智能橋梁建設和管理中BIM技術的應用分析

黃曉暉

摘要： 現階段， 我國現代化建設進程持續推進， 橋梁工程作為交通系統中的重要組成部分， 是我國十分重要的基礎工程， 橋梁工程技術的快速發展， 可以為我國橋梁工程領域建設注入新的動力。本文結合現有的BIM技術， 利用其參數化技術優勢、 可視化技術優勢、 動態化技術優勢， 為傳統類型的橋梁施工補足短板。同時， 針對BIM技術在現有橋梁工程的每一道施工環節進行詳細分析， 說明技術優勢， 并為橋梁施工建設設定一個更加高效、 科學的新型操作思路， 以供參考。

關鍵詞： BIM技術； 橋梁建設； 智能施工； 工程管理

DOI：10.12433/zgkjtz.20240250

現有的BIM技術， 又被稱為建筑信息模型。在早期階段， BIM技術是一種以3D模型為基礎， 提取2D模型信息的技術， 主要用途是提升工程圖形的繪制作業效率。在新時期， 軟件技術工程持續且高速發展， 可將BIM技術應用到橋梁工程中。通過該技術的應用， 可以成功模擬出建筑模型， 工作人員可以更加快捷地對后續施工計劃做出準確調整， 并對各項資源進行合理配置。在對施工作業質量加以驗證后， 工作人員還可利用該技術對施工方案中所有的重點和難點環節做出必要的優化和調整， 為項目施工方案提供準確性保障。除上述內容外， BIM技術還可以對所有施工環節的實際施工質量進行有效控制， 并通過可視化監管的方式， 對工程中的重點和難點工藝做出適度優化， 既可控制整體的施工成本， 還可以為現場施工人員提供生命與財產安全保障。

一、 BIM技術的原理

BIM技術以數字化編碼為核心， 借助特定技術參數， 可準確繪制出建筑模型的基本框架。例如： 在繪制任一建筑工程中的門窗結構時， 如果使用傳統的設計軟件， 只能通過尺寸參數和所處位置信息完成繪制任務， 但施工建設所用的材料材質信息以及其他方面的參數依舊需要其他參建部門參與， 才能完成整個方案的設定。在工程項目的傳統流程中， 任何一個環節的修改都可能導致整個項目重新來過， 這無疑是對時間和人力資源的巨大浪費。這種反復修改、 返工的現象， 不僅會增加項目的成本， 還可能導致項目進度的延誤。然而， 隨著科技的發展， BIM技術應運而生， 為工程項目帶來了革命性的變革。通過使用BIM技術， 項目團隊可以在設計的初期階段就充分利用項目施工參數， 一次性完成所有的繪制任務。而且由于BIM技術的精確性， 所建立的模型幾乎不會出現誤差， 從而避免多次返工的情況。因此來說， BIM技術不僅大大提高了項目效率， 也節約了寶貴的時間和人力資源。

二、 BIM技術在項目施工中的應用優勢

新時期， 我國橋梁工程的總體施工效率極高， 世界排名相對靠前。但是在實際施工作業期間， 仍然存在一定的問題， 如： 在材料管理方面、 人工勞力預算方面存在計算不準確的情況； 部分項目施工完成后才發現工程質量不合格， 需要重新設計工程的各項內容， 然后再重新施工， 造成嚴重的浪費。

針對上述問題， 使用BIM技術后， 可以對施工過程進行有效模擬， 整體掌控全部施工環節， 并與各部門開展協同作業， 如此不僅能大幅提升施工效率， 還可以保證橋梁施工現場的安全， 并確保后續其他施工環節的建設質量。從具體的應用角度分析， BIM技術的主要優勢如下：

第一， 現有BIM技術是一種三維模型的專業繪制技術， 與傳統形式的二維技術相比， 在模型的可視性方面具有顯著優勢。同時， 它還支持在每個施工階段及時查看三維模型信息， 確保橋梁施工任務的所有內容都清晰、 準確， 以此為基礎， 工作人員可以對項目施工進行更加高效的掌控。

第二， 現有BIM技術在應用過程中具有十分明顯的動態性優勢， 在準確掌握不同時刻模型信息的同時， 還可以以系統信息庫為基礎， 對工程建設模型中的所有數據進行妥善處理和精準分析， 并對關鍵內容進行備份。在此期間， 當項目的任一環節需要變動， 其他相關數據均可同步變更。在這樣的情況下， 可確保數據內容的協調性和統一性， 對建筑工程形成準確的指導。

第三， BIM技術的卓越功能之一在于它能夠將工程項目中的所有圖示數據內容和相關信息準確無誤地呈現在同一張工程圖內。這一特性使得項目團隊在各個不同的設計階段都能夠輕松對所有項目的生產和建設資料進行高效協調。無論是初步設計、 深化設計還是施工圖設計， BIM技術都能確保各階段的數據和信息保持高度一致， 從而避免因信息不一致而導致的錯誤和延誤。通過這種方式， BIM技術為工程建設質量提供了堅實的保障， 確保了項目順利進行和最終的成功完成。

