BIM 技術(shù)在橋梁工程施工階段的應(yīng)用及其優(yōu)勢(shì)

余擁華

（安徽升建工程管理有限公司，合肥230012）

1 BIM 技術(shù)的基本理論

1.1 BIM 技術(shù)的基本概念

BIM 以數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，把所有的工程信息整合起來(lái)，集成了建筑工程中所有項(xiàng)目的相關(guān)信息，并用數(shù)字進(jìn)行描述，建立一個(gè)共同的平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)信息共享和協(xié)作處理的功能[1]。將所有工程進(jìn)行信息化處理，形成了一個(gè)工程的數(shù)據(jù)庫(kù)，并且都可以進(jìn)行讀取，獲取對(duì)自己有用的信息。這些信息包括建筑物結(jié)構(gòu)的尺寸、配筋以及材料等，貫穿于整個(gè)工程的生命周期。

工程實(shí)施前，建立一個(gè)BIM 模型，這個(gè)模型不僅可以用于設(shè)計(jì)階段，還可以用于施工階段、運(yùn)營(yíng)管理階段，具體到工程出圖、工程量統(tǒng)計(jì)、成本計(jì)算、工程方案模擬等。

1.2 BIM 的特征

一個(gè)完善的信息模型，可以能夠連接施工、管理和運(yùn)營(yíng)各個(gè)階段，掌握不同的數(shù)據(jù)信息，形成完善的項(xiàng)目信息，本文通過(guò)參考多篇文獻(xiàn)中關(guān)于BIM 的知識(shí)，總結(jié)了BIM 的特征。

1）模型的信息化：BIM 技術(shù)就是把建筑工程中所有的對(duì)策用參數(shù)來(lái)表示，用參數(shù)構(gòu)成建筑工程中的要求，這樣信息就不會(huì)有損失，也不會(huì)變樣，保持?jǐn)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。如圖1 所示為傳統(tǒng)CAD 軟件與BIM 軟件所包含建筑信息的比較。

2）模型的3D 參數(shù)化：三維參數(shù)化設(shè)計(jì)不同于傳統(tǒng)的CAD，他不是由點(diǎn)、線、面組成，而是由各種參數(shù)構(gòu)成了建筑圖像，保持了模型傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，提高了模型的準(zhǔn)確性，保證了施工的安全和穩(wěn)定。

3）模型信息的完整性：模型信息都是收集工程的重要信息，然后進(jìn)行整合，尤其是建筑的結(jié)構(gòu)形式和材料等，對(duì)工程的運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生很大的影響，并且運(yùn)用BIM 技術(shù)，還可以實(shí)時(shí)地關(guān)注工程的進(jìn)度和材料的使用情況，及時(shí)掌握工程的工期，對(duì)工程成本也有了很大的控制。

圖1 傳統(tǒng)CAD 繪圖軟件與BIM 軟件所包含建筑信息的比較

4）遵照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)：BIM 技術(shù)有共享功能，就必須遵守統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確傳遞。所有使用BIM 技術(shù)都是和國(guó)際接軌的，按照國(guó)際的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，同時(shí)按照某種固定的形式，讀取現(xiàn)有的數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，準(zhǔn)確地傳輸?shù)较乱粋€(gè)程序。

5）協(xié)同作業(yè)：BIM 技術(shù)實(shí)施可以提高整個(gè)工程行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈中各個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量，實(shí)時(shí)地對(duì)工程進(jìn)行監(jiān)督，并且多行業(yè)協(xié)同作業(yè)，工程中每一個(gè)專業(yè)都互相配合，一個(gè)工程的完成，需要施工單位和設(shè)計(jì)單位的配合，供應(yīng)商和施工單位的配合以及監(jiān)理和施工單位的合作，需要很多專業(yè)、很多單位都參加，這就需要各個(gè)專業(yè)和單位多配合，及時(shí)地分享最新的進(jìn)展，以免由于溝通不及時(shí)造成經(jīng)濟(jì)損失，并且影響施工周期，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成一定的安全隱患[2]。

