社会效益[1]。

2 工程概况

结合我国某地区一处大型桥梁工程项目施工案例进行分析和研究，本次桥梁工程项目使用的是孔跨20~40的装配式预应力混凝土连续T梁结构，桥梁工程施工总长度800m，桥梁的右幅桥分为四联，下部结构桥台使用的是墩柱式承台结构，桥墩使用的是柱式墩结构，包含等截面空心墩和变截面空心墩。本次桥梁工程项目施工当中使用25~30m装配式预应力混凝土连续梁施工技术方案，总共分为六联桥梁，下部结构桥台采用的是柱式台结构，桥墩使用的是柱式墩薄壁墩，同时墩台均使用钻孔灌注桩作为基础结构。结合本次桥梁工程项目实际施工情况，工程施工单位通过BIM技术的应用，对桥梁工程建设施工展开模拟和分析，对一些关键性的施工技术要点进行把控。

3 工程施工中BIM技术的具体应用策略

3.1 前期准备工作

3.1.1 模拟施工。在本次桥梁工程工程施工过程中，有效运用BIM技术对整个工程施工进行模拟和分析，根据设计的桥梁类型,结构类型和地质类型使用BIM技术来进行3D建模。根据工程数据信息情况进行相应的参数设置，有效保证3D结构模型的全面性和准确性。通过在BIM模拟技术中构造并应用3D模型，计算机得以活灵活现的模拟工程施工状况并预见施工中可能出现的潜在问题，避免后续出现返工问题形成更大的经济损失。通过BIM技术的模拟施工，为整个工程的施工进度以及施工过程中的安全防护工作进行了保障，有效提高整个桥梁工程施工的效率和质量[2]。

3.1.2 施工现场技术交底。在桥梁工程施工现场作业工作中，需要对现场进行科学化布置，同时需要做好相关的技术交流工作。通过BIM技术的应用，可以通过桥梁工程施工现场的可视化模拟和分析，根据工程施工的具体施工要求，比如施工材料、施工机械设备等对其进行针对性布置，以可视化的形式展现出来，对工程施工现场的施工组织以及工作划分来进行指导，有效保证工程施工现场的施工效率以及组织工作效率。在传统的同工程施工过程中，技术交底工作通常采用的是二维图纸，通过BIM技术使用之后支持三维技术交底工作，有效提高了整个技术交底工作的水平和质量。通过BIM技术所形成的三维图纸，相关工作人员可以更加清楚地掌握桥梁工程施工工艺以及相关施工环节的技术要点，以此来有效保证工程施工人员对各个施工环节的重点内容加以把握，提高桥梁工程整体的施工质量和效果[3]。

3.1.3 碰撞检查。桥梁工程项目建设施工当中，传统工作模式下如果在设计工作当中在碰撞问题，很难在二维的图纸当中进行呈现，同时工作人员无法对其进行准确识别，很难定位出问题的具体施工位置，因此需要结合很多张复杂的图纸，反复筛选其中的信息才能找到最终的问题，并且这一问题通常会在桥梁工程施工到一定程度之后才会被发现，会出现工程施工返工等情况。基于BIM技术的有效应用，可以实现将图纸当中的各种专业模型进行有效整合，然后对桥梁工程不同构件相互之间的碰撞问题进行全面筛查。由于BIM技术模型主要是基于桥梁工程施工图纸的真实尺寸大小来进行对应建立，因此传统的CAD平面图纸当中无法发现的一些隐藏性问题，可以在BIM中清晰的进行呈现，不同的专业和不同图纸当中的冲突问题可以得到有效解决，避免工程施工出现返工情况，加快工程施工进度，提高工程整体施工效率。

3.1.4 BIM电子沙盘。将BIM技术模型和GIS地理信息之间进行集成化处理，制作项目为BIM电子沙盘，可以对桥梁工程项目施工区域地理条件情况进行展示，标注出地理坐标、桥梁工程施工高程信息查询等，快速统计出工程量大小，辅助工程施工现场进行计量工作模型计算工程量。通过对比图纸总量、预算总量保证整个桥梁工程施工预算信息的精确性，并且可以对桥梁工程施工材料消耗总量进行监测，对工程项目施工成本进行科学化管理[3]。

3.2 通过BIM技术进行4D进度计划编制工作

通过BIM技术进行工程施工进度计划，编制工作主要是将工程施工进度计划内容，资源信息等和BIM三维模型之间进行有效关联，可以全面实现4D工程施工进度计划和编制。通过Project编制桥梁工程施工进度计划，同时通过总承包单位编制出桥梁工程施工，整体施工进度计划，并且对整个工程施工流程进行分解，基于各分包工作单位的工作能力，制定出科学合理的工程施工进度控制工作目标。基于桥梁工程施工进度计划信息，对模型结构进行WBS分解处理，通过WBS编码可以实现在Navisworks当中进行编制，也可以在project软件当中来进行编制，将编制完成之后到WBS编码直接加入到Revit模型属性信息当中。通过插件可以将桥梁工程模型，直接导入到模拟分析软件内部，根据相关配置规则以及定义字段，将桥梁工程施工记录信息和工程施工模型之间进行关联，以此来实现桥梁施工进度信息与模型信息之间的有效集成。

