BIM技术在桥梁施工中的应用黎元春

BIM技术在桥梁施工中的应用黎元春

黎元春王龙祥

中交隧道工程局有限公司北京100102

摘要：BIM技术起源于20世纪70年代的美国，并且在80年代后发展逐渐加速。从工程实际情况中出发，BIM技术主要指的是建筑信息模型，其在建筑领域的概念为：以三维数字为主要依托，通过交互使用的方式进行信息的管理、存储以及交换使用的管理模型。BIM技术的使用能够进行准确、持续的沟通和交流，最为重要的是能将建筑的实体以及功能性质通过数字的形式进行表达。BIM技术的使用主要是通过计算机来实现的，本文就对BIM技术在桥梁施工中的应用进行分析和探讨。

关键词：BIM技术；桥梁施工；应用

1BIM技术概述

BIM技术指的是建筑信息模型的有效应用，BIM技术作为对建筑工程项目各方面信息的可视化表达，对于各类建筑项目的实施具有很强的积极价值，这对桥梁工程的施工来说更是如此。BIM在我国建筑施工中的应用，可以说意味着我国的基建领域正式进入了大数据时代。

与其他工程项目进行对比，桥梁工程项目的施工特点多表现在施工难度大这一点上。而施工难度大主要在于：①规模大。桥梁工程施工项目的规模通常都是非常大的。桥梁工程项目的整体结构庞大，且工程项目的构件也非常大。这种规模庞大的工程项目由此也就增加了工程项目施工的难度。难度较大的工程项目对施工技术、施工人员与管理人员均提出了非常高的要求。②结构设计与构建难度大。桥梁工程项目的结构，设计与构建的难度通常都比较大。与传统建筑物相对比，桥梁结构更重视安全性与稳定性。唯有在安全性与稳定性方面提供了必要的保证，才能够从整体上提高施工效果，预防工程项目出现任何差错。③容易受外界环境影响。要提高工程项目施工的有效性，就应加强管理与控制，而这就充分体现出该项工程对BIM技术的需求。

2BIM技术在桥梁施工中应用的必要性分析

桥梁工程属于大型的建筑工程项目，组成桥梁的各个结构部分的体积也非常巨大，从而直接增加了施工难度，对于设计人员、施工人员以及管理人员等都有着严格的要求。从桥梁工程的具体情况进行分析，桥梁的结构在设计和施工过程中，都存在比较高的难度，尤其是针对部分传统形式的桥梁来说，需要全面计算稳定性、安全性，才能进行后期施工，从而保证工程的质量满足日常的需要，同时有效避免存在较大的偏差。

从施工环境方面来看，桥梁工程项目在施工中非常容易受到外界环境的影响，导致其存在严重的质量问题，影响工程的进度和安全，加大了桥梁工程的施工难度。桥梁工程由于其复杂性和难度比较高，因此，若要提高桥梁整体质量，则必须加强工程质量的控制。在桥梁施工过程中，采用BIM技术将取得较好的实际效果。

3BIM技术应用优势

3.1较强的信息完整性

BIM技术在桥梁工程中的应用，能充分保证整个施工过程的信息完整性。在具体施工过程中，运用该技术能对桥梁各个结构部分和类型，进行全面的分析和研究，同时能够及时处理各个方面的信息，非常准确及稳定，为桥梁工程的顺利进行奠定了坚实的基础。

3.2完善的模型关联性

深入分析BIM技术在桥梁工程中的应用情况，其具备较高的关联性，通过运用该技术，能够建立较为完整的信息模型，从而充分保证工程各个结构部分之间联系紧密，展现各个结构部分的优势，充分体现各种关联性效果，从而便于工程管理。

