BIM技術在徒駭河大橋安全管理中的應用

摘" 要：BIM技術在公路橋梁項目管理中多傾向于進度管理、成本控制和質量管理，安全管理作為重要把控環節往往與質量管理兼顧，缺乏系統化集成化的管理，依托徒駭河大橋應用BIM技術、魯班基建管理系統、二維碼技術和VR技術對項目安全進行協同管理。在BIM建模基礎上，解決鋼筋碰撞問題，通過虛擬仿真進行技術交底；采用虛擬仿真和VR技術對施工人員開展安全體驗項目、關鍵施工節點的安全教育和培訓；BIM技術結合魯班基建管理系統對人員、材料、設備、施工構件和危險源進行二維碼管理，實現安全管理動態化、常態化。基于BIM技術的協同管理，有效解決橋梁施工中安全管理全面把控問題，實現信息化、智能化、常態化安全管理，有效降低安全風險，大大提高該工程的安全管理水平和經濟效益。

關鍵詞：BIM技術；橋梁工程；施工安全管理；二維碼管理；VR技術

中圖分類號：U445.1" " " 文獻標識碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2025）07-0177-04

安全管理是橋梁工程施工中重要的把控環節，現有的橋梁工程安全管理方法主要靠施工人員和安全人員對現場進行監控和調度，難以進行全面精準的把控。橋梁工程中的BIM技術較建筑工程、地鐵隧道工程起步較晚，近年來已逐步應用到橋梁工程的設計、造價、施工、養護及施工管理中，利用BIM技術的宏觀控制，進行可視化管理及多模塊集成管理，橋梁工程項目的各參與方都可通過BIM技術協同智能化二維碼技術實現項目的閉環管理。永川長江大橋在2015年便將BIM技術應用于施工管理，利用BIM的可視化進行模擬，施工人員進場前對其進行培訓，并在施工過程中監督可能出現的安全隱患。李昕懿等在樂清灣大橋中基于BIM建模、BIM管理平臺結合企業云技術進行設計、建造與管理一體化的系統性應用。公路橋梁工程積極探索物聯網技術、信息化技術在工程管理中的應用，但多集中在進度管理、工程量統計和質量管理方面，施工安全管理相對碎片化、籠統化，缺乏BIM技術在公路工程施工安全管理應用方面的深入研究和廣泛實踐。研究依托于跨河大橋項目，采用BIM技術，魯班數字管理平臺結合VR技術，進行鋼筋檢查，技術交底，對橋梁施工中危險源、危險因素進行識別采集，結合二維碼技術監控、預警，及時排查隱患。全面提升信息化應用，助力橋梁工程安全管理向數字化、智能化、信息化方向發展。

1" 工程概況

徒駭河大橋位于G340東子線沾化繞城段改建工程改線新建段，跨越徒駭河。橋梁位于圓曲線、直線和緩和曲線上，橋梁起點樁號為K3+338.5，終點樁號為K4+195.5，橋梁全長857 m，橋梁軸線與水流方向的交角為90°。橋跨組合為14 m×30 m東側引橋+（75+130+75） m主橋+5 m×30 m西側引橋。主橋上部結構采用預應力變截面連續箱梁，下部結構采用雙曲面橋墩及過渡墩，鉆孔灌注樁基礎；引橋上部結構采用裝配式預應力砼簡支轉連續小箱梁，下部結構采用柱式橋墩，鉆孔灌注樁基礎。

2" BIM技術在施工準備階段的應用

2.1" 創建徒駭河大橋可視化BIM模型

傳統的二維平面圖紙，需要項目管理者及經驗豐富的項目技術人員熟悉整個項目的結構、構件、參數和材料等。而BIM技術則是以可視化的3D模型為基礎，能直觀地反映設計方案，檢驗設計的可操作性和不安全因素。該項目根據設計院提供的徒駭河大橋圖紙和該橋建設技術標準，利用Revit把樁基、墩柱、承臺、箱梁、橋面鋪裝、防撞護欄和鋼筋等構件進行參數化精細化建模，并把參數化的族形成項目獨特的參數化族庫，可直觀地看到各構件尺寸及結構組合情況，更易理解圖紙各組成部分及施工過程中各節點、碰撞點。大橋BIM建模及橋墩建模如圖1（a）、（b）所示。建模過程中發現圖紙設計標高、尺寸、材質、預留、預埋、相互矛盾及不符合國家規范強制性標準要求的問題，及時向設計院反饋、解決。如主橋11#箱梁邊跨部分平面圖中，箱梁輪廓線有明顯錯誤，與箱梁造型不符；多個類型牛腿設計中，有一類牛腿上接次承重梁，標高標注未加上承重梁高度。及時與設計院、施工方溝通，與現場確認，避免現場施工后才發現問題導致返工，節約工期和成本。