三、 BIM技術在橋梁施工中的運用

（一）數據自動化管理

將BIM技術成功應用于工程項目的實際建設中， 無疑為橋梁行業帶來了革命性的變革。這種技術將可視化工具深入到建設的每一個環節， 使得我們能夠以更宏觀的視角對橋梁項目進行全面而細致的管理。通過BIM技術， 我們不僅可以對橋梁的結構進行精確建模， 還能夠模擬施工過程中的各種情況， 從而提前發現并解決潛在問題。這種自動化管理方式不僅提高了施工效率， 還有效滿足了橋梁工程在施工期間提出的各項需求。無論是施工質量控制、 進度管理還是成本控制， BIM技術都為我們提供了強有力的支持， 為橋梁行業的可持續發展奠定了堅實的基礎。

傳統的CAD繪圖軟件在使用過程中， 在完成工程圖形的繪制任務時， 僅可以得到2D圖紙， 即平面規劃， 在項目建設的初期階段， 無法以此為依據， 導致其他部門在后續工作中會出現部分施工環節脫節的情況。而在應用BIM技術的過程中， 其數據自動化技術以3D模型為核心繪制手段， 在初期階段即可給出更加清晰的模型信息， 與CAD技術相比， 可以更加清晰地展現項目的參數信息、 人力預算信息和項目各建設環節的數據信息， 并對關鍵內容進行自動切換管理， 既可以達到節約物力、 人力的效果， 又可以在出現不利施工信息的情況時， 及時提醒相關人員進行修改， 以為后續施工提供更加安全、 科學、 全面的保障。

（二）項目施工過程可視化

應用BIM技術， 橋梁施工領域的圖紙繪制階段得以徹底革新。這一技術為設計人員提供了詳盡而全面的數據參數， 使得橋梁設計的精度和效率大幅提升。不僅如此， 通過BIM模型， 項目團隊還能深入了解施工期間的各項要求， 確保每一個細節都得到充分考慮。值得一提的是， 各部門都能夠根據實際需求對項目參數進行調整， 從而確保BIM模型與最終建筑之間的協調和統一。這種全面的數據支持和跨部門協作， 使得橋梁施工的質量和效率都得到了前所未有的提升， 為橋梁建設行業的可持續發展注入了新的活力。

（三）BIM技術可在橋梁施工過程中識別危險

在應用BIM技術的過程中， 可以配合虛擬顯示技術， 對橋梁工程中的關鍵內容進行3D模擬及動態演示， 由Navisworks自動完成各項碰撞擦拭檢查任務， 從而生成最終的碰撞報告， 供設計人員參考。例如：

第一， 橋梁工程中， 連續梁結構的預應力鋼絞線部分， 通過對工程預留管道結構與鋼筋材料之間的碰撞檢查結果分析， 可以提前預留足夠的碰撞空間。同時， 還可以對鋼筋材料的最終敷設方式進行合理優化， 保證后期施工方案得到準確落實。

第二， 橋梁工程中的承臺部分施工， 在應用BIM技術后， 即可對冷卻水管部分進行合理布置， 然后再完成碰撞檢查任務， 即可對冷卻水管部分、 鋼筋部分、 樁基部分之間是否會出現碰撞做出有效判斷， 保證項目施工方案的可靠性和可行性。

第三， 在橋梁墩身結構的施工過程中， 需要對樓梯、 電梯、 建筑輸送管道、 塔吊預埋件等部分的位置進行檢查， 還需要對預埋件部分與墩身鋼筋部分、 洞身通風孔部分和模板拉筋部分相互之間是否存在干擾進行檢查。借助BIM技術， 即可實現對上述內容的碰撞檢查， 并通過二維模型的呈現方式展示出最終的結果， 并以此為前提對后續施工任務做出合理調整。

（四）施工過程中算量技術的合理應用

橋梁工程建設期間應用BIM技術， 即可自動將項目材料信息、 數量參數、 尺寸信息等核心數據統一處理， 并生成系統反應。BIM技術本身具有十分突出的虛擬化優勢， 不僅可以合理調整橋梁工程的施工信息， 確保每一項工程參數都符合國家規范標準要求， 還能對橋梁施工進行全方位的監督管理， 確保施工更加規范化、 制度化。

BIM技術在工程項目中的應用具有廣泛而深遠的影響。在人員管理方面， BIM技術能夠精確統計項目所需施工人員數量， 根據項目進度和任務分配合理的人力資源， 避免人力資源的浪費或不足。在施工進度掌控上， BIM技術通過精確的時間軸管理， 能夠實時監控施工進度， 確保項目按計劃推進。同時， 該技術還能有效預測施工周期， 為項目團隊提供合理的時間安排和資源配置建議。在質量控制方面， BIM技術能夠提前識別潛在的質量風險， 指導施工過程中的質量控制措施， 確保工程質量達到預期標準。最后， 在成本控制上， BIM技術為項目成本控制工作提供了精準的數據支持， 幫助項目團隊合理控制成本， 提高項目的經濟效益。因此， BIM技術在工程項目中發揮著不可或缺的重要作用。

