BIM 技術在鐵路橋梁工程中的應用分析
——以額爾齊斯河鐵路大橋為例

高明旺

（中國中鐵十局集團第一工程有限公司，山東 濟南 250000）

由于鐵路交通在目前的社會經(jīng)濟發(fā)展實踐中發(fā)揮著重要的作用，所以我國為了促進地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展，現(xiàn)階段正在大力建設鐵路。就我國目前的鐵路建設現(xiàn)狀來看，橋梁在鐵路中的比重較大，而且對鐵路整體質(zhì)量的影響比較顯著，所以對鐵路橋梁工程的具體施工建設作分析有突出的現(xiàn)實意義。就目前的資料研究來看，為了實現(xiàn)鐵路橋梁工程質(zhì)量的提升，強化其應用安全，在工程設計與施工中積極地使用了BIM 技術。該技術的利用實現(xiàn)了施工細節(jié)的處理優(yōu)化，保證了鐵路橋梁工程建設的綜合質(zhì)量。

1 BIM 技術概述

所謂BIM 技術，具體指的是應用于工程設計建造管理的數(shù)據(jù)化工具。BIM 技術通過參數(shù)模型整合各種項目的相關信息，在項目策劃、運行和維護的全生命周期過程中進行共享和傳遞，使工程技術人員對各種建筑信息作出正確理解和高效應對，為設計團隊以及包括建筑運營單位在內(nèi)的各方建設主體提供協(xié)同工作的基礎，在提高生產(chǎn)效率、節(jié)約成本和縮短工期方面發(fā)揮著重要作用。BIM 是一個共享的知識資源，是一個分享有關這個設施的信息，為該設施從建設到拆除的全生命周期中的所有決策提供可靠依據(jù)的過程。從目前的BIM 技術利用來看，其所使用的數(shù)字信息及其工程應用技術，特別強調(diào)建筑物生命周期中橫跨各部門的信息結與完工后營運的永續(xù)，其獨特的3D 可視化呈現(xiàn)與跨專業(yè)、跨階段的同步作業(yè)，現(xiàn)場信息的實時掌握，微觀與巨觀空間信息的整合等。

BIM 技術在現(xiàn)實利用中表現(xiàn)出了以下方面的顯著優(yōu)勢：（1）BIM 技術的設計可以實現(xiàn)三維可視化，利用該技術進行工程設計，不僅工程外部設計會更加全面，內(nèi)部結構設計也會更加細致。（2）BIM 技術能夠?qū)崿F(xiàn)信息共享，包括空間尺寸、建筑材料、門窗尺寸、設備的信息位置，形成了設計流，同時從勘察到設計、到施工、到運維管理形成了完整的信息流，避免了信息孤島，解決了信息丟失的問題。總之，利用BIM 技術進行工程施工，工程建設效果會更加顯著。

2 鐵路橋梁工程建設質(zhì)量的影響因素

對目前的鐵路工程建設做綜合分析發(fā)現(xiàn)影響鐵路工程和建設質(zhì)量的主要因素如下。

2.1 考察設計

鐵路工程建設質(zhì)量與設計有顯著的關系，尤其是橋梁建設。對設計作分析可知，科學的設計工作離不開可靠的數(shù)據(jù)，而可靠的數(shù)據(jù)來源于考察與分析。額爾齊斯河鐵路特大橋的設計要想滿足工程質(zhì)量標準，在設計中需要重視兩方面的內(nèi)容：（1）基本地質(zhì)數(shù)據(jù)的獲取。橋梁穩(wěn)定性與地基處理和支撐有關，而地基處理是否具有針對性和與地質(zhì)考察結果有關，所以在橋梁設計工作開始之前，需要通過先進的技術利用對橋梁區(qū)域范圍內(nèi)的地質(zhì)信息、水文信息等進行收集。（2）基于數(shù)據(jù)收集做設計。有了豐富的數(shù)據(jù)做支撐，再結合橋梁的質(zhì)量要求，才可以實施設計工作。

2.2 施工規(guī)劃

橋梁的施工需要可靠的規(guī)劃。在施工中，規(guī)劃的失誤會導致施工問題。比如在規(guī)劃中，對施工材料的性能和參數(shù)掌握的不合理會導致規(guī)劃細節(jié)失誤；再者，如果在施工規(guī)劃中，對施工環(huán)節(jié)的銜接以及具體問題的處理沒有作事先規(guī)劃，施工進度控制以及質(zhì)量控制會大受影響。簡言之，施工規(guī)劃不僅關系著施工的效率，更關系著施工的質(zhì)量，所以在額爾齊斯河大橋的施工中，需要基于工程量以及工程難度等作詳細的施工規(guī)劃。

2.3 施工過程的控制

在鐵路橋梁的施工中，過程控制對于施工質(zhì)量強化也有重要的意義。就過程控制而言，主要的工作有兩項：（1）做好過程管理，主要是對施工過程的各個環(huán)節(jié)進行管理控制，比如對施工技術的利用進行評價分析，強調(diào)技術的專業(yè)性使用，基于此，因為技術缺陷導致了施工細節(jié)問題會得到有效的解決。（2）對施工過程中的不確定因素進行管理。在具體的施工中，氣候因素、地質(zhì)因素等會對施工過程造成影響。為了有效地規(guī)避此類影響，在施工管理中，制定突發(fā)事件管理預案，當發(fā)生突發(fā)事件的時候啟動預案，可以有效規(guī)避不確定因素的不利影響。

2.4 施工驗收與評價

施工驗收和評價效果對施工質(zhì)量的影響也是非常顯著的。在工程質(zhì)量控制中，為了充分發(fā)揮施工驗收和質(zhì)量評價的價值，需要構建完整的評價體系，其中評價項目要明確，評價指標要詳細，這樣驗收評價工作的實施才會更具實效性。

