橋梁現澆箱梁施工中BIM技術的應用研究

王燕，金鸝娜

（1.長興縣交通勘察設計院有限公司，浙江 長興 313100；2.長興交通管理咨詢有限公司，浙江 長興 313100）

1 引言

當前，我國經濟正處于新常態，基礎設施建設規模逐年加大，2022 年全國基礎設施建設投資已超過了197 100 億元，而橋梁建設作為基礎設施建設的主體之一，也隨之得到了快速發展，2022 年，全國公路橋梁的總數已經超過了98.38 萬座。由于現澆箱梁施工具有占用施工范圍少、施工成本低、施工效率高等明顯優點，且可實現一次性施工，還可基于施工模型來精準作業，切實增強橋梁各結構施工的穩定性，施工誤差也可大幅度減小。所以，橋梁建設項目大多都會將現澆箱梁作為主要結構形式，但現澆箱梁施工作業又存在著工序煩瑣、技術復雜、安全隱患較多等問題，亟須采用可視化技術來對施工進度進行精準控制[1]。

BIM 技術是一種應用于建筑行業的信息技術，以三維可視化模型為基礎，通過構建起信息共享平臺來實現各種信息的高度集成，具有“所見即所得”的特點[2]。BIM 技術的應用貫穿于建筑工程項目的全壽命周期，可對傳統項目施工模式進行改變，促使其逐漸朝著集約型、先進型的施工方式發展，可達到可視化效果設計的效果。BIM 技術的出現讓建筑界出現了較大的信息技術變革，建筑界變得更加標準化、更加高效化和更加精細化，因此，BIM 技術也被譽為建筑界繼CAD 技術之后所形成的最好用的信息化技術。將BIM 技術應用于橋梁現澆箱梁施工中，可用精細化管理模式來代替傳統的粗放型管理模式，可明顯提高施工質量，提升施工企業的管理水平，助力施工企業朝著有序、穩定的方向發展。當前，BIM 技術已經大量應用于建筑行業，且獲得了豐碩的成果，但如何將BIM技術應用于施工難度大、技術復雜、工序煩瑣的橋梁現澆箱梁施工中已成為業內研究重點，四川省內江市水心壩大橋項目橋梁現澆箱梁施工中利用BIM 技術來達到了施工精細化管理的良好效果，起到了一定的示范效果。本文就BIM 技術在橋梁現澆箱梁施工中的應用進行探討。

2 工程概況

四川省內江市水心壩大橋（見圖1）橫跨沱江，是外圍公路與城市道路進行連接的重要節點，橋面寬26.5 m，橋長415 m，最大橋高為15 m，南連內江市東興區椑木街道，北接內江市市中區白馬街道，設計速度80 km/h。大橋上部采用現澆連續箱梁結構，跨徑3 m×29 m，箱梁的標準橫斷面為單箱雙室截面，其中，底板寬度為815 cm、底板高度為180 cm、頂板寬度為1 574 cm。為了更好地保障澆筑質量，現澆箱梁采用2 次澆筑方式，分別對底板、頂板進行澆筑。內江市水心壩大橋為四川省重點民生工程，關系到內江市沱江兩岸上百萬人的日常出現，工期較緊。為了順利實現安全目標、質量目標與工期目標，很有必要以先進技術為“利器”，確保該工程如期交付。

圖1 內江市水心壩大橋建設現場

3 BIM技術應用

3.1 三維施工場地布置

該項目處于人口稠密的市區，施工場地較為狹窄，導致其規劃布置受限，若采用CAD 軟件來進行二維層面的區域劃分，既不太簡潔直觀，又難以發現尺寸偏差，易于出現規劃布置不妥當的問題，進而影響到整個施工過程。而BIM 技術具備可視化特點，可利用Revit 軟件來構建構件族庫（如蓋梁、墩柱、承臺等），再將其載入建筑樣板項目中，同時又可基于設計圖紙來逐一放置結構族模型，確保現澆箱梁結構模型與實際的施工狀況相吻合[3]。

第一，布置施工道路。基于施工機械錯車情況、機械設備大小等來對道路寬度數值進行確定，再按照場外交通情況來對場內施工道路的運行線路、進出口予以妥善確定，而后再利用放樣命令對施工道路模型進行創建。

第二，劃分材料堆放區。首先，對分配梁、格構柱、貝雷架等尺寸較大的構件模型進行創建；并將其放置于施工道路外側空間，若由于堆放區劃分不合理而出現材料碰撞現象，則需在第一時間內及時調整，最終得出最優的材料堆放區域。其次，基于罐車、天泵、汽車吊等施工機械的性能參數來構建機械模型，再將其放置在施工道路上，而后仿真預演作業過程，既要確保施工機械的作業幅度可對施工區域全覆蓋，又要避免施工機械在作業時出現碰撞問題[4]，還要確保施工機械的占地面積小。最后，由于Revit 軟件具有可出圖性的特點，要及時將施工場地布置圖導出。由此可見，BIM 技術應用于三維施工場地布置中，可獲得最佳的場地布置施工方案，讓整個施工作業呈現出高效化和有序化。

