BIM技術(shù)在橋梁工程施工階段的優(yōu)化應(yīng)用

(重慶交通大學(xué)土木工程學(xué)院 重慶 400041)

一、引言

BIM是建筑信息模型(Building Information Modeling)的英文縮寫。其定義為：BIM是一種基于三維數(shù)字技術(shù)，以交互且可復(fù)用的形式生成、存儲、交換、共享和管理建筑信息的數(shù)據(jù)模型，是信息通信工程的連續(xù)和準確的整個生命的可視化實現(xiàn)。

本文通過參考多篇文獻歸納總結(jié)出了 BIM 的幾個基本特點：

①模型的可視化：BIM突破了CAD等軟件的點、線和面等幾何元素的各個組成部分信息，提供了一套視覺思維，形成了一個真實的三維圖形展現(xiàn)在人們面前。

②模型信息的完備性：模型包括對信息的整個生命周期各階段的完整說明，如結(jié)構(gòu)的設(shè)計階段、施工階段、運營階段。

③通過在模型對象中關(guān)聯(lián)相關(guān)信息并對其進行識別，可以總結(jié)出模型中的所有信息：該系統(tǒng)可以自動組織和分析信息，并存儲在信息庫中。

④模型信息的一致性：在建筑項目的全生命周期的各個階段中，模型的信息是一致的。當(dāng)重復(fù)輸入相同的信息時，系統(tǒng)會自動識別重復(fù)，不會導(dǎo)致信息庫冗余過多，使其在各個階段保持信息的一致性。

⑤模型信息的優(yōu)化性：通過BIM技術(shù)建立的信息庫，可以優(yōu)化建設(shè)項目從設(shè)計、施工到運營管理的信息。

⑥工作協(xié)同性：在建筑業(yè)中，無論是施工單位、設(shè)計單位還是業(yè)主，都要盡力配合和協(xié)調(diào)工作。BIM技術(shù)是提高工程管理效率和質(zhì)量的重要工具和手段。在設(shè)計階段，BIM可以建立在專業(yè)建設(shè)預(yù)碰撞檢測，發(fā)現(xiàn)問題并解決它；在施工和運營階段，BIM為各方參與設(shè)計施工的要求，施工方、監(jiān)理方、業(yè)主提供詳細的數(shù)據(jù)和信息，方便看到的信息交流與溝通，促進協(xié)同工作。

根據(jù)以上6種特征，利用BIM技術(shù)建立了利益相關(guān)者的可見信息模型，得到了設(shè)計、施工、運營階段、建設(shè)項目全生命周期的全部信息。BIM技術(shù)將被成功地用于建設(shè)項目中，不僅可以提高項目管理的效率，減少返工量，縮短施工周期，而且通過集成信息模型，構(gòu)建資源共享平臺，提高項目的工作能力，以避免由于溝通不足的錯誤，降低成本，提高生產(chǎn)效率，提高工程管理水平。

二、BIM在橋梁工程施工階段優(yōu)化內(nèi)容

橋梁工程施工優(yōu)化的主要目的是針對橋梁設(shè)計的復(fù)雜性、預(yù)制構(gòu)件多等特性，確保施工方案的可行性，提高施工效率和管理水平。施工過程優(yōu)化將依據(jù)上述建立的 BIM 模型以及施工規(guī)劃信息等，通過可視化的過程模擬，分析施工工序、進度計劃、資源配置等可行性，進而不斷改善施工方案。

(一)施工工序的優(yōu)化

工程施工過程中，相關(guān)人員使用BIM技術(shù)，相應(yīng)的模擬施工實際和施工過程。這就可以使施工人員充分的了解施工結(jié)構(gòu)以及施工工序的合理性和與構(gòu)件的吊鐘程序的合理性進行分析。如果發(fā)現(xiàn)其中有問題，需要對施工方案進行及時調(diào)整，然后在進行模擬，在施工之前制定科學(xué)有效的施工方案，這就在一定程度上保證了施工的順利進行，并且為工程施工的質(zhì)量提供一定的保障。

(二)施工進度的優(yōu)化

利用BIM技術(shù)進行項目施工的模擬，可以對三維模型進行科學(xué)規(guī)劃和集成，以時間作為基礎(chǔ)行為維度，進而模擬施工利用這樣的方式，可以以時間為單位，進行施工的模擬，并結(jié)合現(xiàn)場施工情況，對工程情況進行調(diào)整，進而進行不同施工方案的調(diào)整。

(三)施工管理的優(yōu)化

這在很大程度上對傳統(tǒng)管理思想做出了相應(yīng)的改變，并且從被動轉(zhuǎn)向主動，這就降低了施工過程中問題的出現(xiàn)率，進而使現(xiàn)場施工更加簡化。同時，通過這樣的方式得出的可視化施工過程，可以幫助相應(yīng)的管理人員對真實的施工做出科學(xué)指導(dǎo)和管理，從而使施工人員對施工具備較深的理解，減少管理的工作內(nèi)容。

三、BIM在橋梁工程施工階段中的具體優(yōu)化成果

基于上述建立的 BIM 模型和項目進度計劃信息，對施工過程進行了詳細模擬。首先進行了初步模擬，即根據(jù)初步的施工規(guī)劃和初步建立的 BIM 模型進行施工過程模擬。然后，基于項目人員的建議進行了多次模擬，并獲得了認可的施工工序。其次，在施工進度計劃細化以后，基于更新的 BIM 模型進行了多次模擬，并獲得了最終的構(gòu)件安裝方案。通過模擬，項目的施工進度規(guī)劃提供了強有力的支持，并可用于工人施工操作、安全培訓(xùn)，這為施工順利進行提供了保證。

(一)關(guān)鍵節(jié)點工序優(yōu)化

利用 BIM 施工仿真技術(shù)進行重要節(jié)點施工工序演示，從而利用預(yù)演合理安排施工順序，指導(dǎo)關(guān)鍵節(jié)點施工模擬。例如承臺施工過程的仿真，可以確定混凝土澆筑時機，排除預(yù)埋件與鋼筋碰撞情況的發(fā)生。

(二)工期安排與優(yōu)化

既要保證工程質(zhì)量又要控制工期，往往是施工中面臨的巨大難題與挑戰(zhàn)。因此，借助施工仿真合理的規(guī)劃工期，進行預(yù)演，有著重要的意義。將作業(yè)合理地鋪開，最大限度地發(fā)揮人員、施工機械以及材料的配合。需要控制浮吊站位，減少對河道通航的影響。要求工期方案制定需要合理的協(xié)調(diào)好以下幾方面:①各鋼梁節(jié)段的吊裝、焊接、滑移; ②各鋼塔節(jié)段的吊裝、焊接; ③臨時鋼管樁、拼裝平臺與滑移軌道梁。

四、結(jié)語

BIM通過在完備模型準備的基礎(chǔ)上，對施工過程進行有效的仿真模擬，能夠合理地安排施工順序，指導(dǎo)關(guān)鍵節(jié)點施工模擬; 通過協(xié)調(diào)各工序占用資源情況，優(yōu)化了工期，解決了工期進度安排問題。

由此可見，BIM可以為橋梁工程設(shè)計和施工提供有效支持。隨著 BIM 理論和技術(shù)的不斷推廣，BIM 在土木工程中的應(yīng)用也越來越廣泛，從而來提高其工程質(zhì)量、工作效率和管理水平。

本文旨在討論橋梁工程施工階段中遇到的具體問題及通過BIM優(yōu)化來解決，設(shè)計階段和運營階段請觀者具體參照其他文獻。