2.2" 構件碰撞檢測

Revit在模型搭建好后，運行協作中的碰撞檢查功能，檢測并統計出碰撞位置，如各構件配筋、尺寸標準是否齊全、合理，施工電梯及塔吊布置是否合理，預留洞口處是否標準等。沖突報告生成后，可以選擇某個沖突列表中的某一項，可快速將識圖定位到相應位置，繼而可以對沖突部分進行調整。設計師在對橋梁的鋼筋設計時，往往考慮鋼筋承載力、間距、配筋率等指標，未考慮鋼筋體積或鋼筋位置，從而導致實際施工過程中出現鋼筋位置沖突，不能正常布設的問題。本項目選取標箱梁內外模板、混凝土、鋼筋、預應力管束和齒板等模型，通過模型可以直觀了解到整個箱梁的形狀及細節，提前發現預應力管束、鋼筋之間的碰撞，碰撞問題如圖2所示。提前發現多個共性碰撞點，找出碰撞發生的原因，輸出碰撞報告，優化鋼筋搭接流程。本次檢測幫助現場施工人員提前發現沖突點，避免后期施工時布筋沖突造成工期延誤。

2.3" 基于BIM模型施工技術安全交底

徒駭河大橋項目施工周期緊張，部分工序流程復雜，Revit在模型搭建好后，導入Autodesk Navisworks軟件進行大橋可視化施工模擬。利用BIM技術實現虛擬建造，提高施工效率和安全性。項目對大橋交通繁忙、管線復雜、調流困難地段中箱梁0#段掛籃施工進行動畫模擬。通過動畫展示掛籃拼裝過程，強調安裝時需兩側對稱進行。掛籃安裝完成后對其進行加載預壓，消除因荷載產生的非彈性變形，如圖3所示。通過虛擬模擬進行三維可視化交底，展示掛籃施工中將要遇到的難點、重點，并幫助測量人員核對坐標的精確性，對擬建工程提高可預見性和工程可控制性。

3" BIM技術+二維碼現場安全管理

本項目在人員管理、材料管理、設備管理、施工構件和危險源等方面實現BIM技術+二維碼管理應用，全面實現線上化管理、流程化工作、數字化升級。

3.1" 人員管理

在魯班基建管理系統錄入工人電子身份信息，方便現場管理人員快速地獲取工人基本信息、安全狀態信息、進出場時間和工種信息等。同時關于此工人全部電子文檔信息都已經有序歸納，且可生成端口獨有的二維碼貼到安全帽上，利用手機APP可以隨時查看人員信息，便于對現場人員進行信息化管理。

3.2" 材料管理

建立專門的BIM材料管理模型，以模型為信息儲存單位導出二維碼。材料進場前由相關人員對材料進行檢查并核查產品合格證、供貨證明等相關證明材料，檢查通過后，掃描二維碼更新為到貨狀態，視為材料進場。已到貨的材料需在BIM平臺記錄相應的基本信息，包括名稱、類別、狀態、數量和存放位置等。將材料對應的二維碼制作成冊，查詢時使用手機軟件進行掃描，即可獲取材料基本信息、堆放位置、庫存數量等，實現材料信息化管理。如將鋼筋從原材料到半成品、成品整個過程信息進行分類記錄，生成動態二維碼，使信息得到共享。

3.3" 設備管理

通過二維碼技術對施工現場的特種施工機械進行信息化管理，利用任務提醒功能，設置檢修報警，可以提醒施工人員及時對特種機械進行維護，避免因特種機械維護不當引發的事故，降低因設備維護不及時導致的安全風險。