3.2 支撐體系設計

由于本項目的現澆箱梁段施工區域為軟基地質，故而項目部采用梁式支架作為支撐體系，但是梁式支架頂部又存在著許多細部構件，技術交底相對比較困難且易于出現細部構件缺漏等問題。通過BIM 技術可將支撐體系構造實現可視化，既能夠讓施工人員直觀了解作業過程，便于開展可視化技術交底，又能夠防止細部構件缺漏，還可對支撐體系進行優化調整，最大限度地降低返工率[5]。首先，計算出箱梁結構的永久荷載以及施工活荷載，進而得出支架的布置跨徑、模板間距、材料類型等參數；其次，由于不同標高對支撐高度有著差異化要求，利用BIM 技術來構建起排架參數化族模型、鋼管格構柱模型，并且構建起標準件族模型，如內支撐、次楞、主楞等，將其在族庫中進行保存；最后，載入構件族文件，基于其對應的空間位置關系來進行布置，進而形成支撐體系的BIM 模型。此外，在現場搭設施工過程中，可通過BIM 模型來對全體作業人員開展可視化技術交底；相對于傳統的技術交底方式，可視化技術交底簡單明了、清晰易懂，可讓其在短時間內就可對施工技術特點及具體要求“了然于心”，還可引導其積極發現各個施工環節中所存在的安全隱患，并且通過集體討論來消除安全隱患，降低返工率，亦可讓支撐體系更好地得到優化。

3.3 碰撞協調優化

首先，整合支撐體系BIM 模型與現澆箱梁BIM 模型，使之形成施工體系模型。其次，利用Revit 軟件來對其開展碰撞檢查，將碰撞標準設定為自相交，將碰撞類型設定為硬碰撞，共計發現了6 處碰撞部位，均是在現澆箱梁底模板與蓋梁預埋件之間出現的。在第一時間內將6 處碰撞部位反饋給設計人員，為其妥善解決上述問題提供了重要的參考依據，對其進行協調優化，讓整個施工方案更富有可行性。

3.4 工程量統計

在橋梁現澆箱梁的施工管理中，工程量統計是極為重要的[6]，尤其是對材料進場計劃會產生較大的影響，進而波及施工進度的執行情況。通過二維圖紙來對工程量進行人工統計，無論是統計準確率，還是統計效率均不高；而BIM 技術可對各專業工程量進行自動統計，得出的結果是可信的，且精準度高，為后續材料進場計劃的科學制訂打下了堅實的基礎。工程量主要包括2 個部分，分別是混凝土工程量與支撐體系工程量，本工程的現澆箱梁項目混凝土工程量明細如表1 所示，本工程的支撐體系工程量明細如表2 所示。綜上，BIM 技術可有效助力工程量的統計，進而可讓現場材料供應更趨于科學化、精準化、時效化，可讓施工進度與材料供應實現同步而行，既不會出現材料供應趕不上施工進度的情況，又可防止材料浪費問題。

表1 現澆箱梁項目混凝土工程量明細

表2 現澆箱梁項目支撐體系工程量明細

3.5 施工進度模擬

本工程的現澆箱梁項目施工周期不長，但對應的工程量卻較大，加強施工進度控制就顯得尤為重要。施工進度模擬可立足于不同視域來對BIM 模型進行全方位地審視與觀察，確保施工方案處于可行狀態，既可提高施工安全管理水平，又可提高施工效率，可利用BIM 技術來將施工進度計劃與三維模型進行關聯，實現時間信息與空間信息的 “同步”，進而形成BIM4D 輔助進度計劃（Time+3D）。項目BIM 團隊反復開展了多次施工進度模擬，不斷修改、逐漸優化，最終才形成了最佳的施工進度計劃，為施工任務的高質量完成打下了堅實的基礎。

3.6 施工進度管理

項目管理人員既可通過BIM 模型來對各個進度計劃節點的工程量、工序開展信息等進行實時查詢，又可利用BIM技術來直觀對比進度模型與現場施工進度是否處于“同步”狀態，進而實現對施工進度的管理。本項目在頂板模板支架安裝施工時有一定的進度滯后現象，滯后率為26.73%，項目部通過BIM4D 技術發現了上述問題，在第一時間內組織相關施工班組開會，深入剖析了各種影響因素，加大人力、物力、財力的投入力度，很快就妥善解決了上述問題，讓整個施工進度處于可控狀態，確保現澆箱梁施工如期完成。

4 結語

總之，建筑領域與信息技術正處于持續融合的狀態，BIM技術的應用越來越多，將BIM 技術應用于橋梁現澆箱梁施工是大勢所趨、必由之勢，既可讓整個施工作業呈現出高效化、有序化，又可對各專業工程量進行自動統計，為后續材料進場計劃的科學制訂打下了堅實的基礎，還可讓整個施工方案更富有可行性，還可強化施工進度控制與管理，讓整個施工進度處于可控狀態，值得推廣應用。