3.3清晰的模型可视性

通过运用BIM技术，能达到较好的可视化效果，从而帮助技术人员和管理人员更好的掌握工程的模型和关键点，进而全面控制施工过程中的质量，保证施工的各个结构和工序都能够按照设计方案和国家标准的规定进行施工，同时有效避免施工中出现的严重质量问题，提高整个工程的质量和施工效果，满足日常的使用需要。深入分析BIM技术的优势和对于工程质量的影响，发现该种技术对于我国建筑工程而言非常重要，应加速推广和使用，全面提升其应用价值。

4工程概况

某大桥为65+110+65m变高度预应力混凝土连续梁桥，分主线左、右幅桥、辅道左、右幅桥共四幅。该桥分为辅道桥和主线桥，分4幅，均为三跨悬浇箱梁结构。主桥主墩柱为空心方柱，大体积承台，直径1.6m群桩基础。桥台为普通式背墙桥台，王字形承台，直径1.2m的群桩基础。辅道桥结构形式与主桥相同，仅在桥梁几何尺寸上稍有偏差。

4.1可视化3D模型的建立

在传统的工程管理模式中，信息传递不够及时，管理过程较为繁琐，而基于BIM技术的结构模型，能够更直观的展示桥梁结构信息，大大加强在项目管理过程中的信息传递，提高了工程管理效率。

本项目依拖某河大桥设计图纸，将二维施工图纸上用线条表达的构件形成一种三维的立体模型，模型搭载了桥梁构件的尺寸、钢筋、混凝土材质等信息，实现桥梁工程构件的数字化展示，通过与相关软硬件结合直观的演示出来。项目实施过程中的所有讨论、沟通、计算、决策都是在可视化的状态下进行。

技术人员通过BIM模型的演示，在钢筋加工、钢筋绑扎、模板安装之前对现场管理人员及工人进行交底，其高精度的三维电子模型提高了施工人员对桥梁结构的信息接收效果，更有利于减少在交底过程中的信息损耗和缺失。

图1大桥BIM图

4.2桥梁构件空间位置碰撞检查

在传统设计图纸中，未考虑到钢筋体积，在桥梁施工过程中经常出现主筋与预埋钢筋位置冲突，预埋件与钢筋位置冲突的情况，给施工带来了很大的麻烦，甚者影响到桥梁结构质量。

通过BIM技术，我们可以对桥梁结构构件的空间位置进行冲突检查，提前发现钢筋与预埋件、预应力等之间的空间碰撞，在施工之前作出对应的调整，从而优化工程设计，减少在建筑施工阶段可能存在的错误损失和返工的可能性。

本项目在承台及墩身施工过程前，利用BIM技术对承台钢筋、冷却水管、预埋构件的空间位置进行了碰撞检查，在承台位置检查发现冷却水管在主墩预埋筋及水管弯头部位与钢筋存在碰撞，在墩柱位置检查发现由于墩顶钢筋网较为密集，墩顶预埋件与钢筋存在多处位置冲突。项目管理人员针对碰撞检查结果，提前调整，避免了在施工过程中因构建位置冲突引起的返工。

图2承台钢筋与冷却水管位置碰撞检查图3墩顶预埋件与钢筋位置碰撞检查

4.3基于真实地形的场地布设

利用电子地图上搭载的高程、坐标等信息，或无人机航拍扫描的点云模型，还原施工区域的真实地形地貌，在此基础上实现项目部和工区的选址，现场场地规划等，比传统的二维平面设计更直观且更具可操作性。

在社会效益方面，如何在不影响原有道路正常交通的情况下进行施工，是本项目施工面临的一个重要问题。在BIM模型上对具体的施工计划进行

分析模拟，充分利用空间和资源，不断优化，确定最优施工方案，最大化地降低施工过程对交通的影响，提升本工程的社会效益。为实现本项目交通流导改方案模拟，本项目结合BIM技术，自建族文件完成方案所需的道路、标牌、临时设施等标准化族，并通过动态演示软件进行交通流导改方案模拟，最终实现交通流导改方案的模拟与展示。