3.4" 施工構件

現場對所有構件進行二維碼全面覆蓋，只需掃描即可快速知曉項目構件施工情況。橋梁施工中很重要的一環就是梁場預制構件的管理，通過“BIM+二維碼”技術可以實現預制箱梁追蹤管理。工程施工的不同階段，使用BIM平臺的沙盤模式可用不同顏色區分構件的不同狀態，對于預制箱梁，有生產、運輸、安裝和濕接縫施工已驗收等狀態。每一道施工工序開始時，掃描構件的二維碼，將構件狀態信息更新至當下施工狀態。管理人員可以通過二維碼手冊，使用手機軟件掃描，輕松獲取構件施工狀態信息，實現對預制箱梁的追蹤管理。利用二維碼反輸入定義構件的狀態，使整個梁廠每條生產線生產狀態可視化，能實時從BIM系統中精確獲知生產線上每一個臺座的工作內容，通過信息化管理，提高生產效率，解決存梁區存梁無規律的問題。

3.5" 辨識、整合危險源

擬建橋梁所在區域地貌形態為低平地和河流階地，橋址附近河道自然連續轉彎，徒駭河大橋施工有一定的復雜性，這就需要進行危險源辨識和安全管理常態化。結合系統平臺的輕量化、云共享及數據資源庫的完整性等諸多方面考慮，本項目選擇魯班工程管理數字平臺作為常態化管控的協同管理平臺。對項目施工信息、工程質量、施工進度、項目資料和現場安全等模塊進行統籌管控。

根據項目建設技術標準和要求，BIM建模的同時根據安全規范對不安全因素、潛在的危險源采用不同顏色詳細標識，施工安全管理中可在BIM模型中實時查詢相關數據，實現數據的集中與高效管理。同時項目管理人員根據危險源辨識流程和安全事故致因因素分析潛在的危險源，將不同影響因素、危險源名稱、分布區域、工序、行為和風險等級進行整理，導入魯班基建管理系統安全模塊，并將重大危險源制作風險二維碼，結合后期施工中PC端管理軟件和VR技術，排除安全隱患，提高危險源的管理水平，最終改善公路工程的安全生產狀況。魯班基建管理系統如圖4所示。

4" 安全協同管理

4.1" 安全教育與培訓

項目的安全管理采取傳統安全管理與虛擬技術相結合的方式。先采用傳統的安全管理模式構建安全生產責任制度、完善安全生產規范、制定安全隱患評估標準、建立預案體系和安全指揮平臺。對施工人員進行各項制度規范培訓、各類設備設施培訓、案例警示教育和綜合應急演練等。再采用虛擬技術（BIM技術+VR技術+工程管理數字平臺相結合）進行強調、演示。在徒駭河大橋施工前，通過BIM模型向工人進行交底，包括模型中不同顏色標識的危險源、魯班工程管理數字平臺安全模塊中危險源和鋼筋碰撞沖突等。對重大危險源同時采用虛擬施工和VR（虛擬現實技術）技術呈現BIM成果，融入高空作業、機械傷害、高空墜物傷害和現場急救等安全體驗項目，提高項目管理及施作人員安全意識，也保障了該項目自開始進場到現在持續保持零傷亡事故。通過定期VR設備體驗，施工人員可以在項目中虛擬漫游，觀看關鍵節點施工工序，輔助技術交底；將實際項目場景進行模擬，讓施工人員在虛擬場景中進行安全體驗，加強了施工人員對安全事故的認知，提高項目安全管理水平，助力現場施工安全教育和技術交底。

4.2" 基于BIM的協同管理系統

基于BIM技術+二維碼管理+VR技術+基建管理系統，項目各方參建人員均可通過獲取各類二維碼，可獲取與施工安全相關的信息。現場質檢員及安全員發現不安全因素時，可通過移動設備掃描二維碼，實時拍攝上傳質量、安全、進度與文明施工的相關照片，關聯到BIM模型相應位置，實現管理過程的信息化。及時發現問題創建問題，將問題主題、位置、時間、詳細描述和圖片等進行填寫上傳，相關人員及班組收到整改令后進行整改，最后確認整改形成PDCA閉合，管理者在辦公室即可實時掌握項目安全、質量、進度及整改情況，提升了項目現場的管理水平。最后，通過系統對每一次質量安全處理過程及相應資料自動分類、整理并整合為規范格式，上傳管理系統。

