BIM技術在橋梁施工過程中的應用研究

李二嬋

【摘 要】近年來，BIM技術對橋梁施工技術的支持，不僅提升了施工精度和施工效率，而且也為橋梁后期投入使用提供保障，同時還能通過BIM技術實現施工精細化管理，有效提升工程質量。文章通過工程實例分析BIM技術在橋梁施工過程中的應用，旨在指導施工人員將BIM技術合理、科學地應用到橋梁施工建設中，從而促進我國橋梁施工技術的發展。

【關鍵詞】BIM技術;橋梁施工;工程質量

【中圖分類號】U445 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2020）07-0101-03

建筑工程是關系到我國民生發展的重要工程，工程質量的安全可靠是社會經濟發展的重要條件，實現建筑工程的信息化施工和管理對保證建筑工程的施工質量、綠色施工及促進我國可持續發展戰略都具有重要意義。如今，傳統的二維建筑工程已無法有效滿足建筑工程的需求，也很難對建筑工程作出正確表達，因此新型的建筑信息模型越來越受業內關注。隨著BIM（建筑信息模型）技術發展日益成熟，目前已經廣泛應用于實際建筑當中，BIM技術很好地將傳統建筑文化與現代建筑技術相融合，不但模擬性強，還可以利用其獨特的直觀模型有效提高施工信心，促進施工中各施工部門之間的協同合作，從而推動建筑工程順利進行，保證工程質量。

1 BIM技術在橋梁施工過程中的應用現狀

隨著社會的不斷發展，橋梁數量逐漸增多，我國在橋梁施工技術方面取得了偉大成就，例如金沙江雙線特大橋、黃河特大橋及港珠澳大橋等都是我國橋梁施工領域的巔峰之作。在橋梁施工過程中，由于涉及施工條件復雜多變，以及施工過程中的不確定性，這些都會給橋梁施工帶來一定的難度，影響工程質量。然而BIM技術之所以能夠在橋梁施工中備受青睞，主要是因為BIM技術可以消除傳統橋梁施工過程中眾多影響橋梁施工進程的因素，它通過三維模擬技術可以將整個橋梁施工進程進行全真模擬，從而有效規避風險，提升施工安全等級，降低施工成本等，實現企業收益發展的最大化。但是在實際施工過程中，往往會存在諸多不足，例如BIM技術人員技術素養偏低、BIM技術與傳統施工技術的相互碰撞及我國目前正處于BIM技術的發展與總結階段、BIM技術管理體系仍處于完善過程中等，因此為保證橋梁施工順利進行，保障施工質量，這些問題亟待解決，這就需要在今后的橋梁施工過程中不斷探索和總結，使得今后BIM技術能夠在橋梁施工中發揮最大價值。

2 BIM技術特點

BIM技術是以三維數字技術為基礎，集成了建筑工程項目各種相關信息的工程數據模型，BIM是對工程項目設施實體與功能特性的數字化表達。BIM具有單一工程數據源，可解決分布式、異構過程數據之間的一致性和全局共享問題。一般具有以下特點。

（1）模型信息的完備性。對工程結構進行3D幾何信息和邏輯關系的描述，包括構件名稱、結構類型、建筑材料，構件之間的工程邏輯關系等。

（2）模型信息的關聯性。信息模型中的對象是可識別且相互關聯的，系統能夠對模型的信息進行統計和分析，并生成相應的圖表。

（3）模型信息的一致性。建筑結構的同一信息無需重復輸入，且信息模型能夠自動演化，在3D信息模型中進行修改，二維工程圖也隨之修改，只需對工程圖中僅有的標示進行修改，避免了工程圖前后信息不一致的錯誤。

