BIM技術在高架橋工程施工中的應用

譚月

（江西省公路橋梁工程有限公司，江西 南昌 330006）

0 引言

在道路系統中高架橋所占比例逐漸增加的背景下，很多高架橋工程建設面臨工期緊、任務重的難題，研究新技術在高架橋工程建設中的應用對加快高架橋施工效率和提高施工質量都有重要作用。BIM技術，即建筑信息模型，其在建筑領域得到了廣泛應用，在高架橋工程中的應用還相對較少。因此，有必要深入探究高架橋工程中BIM技術的具體應用，以此充分發揮BIM技術作用與優勢，解決高架橋施工難題，提高施工技術水平。

1 工程概況

某高架橋總長11km左右，共73聯，上部結構以鋼結構為主，均采用預制安裝的方法；標準段結構類型為連續箱梁，橋面采用現場澆筑法施工而成，寬度為26m。墩柱主要為柱式墩，承臺為整體式，數量為481個；承臺下部是樁基礎，1個承臺對應4～8根樁基礎，其直徑在1.0～2.5m范圍內，總樁數為2288根，均采用鉆孔灌注樁。

2 施工難點

2.1 工期緊張且業主要求很高

該工程施工需要投入大量人力物力，需要利用很多技術裝備，屬于特大工程。另外，業主提出了很高的要求，工期緊張，只有24個月。沿線范圍內的地質情況較為復雜，需進行多次補充勘探，導致設計變更次數很多。怎樣在這么短的施工工期之內盡可能減少設計變更，對施工方而言是一個很大的難題。

2.2 工程量較大且計算較為復雜

該工程的規模十分龐大，無論是墩柱還是箱梁都采用異常結構形式，而且現澆箱梁采用的是預應力結構，其鋼筋配置比較復雜。如果采用傳統計算方式對鋼筋工程量進行計算，則計算人員必定會面臨十分繁瑣的工作。而對工程量的計算會對工程建設投資造成很大影響，也會關系到進度計劃制訂及各類資源的進場。因此，在工期緊張和業主壓力巨大的情況，如何快速且準確的完成工程量計算也是十分重要的[1]。

2.3 道口數量眾多，箱梁安裝困難

該高架和地面道路之間的交叉口數量很多，為避免對地面交通組織造成太大影響，高架橋優先考慮了預制鋼箱梁。采用起吊設備按照既定的節段順序進行架設，在檢查確認無誤后，通過現場焊接形成一個整體。該高架的鋼箱梁不僅寬度很大，而且寬度有一定變化，大型吊裝機械很難操作，增加施工難度。為避免對交通造成太大的影響，需要以最快的速度進行箱梁施工，為此應及時供應。

鑒于上述難點，決定引入BIM技術為施工提供必要的輔助。現在的BIM軟件類型有很多，通過分析和對比，在建模與分析過程中主要采用Autodesk Revit，而在施工過程中主要利用以BIM為基礎的技術，實現三維可視化、各作業協同和檢測協調，進而在保證質量的同時，減少成本和縮短工期。

3 BIM技術應用

3.1 三維建模

如今，BIM得到了快速發展，這使得很多工程師不必局限于二維視圖，借助信息建模技術即可建立三維模型，通過對這一模型的使用能為施工提供更好的指導。在過去，橋梁施工圖僅僅是一個平面，包含點、線、面三個組成部分，幾何元素十分單一，無法正確且快速對橋梁空間及內部構造予以反映。而建立BIM模型后，無論是表觀材質、構件類型及尺寸，還是位置關系，都能在模型當中得到直接反映，此時通過對這些信息的利用，即可開展各種分析，實現對BIM技術的高效應用。

在該高架的施工準備工作中，以設計單位提供的二維圖紙為依據，由專業技術人員借助軟件進行BIM模型構建。該模型基本上包含了該高架全部參數，包括鉆孔樁的樁徑、箱梁材質、構件提供廠家。如果由于設計變更使參數發生變化，通過模型即可對其它相關參數進行修改，十分方便和快捷[2]。

3.2 圖紙輸出

目前，設計單位所提交的成果仍然是CAD圖紙，這是現場施工最重要的依據。然而，建筑業的不斷發展，出現了很多異形構件，這些構件采用傳統圖紙很難實現準確定位。另外，通常只有在不同方向總體來看，才能確定構件所在位置和具體的空間位置關系，這會使施工人員十分費力。但在采用BIM進行三維模型的構建后，則可以十分直觀且清晰的表達出所有異形構件，這是二維圖紙根本無法做到的。該高架借助軟件實現自動出圖，采用對模型進行剖切的方法得到二維圖紙。然而，由于該圖紙沒有得到設計部門的蓋章，所以不可作為施工依據，僅可以在項目部中使用。通過對這些圖紙的應用為施工提供輔助，能讓施工人員更好的掌握設計意圖，省去用于識圖的時間，進而為施工提供更多以前無法提供的指導[3]。

3.3 工程計量

在過去，工程量主要采用人工根據二維圖紙通過計算得出，雖然也會用到一些軟件，但效率依然低下，容易出錯，對預算編制及成本控制都會造成很大影響。而在進入到當前這個3D時代后，借助BIM模型即可對數據信息進行高度整合，采用軟件生成不同的統計表。另外，如果工程發生較大變更，采用模型得出的工程量亦可完成自動更新。借助BIM技術可以對任何一種構件對應的工程量進行分析和統計，能有效減少人工操作產生的誤差，實現對材料采購及進場的合理安排，進而降低成本和縮短工期。該項目部借助軟件構建了一個包含所有構件類型的鋼筋模型，采用這一模型能導出任何一根鋼筋的信息，包括鋼筋的型號、直徑、長度與彎曲角度等。在這一功能的支持下，成本部門順利完成了預算編制及竣工結算，實現了對工程投資的有效控制，效果十分明顯[4]。

3.4 以BIM為基礎的預制構件安裝及采購

該高架橋所有道口均為鋼結構箱梁，在預制廠采購后運輸到現場進行吊裝和焊接。在過去，預制構件都由廠家以圖紙為依據制作，這些構件在運輸到現場后經常會產生無法安裝的情況。另外，該高架所用鋼箱梁的寬度和跨度都很大，需通過拼裝焊接完成施工。如果現場無法安裝到位，將嚴重影響工期，并造成無法預估的損失。對此，為避免對施工進度與質量造成影響，采用BIM技術，最大限度利用模型所包含的各類信息，使預制廠商和信息庫之間能夠實現信息共享。這樣一來，對預制廠商而言，可以直觀了解各類構件的信息，包括尺寸大小、材質和強度等。在此基礎上，借助電子商務技術，還能在網上對各類構件進行采購。比如，在對預制鋼箱梁進行采購的過程中，可直接給廠商發送模型，廠商以模型為依據進行生產。在材料采購時將BIM技術和電子商務充分結合到一起，能節省大量的時間和精力，效果十分顯著[5]。

3.5 施工模擬

借助軟件建成的模型是三維的，若再增加時間維度，則能實現對施工過程的四維模擬。該模擬和不同的時間節點一一對應，工程師可以對施工進度情況和模型進行對比，以此發現偏差，并立即采取措施處理。

4 結語

綜上所述，該高架工程嘗試性在施工中應用BIM技術，借助計算機軟件進行三維模型構建，對整個工程實施過程開展各類分析，包括可視化分析、進度分析、施工模擬分析和碰撞分析，以此實現對施工方案的有效優化，在保證質量的基礎上，縮短工期并降低成本。