BIM在橋梁施工中的應(yīng)用

金擁軍

（上海奉賢建設(shè)發(fā)展（集團(tuán)）有限公司，上海市 201400）

0 引言

橋梁施工材料成本占工程總造價(jià)比例可達(dá)60%～70%,材料管控水平是決定項(xiàng)目盈虧的關(guān)鍵因素。隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展和對(duì)公路交通行業(yè)規(guī)范化管理要求的提高,傳統(tǒng)的材料管理模式已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足橋梁施工材料精細(xì)化管理的需求。因此如何有效將BIM技術(shù)應(yīng)用到橋梁施工過(guò)程中，也就成為了相關(guān)企業(yè)所需要迫切解決的一個(gè)重要問(wèn)題[1,2]。

1 橋梁狀況檢查

根據(jù)我國(guó)現(xiàn)有的相關(guān)規(guī)定和操作規(guī)范，高速公路上橋梁狀況的檢查一般可以分為月檢、季檢、年檢和相關(guān)專(zhuān)門(mén)性檢查四個(gè)方面。高速公路橋梁檢查的內(nèi)容主要包括以下三個(gè)方面：

（1）檢查資料的收集和整理。

（2）橋梁結(jié)構(gòu)尺寸和結(jié)構(gòu)性能檢測(cè)。

（3）橋梁結(jié)構(gòu)缺陷檢測(cè)，包括橋梁混凝土外觀檢查、橋梁結(jié)構(gòu)裂縫檢查和橋梁結(jié)構(gòu)變形情況檢查等。

2 橋梁施工中存在的問(wèn)題

2.1 橋況不明

建成多年的橋梁由于技術(shù)資料不及時(shí)歸檔或遺漏造成原始資料不全、遺缺；新建橋梁資料不全，橋梁技術(shù)狀況不清楚等，橋梁原始資料未能及時(shí)提供給養(yǎng)護(hù)單位，造成養(yǎng)護(hù)單位對(duì)原始資料不清楚。

2.2 橋面嚴(yán)重超載，超負(fù)荷工作

我國(guó)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)的公路橋梁還有許多修建于上世紀(jì)八十年代以前，設(shè)計(jì)荷載等級(jí)偏低，與現(xiàn)行實(shí)際運(yùn)行荷載差距較大，承載能力不足，已不適應(yīng)目前高速公路中交通量增大，超重車(chē)、集裝車(chē)、大噸位車(chē)增多的新形勢(shì)，造成橋梁承受不起日益增長(zhǎng)的負(fù)荷而成為危橋。

2.3 隱蔽結(jié)構(gòu)上的安全隱患和病害

由于橋梁設(shè)計(jì)與施工的不合理，橋梁投入運(yùn)營(yíng)后，橋梁的隱蔽構(gòu)件特別是在橋面以下或高空中的構(gòu)件，在日常養(yǎng)護(hù)中沒(méi)有及時(shí)修補(bǔ)形成病害，處理不及時(shí)可能釀成大禍。

3 BIM在橋梁施工中的應(yīng)用

3.1 可視化3D模型的建立

在傳統(tǒng)的工程管理模式中，信息傳遞不夠及時(shí)，管理過(guò)程較為繁瑣，而基于BIM技術(shù)的結(jié)構(gòu)模型，能夠更直觀的展示橋梁結(jié)構(gòu)信息，大大加強(qiáng)在項(xiàng)目管理過(guò)程中的信息傳遞，提高了工程管理效率。在設(shè)計(jì)階段，將二維施工圖紙上用線(xiàn)條表達(dá)的構(gòu)件形成一種三維的立體模型，模型搭載了橋梁構(gòu)件的尺寸、鋼筋、混凝土材質(zhì)等信息，實(shí)現(xiàn)橋梁工程構(gòu)件的數(shù)字化展示，通過(guò)與相關(guān)軟硬件結(jié)合直觀的演示出來(lái)。項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中的所有討論、溝通、計(jì)算、決策都是在可視化的狀態(tài)下進(jìn)行。