3.3 基于BIM技术工程施工进度计划模拟与分析

在桥梁工程项目施工过程中，通过BIM技术的应用可以对整个工程的施工进度进行模拟和分析该项技术也称之为BIM 4D技术，相关工作人员基于BIM管理工作平台，将桥梁工程施工过程进行更加直观的呈现和展示，并且在4D可视化工作条件下，可以对桥梁工程施工作业流程加以明确，可以更加清晰地看到整个工程施工过程中存在的一些错误性问题，并且对桥梁工程施工作业面冲突问题进行有效控制。通过智能施工模拟技术，可以根据需要把施工计划划分为以小时，日或月间隔的阶段性计划，可以更加科学的分配工人施工任务。通过模拟工程施工进度计划当中的资源配置工作情况，可以更加容易的评估出桥梁工程项目建设施工可行性问题。不但如此，通过BIM技术的有效应用，可以对桥梁工程施工现场的人力资源、机械设备、施工空间和资源等配置情况进行全面优化和完善，整体而言通过BIM可视化模拟和分析保证工程施工进度，符合规划要求，同时可以实现施工资源配置的可靠性，达到缩短工程施工周期，降低工程施工成本的效果。

3.4 BIM技术进行工程施工信息收集

在桥梁工程施工现场对各个施工环节关键性的施工信息进行收集工作，主要是基于系统工作平台手机端来加以实现。在信息收集工作过程中，具体的工作过程如下：第一，工程施工进度管理工作人员携带手机、平板电脑等各种设备，对项目工程施工现场展开日常巡视工作，同时需要使用手机对桥梁工程施工现场进行关键施工位置的拍照和记录，将其直接与BIM 4D管理工作平台之间进行关联和对接，有效形成工程施工管理工作模块。工程施工进度管理工作人员在平台手机端，可以实现对桥梁工程施工现场的实施性施工情况进行全面掌握，对桥梁工程施工资源消耗量大小进行更新，同时根据工程实际施工条件，对平台当中的WBS编码工程施工工序进行有效调整，删除其中一些不必要的施工作业内容，或者是添加一些新的作业内容[4]。

在平台端根据工程施工现场所涉及的关键性施工信息以及施工资源等，对其进行对比和分析，从中可以看出桥梁工程施工中影响到桥梁工程施工进度等方面的问题，同时采取针对性的纠正措施来进行控制预防桥梁工程施工中存在的潜在性风险问题。基于BIM 4D管理工作系统的网页端，工程管理工作人员可以对整个桥梁工程师现场的施工情况以及工程施工计划信息进行掌握。在BIM 4D系统当中设置出桥梁工程施工网络图、甘特图、桥梁施工进度曲线以及资源曲线等多种工程施工进度分析工作方式，可以更加直观显示出工程施工进度和实际施工条件之间存在的差异性，对桥梁工程施工资源进行科学合理的配置，帮助决策工作人员及时发现桥梁工程项目施工中存在的各种问题，及时制定出针对性的解决控制方案来加以调整。

3.5 工程施工安全管理

在同工程施工过程中项目管理工作对BIM技术的应用非常广泛，并且起到了良好的工程施工效果。在整个工程施工安全管理工作方面，由于桥梁工程施工所采用的施工工艺具有一定的复杂性，同时施工作业现场的环境比较混乱，在施工现场会存在大量的施工机械设备，同时很多施工人员在施工现场穿梭，加大了工程施工的安全风险隐患，对施工人员的人身安全造成了较大威胁。通过BIM技术的应用，通过运行动态化监测系统可以进行相应的安全隐患分析，有效保证各个环节施工安全管理工作加以落实。整体而言，桥梁工程施工作业环节，需要在施工前期搭建起数据信息输入系统，然后进入后续的正式工作环节，在操作后台可以使用监控设备或者传感器设备来进行操作，对整个桥梁工程的施工安全状态进行实时性监测和判断。对其中存在的各种安全隐患问题及时通知到施工人员来进行处置，防止出现桥梁出现倒塌等严重安全事故。完成安全隐患排查工作之后，需要通过BIM技术的应用进行二次复查，充分保证整个通用工程施工作业的安全性[5]。

4 结束语

对此，桥梁工程施工单位需要对BIM技术的应用加以重视，并且在桥梁工程项目建设施工当中进行合理应用，有效保证桥梁工程施工的有序开展，降低施工中的潜在风险，实现工程建设施工单位的更高经济效益和社会效益。