精細化BIM技術在渡槽高架橋工程中的應用

黨衛江

摘要 隨著計算機行業的崛起和數字化技術的進步，BIM技術已廣泛地應用于工程領域的多個行業。西安市浐河渡槽高架橋工程，具有結構復雜、施工難度大等特點，因此，將精細化BIM技術應用于渡槽高架橋工程中具有重要的實際意義。文章旨在探討精細化BIM技術在渡槽高架橋施工過程中有關施工現場規劃、特殊氣候及水文條件應對、支架支護體系的搭建、拱梁結合段的關鍵節點施工等方面的實際應用。文章依托渡槽高架橋項目，結合現場施工安裝全過程的實際背景，通過精細化BIM技術在全項目周期內的實際應用，闡述精細化BIM技術對工程建設效率和質量提高的重要性。

關鍵詞 精細化BIM技術；項目施工過程；渡槽高架橋拱梁結合段

中圖分類號 TU85文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）10-0066-03

0 引言

BIM技術已經進入了人們的視野，并在工程應用中逐漸廣泛受用[1]，渡槽高架橋工程是一種重要的水利基礎設施，具有結構復雜、施工難度大、技術要求高等特點。傳統的工程管理模式由于技術的局限性、流程的復雜性等方面的限制，存在效率低下、質量不穩定、成本過高等缺點，已經無法滿足現代渡槽高架橋工程的需求。隨著計算機行業的崛起和數字化技術的進步，BIM技術已廣泛地應用于工程領域的多個行業[2]，在渡槽高架橋工程中引入精細化BIM技術，通過數字化、可視化的方式，提高效率和工程質量，是實現精準管理、動態管控高效施工的必經之路。

1 依托項目概述

浐河渡槽高架橋項目位于陜西省西安市長安區，上跨浐河河段。高架橋的跨徑布置為32 m+90 m+32 m，橋總寬9.8 m，橋高24.4 m。渡槽高架橋采用拱橋結構，分為主梁和拱梁兩部分，其中主梁部分為預應力混凝土結構、拱梁部分采用鋼結構。施工現場位于浐河河段，浐河兩岸已完成河堤路的鋪設，交通比較便利，但河水流量受氣候影響較大，對整個施工期間的支架搭設提出了更高要求。浐河渡槽高架橋項目的施工重難點位于拱梁結合段，在該處，由主梁的現澆預應力混凝土結構過渡為鋼結構拱梁，施工工藝復雜。項目總體效果圖如圖1所示。

2 BIM技術在項目施工過程中的應用點

2.1 BIM技術在施工方案策劃中的應用

該項目主橋梁段橫跨浐河的河道，按照現有的施工進度規劃，跨河道施工階段剛好與當地汛期交叉，因此采取相應的防汛措施，成為施工安全保證的一項重要內容。項目組統計了多年的水文氣象資料，利用BIM技術確定項目地理水位信息模型，結合地理信息模型，確定了在不同月份浐河最高水位的BIM模型，并植入地形及橋梁工程的模型中，為整個項目的汛期施工預警提供可靠的具體水位信息。項目組把當地的馬家洼村段設立的水位刻度標尺作為觀測點，并記錄了2021年、2022年、2023年連續三年浐河的水位，記錄表如圖2所示。項目組根據相關數據分析，確認施工期間最高水位出現在4—6月份，并且在觀測點的最高水位為640 mm。最后項目組在方案處理過程中，根據以上信息預測了施工區域的最大水位時對應的河水寬度、水位深度等相關數據，并對支架基礎、支架強度及位置高度進行調整，保證項目正常施工。項目組預測2024年4—6月份期間，汛期水位的模型如圖3所示。

2.2 支架體系計算

該項目施工現場地形復雜且上跨河道，現場施工對模板支架體系的要求高。項目模板支架采用“鋼管貝雷梁+盤扣組合支架”，盤扣組合支架主要由鋼管、貝雷片、盤扣架組成。項目的支架結構的BIM模型如圖4所示：

在施工前首先利用BIM軟件創建支架體系模型，將支架體系的模型通過數據互通直接轉化成結構計算模型。然后利用BIM軟件的計算優勢，進行多種類荷載模擬計算，載荷包括支架自重、梁段壓載荷、水壓荷載、沖壓荷載、地震荷載、風壓荷載及溫度荷載等。所有載荷加載完畢，利用計算軟件開始計算。通過計算，得出支架在施工中各種應力和應變的分布情況，以保證支架結構能安全使用，確保支架在承受各種載荷和沖擊時仍然保持穩定。充分解析計算結果，保證支架在水流沖擊及環境影響的情況下保持足夠的強度和穩定性。通過BIM技術計算支架體系，支架結構受力最大的節點位于拱梁結合段下方的貝雷架的上下弦桿處，且該處下弦桿與臨時支架搭接。貝雷架在該節點的最大拉應力為上弦桿處，承受的拉應力為24.70 MPa，最大壓應力為32.08 MPa，完全滿足支架體系材料Q235B的屈服強度要求。以上BIM模型分析結果，驗證了該項目設計的支架完全符合使用標準，有效地保證了施工的進度及安全。項目的支架計算結構如圖5所示：