2 BIM 技術(shù)在橋梁工程施工階段的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

施工階段主要是和業(yè)主簽完合同到工程結(jié)束這段時(shí)間。但在橋梁工程項(xiàng)目實(shí)施中，每一個(gè)分部分項(xiàng)工作都有一定的施工順序，按照施工步驟開(kāi)展的。對(duì)于橋梁工程，施工準(zhǔn)備階段最主要的任務(wù)就是具有技術(shù)條件和物質(zhì)條件，合理地規(guī)劃場(chǎng)地，安排必要的人員，并且一些大型機(jī)械進(jìn)場(chǎng)，隨時(shí)準(zhǔn)備施工。施工準(zhǔn)備階段BIM 的應(yīng)用主要是施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)設(shè)施規(guī)劃以及大型預(yù)（構(gòu)）制件加工及運(yùn)輸[3]。

2.1 基于BIM 技術(shù)的施工深化設(shè)計(jì)

深化設(shè)計(jì)就是在設(shè)計(jì)單位出具的圖紙上，結(jié)合施工的具體情況，對(duì)圖紙進(jìn)行細(xì)化和補(bǔ)充，避免施工過(guò)程中存在的問(wèn)題。在橋梁工程中，設(shè)計(jì)單位最終會(huì)出具施工圖紙，把每一個(gè)細(xì)節(jié)都畫(huà)到位、表達(dá)清楚，但由于實(shí)際情況的變化，如地基土質(zhì)發(fā)生變化等，都需要對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行變更。

橋梁的設(shè)計(jì)都是根據(jù)外在荷載精心計(jì)算的，如果在施工過(guò)程中不注意施工的準(zhǔn)確性，橋梁的受力形式和傳力途徑都會(huì)發(fā)生變化，可能會(huì)發(fā)生一些安全事故，甚至?xí)?duì)橋體產(chǎn)生很大的影響，造成一定的安全隱患。一旦利用BIM 技術(shù)，將施工過(guò)程中的每一個(gè)細(xì)節(jié)都進(jìn)行數(shù)據(jù)化，這樣就會(huì)大大減少圖紙交底的次數(shù)，避免由于工作不到位產(chǎn)生的工作量，從而降低施工效益，延長(zhǎng)施工周期。

2.2 以BIM 技術(shù)為基礎(chǔ)對(duì)施工方案進(jìn)行模擬

在橋梁工程施工過(guò)程中，以BIM 技術(shù)為基礎(chǔ)對(duì)施工方案進(jìn)行的模擬就是在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐難度系數(shù)較高的工藝及過(guò)程復(fù)雜的工藝等條件下，應(yīng)用BIM 技術(shù)將圖紙、構(gòu)件以及施工現(xiàn)場(chǎng)等制作成建筑信息模型，同時(shí)，把工藝、計(jì)劃方案等進(jìn)行有機(jī)結(jié)合并把模型制作成有指導(dǎo)作用的演示文件，從而進(jìn)行模擬施工，最終達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)施工的目的。橋梁三維模型和施工方案的有效結(jié)合，制訂一些特定的虛擬環(huán)境，發(fā)現(xiàn)在施工過(guò)程中會(huì)存在哪些問(wèn)題。施工管理人員可以根據(jù)直觀、生動(dòng)的過(guò)程進(jìn)行施工模擬，并在此模擬過(guò)程中針對(duì)預(yù)制構(gòu)件的程序吊裝是否恰當(dāng)、復(fù)雜結(jié)構(gòu)的施工工序是否符合施工管理等存在的問(wèn)題展開(kāi)合理的探討與分析，從而完善施工方案。

2.3 以BIM 技術(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)的臨建規(guī)劃

優(yōu)秀的施工企業(yè)對(duì)于施工文明安全建設(shè)的追求一直以來(lái)都是施工場(chǎng)地標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，施工單位定時(shí)地對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行管理，施工有順序地進(jìn)行，可以節(jié)約施工單位的成本，提高企業(yè)的收益。利用BIM 技術(shù)，切實(shí)建設(shè)虛擬施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，管理和調(diào)整場(chǎng)地臨時(shí)道路和不同施工設(shè)施材料的擺放位置，增加施工的目標(biāo)性。另外，還可以通過(guò)建立一些虛擬的環(huán)境運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)在工作中存在的問(wèn)題，及時(shí)地制訂方案進(jìn)行彌補(bǔ)，減少錯(cuò)誤的發(fā)生。