四、 BIM技術在橋梁運營和維護中的應用

（一）橋梁運營和維護中的數據管理

BIM技術在橋梁運營和維護中的應用主要體現在數據管理方面， 隨著橋梁建設規模的擴大和橋梁壽命周期的延長， 傳統的手工記錄和紙質文檔已經無法滿足橋梁數據的管理和維護需求。BIM技術作為一種集成數字化建模、 信息管理和協同工作的方法， 可為橋梁運營和維護提供更高效、 準確和可靠的數據管理方案。BIM技術可以實現橋梁數據的集中、 統一管理， 通過建立橋梁的數字模型， 將橋梁的結構、 材料、 設備、 維護記錄等各種信息和數據整合到一個統一的平臺上， 運營和維護人員可以通過BIM技術快速訪問和查詢相關數據， 減少信息的丟失和錯誤， 提高數據的可靠性和一致性。BIM技術還可以實現橋梁數據的實時更新和追蹤， 在橋梁運營和維護過程中， 橋梁的使用狀況、 維修記錄、 結構變形等各種數據會不斷地產生和變化， BIM技術可以將這些數據實時反饋到數字模型中， 幫助運營和維護人員及時獲取最新的橋梁狀態信息， 提前發現潛在問題， 并采取相應的維護措施， 從而保證橋梁的安全性和可靠性。

（二）BIM技術在橋梁維護過程中的優勢

BIM技術可以提供全面、 準確的橋梁信息模型， 包括結構、 設備、 管線等各個方面的數據。通過這個信息模型， 維護人員可以直觀地了解橋梁的結構和組成， 從而更好地規劃和執行維護工作。BIM技術可以實現橋梁的實時監測和預警， 通過傳感器和監測設備采集的數據， 結合BIM模型， 可以實時監測橋梁的狀態和變化。一旦發現異常情況， 系統會自動發出警報， 并提供詳細的信息， 幫助維護人員快速響應和采取相應的措施， 避免潛在的安全風險。BIM技術還可以支持維護計劃的制定和優化， 通過對橋梁信息模型的分析， 維護人員可以評估橋梁的維護需求和優先級， 制定合理的維護計劃。維護人員可以在BIM環境中模擬不同的維護方案， 并評估其效果和成本， 從而選擇最佳的維護策略， 并優化維護資源。BIM技術還可以提供維護過程中的實時指導和支持， 通過增強現實（AR）和虛擬現實（VR）技術， 維護人員可以在實際操作中獲得BIM模型的可視化展示， 以及相關的維護指導和說明， 從而提高維護人員的工作效率和準確性， 降低出錯的風險。

（三）BIM技術在橋梁維護中的風險識別和預防措施

BIM技術可以通過建立橋梁的數字模型， 對潛在的風險進行識別和評估。通過模型的可視化和數據分析功能， 可以發現橋梁結構的問題、 設備的故障、 管線的老化等潛在風險。同時， BIM技術可以模擬不同的維護方案， 評估其對風險的影響， 幫助決策者選擇最佳的維護策略。BIM技術擁有實時監測和預警系統， 通過將傳感器和監測設備與BIM模型相連接， 可以實時獲取橋梁的結構變形、 溫度、 濕度等數據。這些數據可以與模型進行比對和分析， 及時發現異常情況， 并通過預警系統發送警報， 以便工作人員采取相應的措施。BIM技術還可以輔助制定維護計劃和工作流程， 提高維護的效率和準確性。BIM模型可以對橋梁進行全面的檢查和評估， 確定維護的重點和優先級。同時， 工作人員可以根據模型提供的信息， 制定詳細的工作流程和操作指南， 確保維護工作的執行符合規范和標準。BIM技術還可以支持橋梁維護的信息共享和協作， 通過建立統一的數據平臺和云存儲系統， 可以將橋梁的相關信息和維護記錄進行集中管理和共享。不同的維護人員、 設計師和監理人員可以在同一個平臺上進行協作和交流， 及時更新維護進展、 交流問題， 從而提高溝通效率和工作質量。

五、 結語

綜上所述， BIM技術在橋梁工程項目中的應用效果， 高度符合我國的工程施工安全要求及規范。同時， BIM技術更加關注人力資源和材料資源的管理， 可有效避免建設資源浪費的情況。因此， BIM技術是一項有助于處理施工問題的核心技術， 成功應用該技術可更加有效地發揮出其可視化優勢， 保證橋梁施工的規范性、 安全性和科學性。

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