技術(shù)人員通過(guò)BIM模型的演示，在鋼筋加工、鋼筋綁扎、模板安裝之前對(duì)現(xiàn)場(chǎng)管理人員及工人進(jìn)行交底，其高精度的三維電子模型提高了施工人員對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的信息接收效果，更有利于減少在交底過(guò)程中的信息損耗和缺失。

3.2 橋梁的日常養(yǎng)護(hù)和定期檢測(cè)中需對(duì)發(fā)現(xiàn)的病害信息進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)拍照并登記到紙質(zhì)記錄本上，再進(jìn)行相關(guān)內(nèi)業(yè)工作

BIM平臺(tái)會(huì)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控檢查和人員的監(jiān)測(cè)得到橋梁病害的資料，隨著不同職能在平臺(tái)的不同等級(jí)權(quán)限的逐級(jí)上報(bào)，及時(shí)提醒主要負(fù)責(zé)人處理，再由負(fù)責(zé)人逐級(jí)處理反饋給相關(guān)同事，及時(shí)處理橋梁病害問(wèn)題。橋梁病害發(fā)現(xiàn)上報(bào)反饋的同時(shí)，BIM平臺(tái)會(huì)自動(dòng)生成報(bào)表和相關(guān)記錄資料，并在后臺(tái)進(jìn)行保存。后臺(tái)記錄的橋梁編號(hào)、構(gòu)件二維碼是整個(gè)病害記錄的重要標(biāo)識(shí)。整體的編號(hào)是辨明哪座橋梁出現(xiàn)病害，部分編號(hào)是標(biāo)識(shí)橋梁上部結(jié)構(gòu)還是下部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問(wèn)題，構(gòu)件編號(hào)是記錄具體哪一構(gòu)件出現(xiàn)病害，有序的記錄方便逐條檢查。二維碼是每一個(gè)構(gòu)件的具體標(biāo)識(shí)，包括：名稱(chēng)、類(lèi)型、材料、備注、構(gòu)件位置、基本屬性關(guān)聯(lián)資料、關(guān)聯(lián)表單等都能具體表現(xiàn)。構(gòu)件的病害具體位置由三維模型中的三維坐標(biāo)對(duì)應(yīng)一一體現(xiàn)，可以根據(jù)自身屬性參數(shù)具體體現(xiàn)病害類(lèi)型和特征參數(shù)，并記錄成表保存，方便病害記錄的查看。

3.3 橋梁構(gòu)件空間位置碰撞檢查

在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)圖紙中，未考慮到鋼筋體積，在橋梁施工過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)主筋與預(yù)埋鋼筋位置沖突，預(yù)埋件與鋼筋位置沖突的情況，給施工帶來(lái)了很大的麻煩，甚者影響到橋梁結(jié)構(gòu)質(zhì)量。通過(guò)BIM技術(shù)，我們可以對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件的空間位置進(jìn)行沖突檢查，提前發(fā)現(xiàn)鋼筋與預(yù)埋件、預(yù)應(yīng)力等之間的空間碰撞，在施工之前作出對(duì)應(yīng)的調(diào)整，對(duì)于硬性的位置碰撞，提前聯(lián)業(yè)主和系設(shè)計(jì)方進(jìn)行變更，減少應(yīng)構(gòu)件位置沖突引發(fā)的返工問(wèn)題。

3.4 進(jìn)度、質(zhì)量、安全管理

由于橋梁工程構(gòu)件繁多，施工過(guò)程復(fù)雜。如何使用BIM模型實(shí)現(xiàn)進(jìn)度、材料、人員設(shè)備、費(fèi)用的合理調(diào)配是實(shí)現(xiàn)5D模擬的關(guān)鍵問(wèn)題。本項(xiàng)目運(yùn)用BIM賦予模型構(gòu)件的計(jì)劃進(jìn)度和工程量成本等屬性的優(yōu)勢(shì)，將橋梁BIM模型隨著時(shí)間進(jìn)度結(jié)合實(shí)際施工工序而不斷變化增長(zhǎng)，并在變化的同時(shí)使得每一個(gè)構(gòu)件的實(shí)際工程量和成本得以同步演化，將BIM5D模擬與實(shí)際工程結(jié)合與比對(duì)，從而達(dá)到工程整體進(jìn)度管理控制、工程整體成本管理控制、人機(jī)料合理調(diào)配等目的。依托BIM模型和項(xiàng)目管理平臺(tái)，通過(guò)軟件在施工過(guò)程中實(shí)時(shí)加載施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度、質(zhì)量、安全信息數(shù)據(jù)，將數(shù)字化信息依托于結(jié)構(gòu)模型，方便快捷的將施工信息加載在該結(jié)構(gòu)模型中，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量、安全的有效控制。