2.4 以BIM 技術(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件的改造與傳送

大型預(yù)制構(gòu)件在橋梁工程中應(yīng)用廣泛，大多工程項(xiàng)目在施工過(guò)程中局限于場(chǎng)地因素和經(jīng)濟(jì)因素，一般不會(huì)在施工現(xiàn)場(chǎng)建設(shè)一些預(yù)制場(chǎng)地，尤其是一些大型的工程，預(yù)制構(gòu)件都很大，所占的空間和質(zhì)量都很大，也由此能看出運(yùn)輸預(yù)制構(gòu)件的困難程度，因而很多施工企業(yè)傾向于在預(yù)制構(gòu)件廠商中進(jìn)行定制或直接采購(gòu)已生產(chǎn)構(gòu)件。然而當(dāng)前設(shè)計(jì)部門(mén)與預(yù)制構(gòu)件廠商存在的主要問(wèn)題是雙方缺少足夠的交流，構(gòu)件廠商在生產(chǎn)過(guò)程中遇到的不解在通過(guò)施工企業(yè)傳送給設(shè)計(jì)部門(mén)的期間往往出現(xiàn)延期、誤傳以及施工企業(yè)變化等情況，這些都在不同程度上對(duì)預(yù)制構(gòu)件的產(chǎn)品效能產(chǎn)生影響。BIM 技術(shù)可以為預(yù)制廠商提供很多信息，提高廠商的工作效率和準(zhǔn)確性。首先，設(shè)計(jì)部門(mén)和施工企業(yè)依據(jù)框架協(xié)議，有權(quán)將參數(shù)變化和現(xiàn)狀需求通過(guò)端口的傳送給預(yù)制構(gòu)件廠商，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享；其次，通過(guò)BIM 模型實(shí)現(xiàn)構(gòu)件詳細(xì)資料的三維重現(xiàn)，這樣預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)商就能準(zhǔn)確獲得構(gòu)件的信息，工作中也不會(huì)犯一些由于交流不順暢產(chǎn)生的誤差，從而達(dá)到企業(yè)的可視化標(biāo)準(zhǔn)。

2.5 施工實(shí)施階段中BIM 技術(shù)的應(yīng)用

國(guó)內(nèi)施工行業(yè)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)為以信息化和精準(zhǔn)化帶動(dòng)該行業(yè)的工業(yè)化管理，倘若在施工準(zhǔn)備階段就對(duì)施工作業(yè)模型進(jìn)行建設(shè)，那么，在橋梁施工實(shí)施階段就能有效與BIM 管理技術(shù)進(jìn)行一定的結(jié)合，從而做到對(duì)施工過(guò)程中的進(jìn)度調(diào)控和資源改善，科學(xué)安排施工進(jìn)度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并制訂準(zhǔn)確的解決方案，從而減少工程周期，節(jié)約成本。此外，將施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)程與優(yōu)化后的施工策劃進(jìn)行比較，切實(shí)做到人力、設(shè)備、材料、標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)配置，對(duì)工程造價(jià)和施工進(jìn)程進(jìn)行調(diào)控，故而B(niǎo)IM 技術(shù)能夠幫助施工人員及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)過(guò)程中的安全和質(zhì)量問(wèn)題，加快建筑施工行業(yè)工業(yè)化進(jìn)程速度。

3 結(jié)語(yǔ)

BIM 技術(shù)在橋梁工程中的施工模擬、構(gòu)件運(yùn)輸、造價(jià)管理和質(zhì)量管理等方面發(fā)揮了巨大的作用。通過(guò)把BIM 技術(shù)運(yùn)用到橋梁工程施工過(guò)程中，掌握施工中出現(xiàn)的問(wèn)題，及時(shí)地提出解決措施。建筑信息模型化不僅可以實(shí)時(shí)地對(duì)工程進(jìn)行掌控，保證工程質(zhì)量和工期的完成，同時(shí)，還能夠及時(shí)地發(fā)現(xiàn)施工過(guò)程中存在的問(wèn)題，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行模擬光照等，經(jīng)過(guò)分析BIM 技術(shù)在橋梁工程施工過(guò)程中的作用，發(fā)現(xiàn)建筑信息模型化可以促進(jìn)建筑業(yè)的轉(zhuǎn)型，加快建筑行業(yè)規(guī)范化的進(jìn)程，提高工作質(zhì)量和公司競(jìng)爭(zhēng)力。因此，發(fā)展BIM 技術(shù)，對(duì)整個(gè)工程技術(shù)的發(fā)展起到很大的促進(jìn)作用。