3 BIM技術對橋梁施工工程質量的影響

BIM技術是當前實現橋梁施工管理的關鍵技術，應用BIM技術可以實現對整個施工工程的信息掌握，對于施工工程質量保障及施工進程推動都具有重要作用。

3.1 設計質量控制

通過分析有關資料可知，設計是影響建筑工程整體經濟投入的重要因素，設計階段的影響占據工程整體影響的90%以上，可見最初設計階段的嚴謹對于橋梁施工工程質量的重要價值。當前，橋梁施工圖紙主要存在以下3個問題。

（1）不遵守相關規范的文本要求，忽視施工標準對于工程質量的影響。

（2）對于設計圖紙理解不到位，對于設計圖紙的平、立、剖圖形的相對性不夠重視。

（3）施工管線與結構交叉碰撞，使后續施工無法進行。

這些問題一旦未能及時發現，必然要在后續施工中進行更改，浪費大量工程資源，同時延誤工期，甚至會對工程質量造成嚴重影響。通過使用BIM技術可以有效規避此類風險，BIM技術與傳統的CAD二維圖紙不同，它是通過三維圖形來建立模型。在設計過程中，施工人員首先建立起基礎的三維模型，將所有的施工信息輸入系統，系統將會根據施工信息自動建立三維平、立、剖模型。之后BIM技術可以將該模型輸入碰撞檢查系統進行檢測，如果發現問題可以自行顯示問題所在位置，同時輸出錯誤報告，這極大地提升了施工效率，保證工程的精確性，間接提升了工程質量。

3.2 施工質量控制

橋梁施工過程的施工階段是橋梁實體最終形成的階段，也是橋梁施工工程質量保證的重要階段，因此根據我們所構建的BIM質量控制體系，在橋梁施工過程中，從施工前交底執行情況、施工過程質量控制及施工過程管理與優化等環節實現工程質量的嚴格控制。

第一，施工前根據以往工程質量通病和施工重點、難點工藝及施工安全質量進行技術交底，充分利用BIM模型的可視化、施工過程的模擬化及動畫漫游技術進行，使施工人員更加直觀、形象地了解施工進程，可以有效提升施工效率，避免隱患產生;第二，施工人員將質量信息關聯到BIM模型中，把握好現場橋梁施工質量，根據實際偏差及時進行整改，再根據整改結果核對質量目標;第三，在橋梁施工過程中，基于BIM技術進行溝通，它提高了各施工部門間的溝通效率，實現了質量信息的互通機制，施工人員通過移動端遠程及時按要求進行整改并上傳質量信息，便于遠程操控，實現施工動態追蹤;第四，應用BIM技術可以有效提高施工精度，橋梁施工過程中的施工精度受外界多種因素影響，通過BIM技術信息采集，經過系統歸納、總結，全真模擬施工過程，使得施工過程各個環節均具有一定科學性和合理性，從而擺脫傳統施工技術的弊端。

3.3 施工后質量控制

一方面，根據以往施工過程發現的一些問題和不足進行學習與總結，并對BIM信息質量庫進行及時更新，使后續施工質量得到提升，同時能夠提高企業管理水平，促進精益求精學習型企業構建;另一方面，針對施工后所交付的BIM模型，施工單位技術人員可以根據方案變更、技術要求等對BIM模型進行實時維護，制定施工后BIM模型，這樣的BIM模型有利于實現交付運營管理的價值，同時相較于傳統圖紙，BIM模型更能準確反映出產品的真實情況，便于后期維護管理，更容易實現施工精細化管理。

4 BIM技術在橋梁施工質量管理的應用實例

4.1 工程概況

某橋梁根據建設要求，橋梁上部結構為預應力混凝土組合箱梁結構，下部結構為肋板臺結構，橋梁墩臺結構為樁基礎結構，為加強本橋梁施工工程管理，實現施工的標準化作業，預先對施工方案的可行性、物資和設備的經濟性及橋梁安全保障等信息進行掌握，引入BIM技術對本次橋梁施工進度及施工中的重點、難點工藝進行全真模擬，以確保本工程質量與安全、進度的全面可控。