現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員通過(guò)手機(jī)客戶(hù)端將每天的結(jié)構(gòu)施工、檢查整改、安全維護(hù)等信息上傳到BIM平臺(tái)相對(duì)應(yīng)的構(gòu)件中，相關(guān)人員通過(guò)PC端或移動(dòng)端直接查看結(jié)構(gòu)模型就可以了解工程進(jìn)度、質(zhì)量、安全管理動(dòng)態(tài)。

3.5 橋梁健康云檔案

在橋梁日常養(yǎng)護(hù)中結(jié)合云平臺(tái)BIM三維模型，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，結(jié)合橋梁資料，逐步建立健全橋梁的健康檔案，每一次病害的維護(hù)都能記錄，為下一次相同的病害，或者其他橋梁近似的病害提供參考經(jīng)驗(yàn)，節(jié)省人力、物力，使橋梁養(yǎng)護(hù)工作更加高效，形成養(yǎng)護(hù)記錄進(jìn)度表，使問(wèn)題的追溯實(shí)現(xiàn)可視云痕跡化管理。

3.6 平臺(tái)專(zhuān)家智庫(kù)

橋梁結(jié)構(gòu)所處的外界環(huán)境惡劣，在結(jié)構(gòu)的服役過(guò)程中經(jīng)常有病害發(fā)生，在運(yùn)維管理中對(duì)病害進(jìn)行歸類(lèi)、分析，通過(guò)關(guān)聯(lián)維修養(yǎng)護(hù)過(guò)程，逐步形成管養(yǎng)知識(shí)庫(kù)、合作平臺(tái)，利用平臺(tái)與橋梁領(lǐng)域方面專(zhuān)家、學(xué)者對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析、探討、解決及成果發(fā)布。

4 BIM技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用展望

我國(guó)現(xiàn)階段橋梁施工過(guò)程中雖然已經(jīng)引入了BIM技術(shù)，但是其理想狀態(tài)是在橋梁的全壽命周期內(nèi)皆能夠通過(guò)BIM技術(shù)來(lái)進(jìn)行管理，從而實(shí)現(xiàn)真正的信息模型。

需要從單機(jī)應(yīng)用朝著多機(jī)協(xié)調(diào)應(yīng)用的方向進(jìn)行發(fā)展，來(lái)讓BIM模擬現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集效率得到提升。在多級(jí)協(xié)同工作模式下，各種施工信息可以有效傳遞，使得BIM模型的構(gòu)建效率得到進(jìn)一步增加。

目前上海市乃至全國(guó)范圍都在大力推廣BIM技術(shù)的應(yīng)用，我公司于2012年承建的奉浦大道道路新建工程中的金匯港大橋從設(shè)計(jì)到施工，全面應(yīng)用BIM技術(shù)，使整個(gè)施工過(guò)程虛擬呈現(xiàn)，與工程推進(jìn)相互印證，優(yōu)化了工程管理。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，BIM三維技術(shù)的橋梁養(yǎng)護(hù)管理信息平臺(tái)不同于以往的二維平面靜態(tài)管理，其內(nèi)容更為豐富、操作更直接、圖像更直觀。在橋梁施工過(guò)程中通過(guò)BIM技術(shù)的合理應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)項(xiàng)目施工環(huán)節(jié)的精細(xì)化管理，并能夠有效縮短施工周期，降低工程造價(jià)，對(duì)我國(guó)橋梁行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展有著非常重要的促進(jìn)作用。

[1]劉祖雄,申祖武,王軍武.基于BIM技術(shù)的橋梁工程施工材料精細(xì)化管理[J].中外路,2018（1）:312-317.

[2]許強(qiáng)強(qiáng),韓春華,盧玉韜.BIM技術(shù)在橋梁監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用與探索[J].公路,2018,63（01）:232-236.