4.4施工方案模拟及可行性分析

实现基于BIM的专项施工方案指导的关键问题是可视化施工交底，本项目在一些复杂技术的施工方案编制过程中，运用可视化的技术对桥梁结构的模型进行动态漫游的展示，并利用此技术来优化桥梁结构的施工方案。利用BIM三维模型形成包括虚拟漫游、4D动画在内一整套解决方案，满足专项施工方案指导的要求，能够有效地将BIM技术运用到实际指导施工。动画模拟是实现施工指导的重要手段，不仅有助于剖析桥梁工程的整体造型与结构物的整体布局，而且有助于直观明了地观察与设计结构的体量。该大桥右辅道桥的施工紧邻该地区地铁二号线，在该大桥主墩承台围堰施工方案编制过程中，对技术人员、施工工人、地铁单位代表运用施工模拟技术演示分析整个施工过程，结合实景动画充分考虑靠地铁侧土体结构稳定性影响、安全施工间距、围囹支撑结构、施工工艺流程等来优化桥梁结构的施工方案。

4.5促进多角度协同合作

在桥梁施工过程中，利用对BIM技术的应用促进多角度协同合作，是提高整个桥梁施工效率的重要环节之一。一方面，BIM技术可以促进各参与方之间的协同合作。一个桥梁工程项目通常需要多方单位的共同参与，一直以来，各参与方之间的沟通效率不高，这直接加大了整个项目施工的难度。通过应用BIM技术，对各个参与单位加以统一管理，进而有效促进各参与方之间的沟通与协同合作。例如，施工单位可以将其需要的建筑材料信息录入到统一的项目管理平台，而材料供应单位利用自己的权限，在第一时间就能获取到相关信息，据此准备好相应材料并送达施工指定地点，这样就能直接减少可能因沟通问题造成的时间延误，加快施工进度。另一方面，BIM技术可以促进各个工作团队内部之间的协同合作。例如，桥梁项目的设计团队在对设计方案进行优化的过程中，应用BIM技术能够实现设计模型的共享，各个设计人员就可以分项设计并优化桥梁施工模型，在此过程中还能时刻获知其他人员的动态，如果和自己的设计发生冲突，也能及时与之交流并进行调整，进而大幅提升设计的效率。

4.6优化项目管理

传统被动管理模式已不适用于桥梁施工的项目管理过程，而BIM技术可以建立施工过程中各阶段的三维模型，使得施工过程的管理更加精细，让施工管理人员进行更为合理的决策和安排。

利用BIM技术将施工进度表与三维模型相结合，模拟桥梁的整个施工过程和施工进度，实际进度与计划进度之间的不同可以非常直观地展现出来，方便项目管理人员根据进度偏差做出适当的调整，同时使项目管理人员对方案调整后的工程量和进度一清二楚。另外，还可以利用无人航拍技术实时掌控施工现场的实际进度，在进度控制的管理中把每天的航拍情况与模型中的进度进行反馈和比较。

BIM模型可以模拟施工场地附近的地形地貌和地质情况，为施工场地的选址提供技术参考。施工场地较大时，为获得更优的人员工作路线和材料运输路线，可以通过BIM模型三维布置施工场地，使得生产区、办公区和生活区等区域分布更为合理。

总之，BIM技术将传统的被动管理转变为主动管理，可以对桥梁施工进行更好的全过程动态精细管理，能够更好的实现安全管理目标、质量管理目标、进度管理目标和成本管理目标。

4.7实现进度科学管理

运用BIM技术可以对工程施工进行模拟，以三维图形的方式进行规划集成，按照施工时间进行划分，全面进行模拟施工。运用该种方法能够及时的将施工时间作为一个单位进行，对施工进行模拟，然后与施工现场环境相结合，根据施工环境进行调整处理，进而适当的完善工程设计方案。此外，该技术能够对工程方案中存在的问题进行可视化模拟处理，及时共享所有的操作空间，安排施工机械设备，全面进行施工方案的规划管理，提高资源利用效率，保证工程顺利实施，提高工程质量水平。

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