4.2 基于BIM技術的優化設計

使用BIM技術確定本橋梁施工過程所需要的鋼筋、混凝土等材料的數量，根據所構建的三維模型與原材料進行對比，合理優化施工設計方案，在保證過程質量的前提下降低工程成本。通過BIM技術實現三維交底，對橋梁組合箱梁結構、肋板臺結構及樁基礎位置進行優化。通過BIM技術還可以全程無死角對施工過程進行觀察，能夠有效提升工作效率，使技術交底工作更加形象直觀，最大限度地幫助施工人員理解設計意圖。

4.3 基于BIM技術的施工模擬

橋梁施工單位可以通過WBS（即工作結構分解），根據施工安排和施工計劃將工程進行結構分解，將工程信息輸入施工模擬軟件Navis-works中，建立三維可視化模型，同時將構建模型賦予時間屬性，進行四維全真模擬施工。一方面可以現場指導施工，另一方面為施工人員提供施工進程管理依據。在施工管理方面，施工單位可以對設計人員、業主方、專家等進行邀請，應用BIM技術對本橋梁施工工程進度進行集中討論分析。

4.4 基于BIM技術的技術交底可視化

在實施建設橋梁時，相關技術人員會把設計圖紙與方案實施技術交底，傳統的交底形式可視化程度較低，交底時假如施工人員出現了理解偏差，就會發生沒有合理應用材料的情況，甚至影響施工周期。運用BIM技術實施交底能夠合理地防止出現上述情況，BIM三維立體模型有著相對高的可視化，有利于加深施工人員的了解，避免人為因素產生的影響。施工時，假如發生問題，運用BIM主要技術可以及時使用補救方法，確保工程質量。

4.5 基于BIM的施工工序管理

橋梁施工時，工程施工工序是否合理會嚴重影響橋梁施工的效果與進度，這就需要施工單位科學規劃、合理管理施工工序。在橋梁工序的管理過程中應用BIM，能夠通過數據模型的比較與分析，選取科學、效果好的施工工序。此外，橋梁施工階段的工作人員能夠通過可視化模擬某一施工工序和施工過程，然后認識到工程的施工結構，確保每一個工序的正確性，改善施工效率。

4.6 基于BIM的橋梁施工進度優化

橋梁施工是一個不斷變化的工程，隨著施工方案的進行、施工進度的深入，會漸漸擴大施工的工程規模。這個時候往往會由于施工方案不合理、沒有合理安排施工進度等問題導致橋梁施工出現很多問題，而且在施工前都預料不到這些問題。BIM技術的進度優化功能解決很多無法預知的問題，如橋梁施工研究階段，項目人因為BIM技術能夠把橋梁三維信息模型與施工進度計劃鏈接起來。另外，對于工程施工的重點、難點工作，能夠運用BIM技術加以模擬，讓其可視化，在這基礎上再實施規劃材料、安排機械等工作，可以合理地優化資源配置，實現合理的管理和控制施工進度。

5 結語

通過文章分析可知，BIM技術憑借其三維立體、可視性強等特點可以有效幫助施工人員提升橋梁施工工程質量。橋梁施工應用BIM技術可以對施工工藝、進度進行全真模擬，還可以降低施工成本，減少施工返工現象，同時便于實現精細化施工管理。現今，BIM技術的發展已成必然趨勢，它正對我國建筑行業發展產生無可估量的影響。

參 考 文 獻

[1]程明龍.BIM對施工質量控制的影響[J].四川水泥，2019（8）：174.

[2]張亮.基于BIM的建筑工程施工質量管理[D].青島：青島理工大學，2019.

[3]黃若鵬.基于BIM的建筑工程施工質量管理信息集成研究[D].徐州：中國礦業大學，2019.

[4]李樂.BIM關鍵技術在道路橋梁施工管理中的應用探究[J].門窗，2019（23）：246.

[5]張昱.BIM關鍵技術在道路橋梁施工管理中的應用研究[J].工程建設與設計，2019（17）：260-261.