5" 結束語

基于BIM技術、VR技術和魯班管理系統，依托沾化繞城段徒駭河大橋項目，有效解決了BIM技術在公路工程中安全管理的應用，實現了項目施工在準備階段和實施階段信息化安全管理的貫通應用，提高了公路工程項目精細化、信息化安全管理水平。

利用BIM技術對徒駭河大橋主要組成結構和鋼筋進行參數化精細化建模，對潛在的危險源進行標識，發現多個共性碰撞點，優化施工細節，解決了碰撞問題。對箱梁0#段掛籃施工通過動畫模擬的方式技術交底，優化施工進度和施工組織。

通過魯班基建管理系統對人員、材料、設備、施工構件和危險源實現BIM技術+二維碼管理應用，并將潛在的危險源進行分類分級整理，導入魯班基建管理系統安全模塊。可隨時利用手機APP進行追蹤，簡化工作流程輔助現場施工，實現信息化管理，常態化監控。

結合VR技術，對施工人員開展安全體驗項目和關鍵施工節點安全教育和培訓。基于BIM技術二維碼+基建管理系統，管理人員通過手機軟件操作，可實現隨時隨地審批流程、隨時查看動態化人員管理、掌握現場危大工程危險源辨識，及時發現問題解決問題形成PDCA閉合。

參考文獻：

[1] 巴懷強.基于BIM技術的大型轉體橋梁施工安全管理應用研究[J].公路，2023，68（11）：86-92.

[2] 周雪梅.BIM技術在建筑施工安全管理領域的應用研究[J].科技創新與應用，2019（22）：184-185.

[3] 王蒙，李軍華.BIM技術在橋梁工程施工階段的應用[J].公路交通科技（應用技術版），2018（10）：61-64.

[4] 楊小磊.基于BIM技術的公路工程施工安全管理研究[D].天津：天津工業大學，2019.

[5] 蔣平江，楊凱，曾紹武，等.BIM技術在金沙江雙線特大橋施工中的應用研究[J].鐵道標準設計，2018，62（8）：78-84.

[6] 楊嘉欣.BIM技術在建筑工程安全管理中的應用研究[D].長春：吉林建筑大學，2022.

[7] 張貴忠.滬通長江大橋BIM建設管理平臺研發及應用[J].橋梁建設，2018，48（5）：6-10.

[8] 華昕若.BIM技術在高速公路跨線橋施工安全管理中的應用研究[J].公路工程，2017，42（1）：147-151.

[9] 李曉耿，李俊，陳銘敏，等.基于BIM技術的智慧工地危險源分析與管理系統優化[J].科技創新與應用，2021，11（25）：40-42.

[10] 李昕懿，劉俊，徐文，等.BIM技術在某跨海大橋項目建設中的應用[J].土木建筑工程信息技術，2023，15（6）：20-25.

Abstract： BIM technology tends to schedule management， cost control and quality management in highway and bridge project management. Safety management， as an important control link， is often taken into account with quality management. There is a lack of systematic and integrated management. Relying on the Tuhai River Bridge to apply BIM technology， Luban Infrastructure Management System， QR code technology， and VR technology to coordinate project safety management. Based on BIM modeling， the problem of steel bar collision is solved， and technical disclosure is carried out through virtual simulation; virtual simulation and VR technology are used to carry out safety education and training for construction personnel on safety experience projects and key construction nodes; BIM technology is combined with Luban Infrastructure Management The system manages personnel， materials， equipment， construction components， and hazard sources with QR codes to achieve dynamic and normalized safety management. Collaborative management based on BIM technology effectively solves the problem of comprehensive control of safety management during bridge construction， realizes informatization， intelligent and normalized safety management， effectively reduces safety risks， and greatly improves the safety management level and economic benefits of the project.

基金項目：山東省人文社科課題（2023-XWKZ-063）；山東省藝術科學重點課題（L2024Z05100273）；山東省大學生創新訓練項目（S202413006008）

第一作者簡介：李艷奇（1986-），女，碩士，副教授。研究方向為道路工程、BIM技術。