2.3 BIM技術在拱梁結合段關鍵點的應用

該項目的施工重難點集中在現澆主梁與拱梁鋼結構的結合處，在該處不僅有加強現澆主梁強度的鋼筋結構，還有鋼結構的預埋件。通過精細化BIM技術建立的渡槽高架橋模型，可以直觀地展示在該處的各種復雜的內部結構，實現復雜節點可視化。在該關鍵點的施工前期，通過精細化BIM技術對施工過程進行模擬展示，可以為后期的施工提供可靠的數據，提前對各種不利于施工的情況做出準確預判，并提出處理意見。BIM技術在拱梁結合段施工的組織和協調過程中發揮了不可替代的作用，提高了施工的效率和質量。

精細化BIM模型在拱梁結合段的細節展示。通過施工前期精細化BIM模型的建立，BIM技術向施工項目組直觀地展示了該節點的內部結構。圖6所示為該結構鋼節點詳圖。

拱梁結合段由鋼筋混凝土結構過渡為“鋼結構+鋼筋混凝土”復合結構。主梁鋼筋籠在該節點由于增加結合段的混凝土臺階，增加了鋼筋用量。同時，鋼結構的預埋件在該節點與鋼筋籠混合在一起，結構復雜。由于鋼結構預埋件是工廠完成焊接涂裝后到現場安裝，而主梁的鋼筋籠是現場綁扎，所以兩者極小的尺寸偏差也會給現場施工造成困難，這就要求提高預埋件的加工精度和現場捆扎的精準度，精細化的BIM模型可以為加工工廠提供準確的加工數據，也可以為現場鋼筋捆扎人員提供更準確的鋼筋加工尺寸。

BIM技術在拱梁結合段的施工模擬。該節點模型的建立，使施工人員在混凝土澆筑之前，就了解到鋼結構的預埋件與主梁鋼筋籠有一定的傾斜角度，該角度造成了鋼結構預埋件的重心直接分擔給主梁的鋼筋籠。該項目通過BIM技術，精確計算出該節點預埋件的重量，并為預埋鋼結構提前搭建支架，保證為該節點在澆筑前后的穩定及位置精度提供了可靠的數據支撐。同時，項目組選用50 t的汽車吊，保證了支架搭建的順利進行。BIM技術在施工模擬過程中可精確地預判了汽車吊在澆筑前吊裝位置、吊臂長度、旋轉半徑等相關過程，保證了施工的進度及精度。圖7所示為拱梁結合段的施工模擬：

2.4 BIM技術在施工成本估算和資源分配中的應用

項目的工程量是后期結算的必備要素，而人為統計工程量不僅速度慢還容易出錯。精細化BIM技術在建模階段，就對施工過程中所需要的各種材料進行了精準分類，并且精準地分配到各個階段、各個節點。精細化BIM技術的以上特點，有助于更方便、快捷、準確地統計渡槽高架橋的工程量數據，包括材料用量、勞動力需求等。項目組根據BIM統計的相關數據，再結合項目的相關進度、安全、質量要求，對相關的人力、物料等相關資源進行合理的調度安排。BIM技術有助于進行成本估算和資源分配，提高工程建設的經濟效益、工作效率，并提升預算質量。

3 精細化BIM技術在施工中的展望

近年來，隨著科技的不斷進步，智能建造已成為現代建筑領域的主流趨勢[3]。精細化BIM技術在渡槽高架橋工程中具有廣泛的應用前景。精細化BIM技術的應用，可以提高渡槽高架橋工程的設計效率和質量，優化施工過程和提高施工安全性，精確地進行工程量統計和資源分配，以及加強建成后的維護和管理。未來，隨著精細化BIM技術的進一步發展和完善，其在渡槽高架橋工程中的應用將更加廣泛和深入，為工程建設行業的發展帶來更大的推動力。將精細化BIM技術滲透到項目管理工作中有著顯著的效果，不僅可以提升工作水平，還能為企業帶來豐厚的經濟效益[4]。

4 結語

精細化BIM技術在施工過程的各個環節中起到連接作用，所以使得更多的施工人員能夠通過BIM模型及時了解項目中的重點難點。因此，精細化BIM技術對施工有非常大的指導意義，是未來發展的趨勢，精細化BIM技術在渡槽高架橋工程中的應用具有重要的意義和價值。通過精細化BIM技術的應用可以提高工程效率和質量，降低項目成本和風險。隨著BIM技術的不斷發展和完善，精細化BIM技術在橋梁工程中的應用將會越來越廣泛，并發揮越來越重要的作用。

參考文獻

[1]黃鈺媛. 分析BIM技術在市政道路與橋梁設計中的應用[J]. 建筑實踐， 2020（8）： 128.

[2]郝宗成. BIM技術在裝配式建筑機電安裝中的應用[J]. 建筑模擬， 2020（5）： 107.

[3]張國學. 淺析橋梁正向設計與智能參數化建模[J]. 工程機械與維修， 2023（1）： 105-107.

[4]廖曄. BIM技術在現代建筑工程項目管理中的應用分析[J]. 建筑模擬， 2020（5）： 67.