3 BIM 技術在額爾齊斯河大橋建設中的應用

額爾齊斯河大橋工程的整體工程量比較大，工程難度也比較高，所以在施工實踐中，為了強調(diào)施工的安全，必須在施工設計以及施工中積極的利用先進的技術，BIM 技術是首選。文章就大橋施工中的BIM 技術利用作分析與討論，希望能為其他類似工程建設提供參考。

新疆阿富準鐵路額爾齊斯河特大橋連續(xù)梁跨越額爾齊斯河，地處上游區(qū)域，梁全長221.5m，全橋共分57個節(jié)段，主墩墩身高達61.5m，竣工日期2020 年6 月22 日。至此已經(jīng)建設完成標段內(nèi)95%的路基、橋梁、涵洞及站場工程。就橋梁的具體環(huán)境來看，其所跨越的額爾齊斯河上游主要靠融雪、融冰和降水補給；下游主要來源于融雪、降水和壤中水。上游汛期始于4 月，每年僅有短短6 個月的施工黃金期。為了保證順利竣工，在大橋建設中，建設單位積極利用了BIM 技術，實現(xiàn)了對工程設計到評價的全過程管理，以下是具體的技術應用分析。

3.1 數(shù)據(jù)收集

數(shù)據(jù)收集主要有兩大類：（1）橋梁行車數(shù)據(jù)收集。額爾齊斯河大橋的建立主要是為了聯(lián)通新疆與阿富汗，以此來實現(xiàn)國際交流的加強。尤其是在“一帶一路”倡議深入推行以后，我國和阿富汗的聯(lián)系會日益密切，行車數(shù)量也會持續(xù)性增加。所以在大橋設計的時候，設計單位對目前的大橋鐵路客運量進行了數(shù)據(jù)收集，并基于目前數(shù)據(jù)增長趨勢對大橋的未來承載等作了分析。（2）橋梁安全數(shù)據(jù)收集。就大橋的建設來看，其采用的是高墩的方式，所以需要對區(qū)域地質(zhì)資料、水文資料等進行全面的搜集，同時還要對區(qū)域地質(zhì)變化規(guī)律等進行分析，因為這些資料對于設計針對性和施工規(guī)劃有顯著的影響。簡言之，數(shù)據(jù)收集的現(xiàn)實價值巨大，必須做好相關工作。

3.2 數(shù)據(jù)建模

利用已經(jīng)收集的數(shù)據(jù)資料，結合額爾齊斯河橋梁設計的基本思路，運用BIM 技術可以實現(xiàn)道橋梁結構模型設計。此設計的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在兩方面：（1）可以更加直觀地將橋梁的整體結構特點展現(xiàn)出來。橋梁是鐵路工程的重要組成部分，其不僅僅包括了橫跨區(qū)域，還包括的路上部分，所以在設計的時候必須強調(diào)全面性?；跇蛄旱恼w信息，利用BIM 技術可以實現(xiàn)對橋梁整體結構模型的設計。因為數(shù)據(jù)模型具有可視化，所以從建設的數(shù)據(jù)模型可以直觀地分析結構的科學性與合理性。（2）BIM 技術應用所構建的橋梁模型，其能夠反映數(shù)據(jù)之間的關聯(lián)性，所以在設計優(yōu)化的過程中，可以通過數(shù)據(jù)變化來確定具體因素的綜合影響，如此一來，結構設計的優(yōu)化效果會更加突出。

3.3 仿真實驗

仿真實驗主要是模擬額爾齊斯河大橋的具體應用情況對鐵路橋梁的使用效果做分析。在仿真實驗的過程中，需要強調(diào)兩部分內(nèi)容：（1）仿真模型。在信息基礎上利用BIM 技術完成的橋梁模型，整體的結果表現(xiàn)比較顯著，所以在仿真試驗中，可以應用該模型。（2）仿真方法。為了獲得更加真實的仿真結果，需要注意仿真方法的利用。在具體的仿真中，采用細節(jié)仿真的方法效果會更加顯著。所謂細節(jié)仿真具體指的是對鐵路橋梁應用的各個階段細節(jié)進行分析。比如在仿真中，當火車駛入橋梁后，對行車的平穩(wěn)性、視野情況進行分析，對橋梁的結構受力變化等作分析，這樣可以更加準確地界定仿真中細節(jié)的變化?？傊?，保證仿真模型的科學應用，強調(diào)仿真方法的具體利用，能夠幫助獲取最為真實的仿真結果。

3.4 評價優(yōu)化

所謂評價優(yōu)化具體指的是對實驗仿真的過程和結果進行評價，確定仿真過程是否具有專業(yè)性，結果是否具有科學性。評價是改進的基礎，在評價分析的基礎上總結問題，然后對存在問題的地方進行改進，這樣可以獲取更加真實的評價結果?；谠u價結果對設計作優(yōu)化，最終的橋梁結構設計效果會更突出。比如在橋墩景觀的評價中，因為評價指標的細小失誤導致了橋墩景觀評價結果的不準確，這對橋墩結構設計造成了影響，對評價指標體系進行完善，然后獲得準確的評價結果，基于評價結果再次分析橋墩的結構，發(fā)現(xiàn)橋墩結構在受力方面存在著小瑕疵，基于信息模型作出調(diào)整和優(yōu)化，最終的橋墩結構實現(xiàn)了設計科學性的增強。總之，基于BIM 模型對設計進行評價優(yōu)化，并對具體施工中的模型改變以及相關因素變化作評價，這樣可以更好地調(diào)整施工，使得整體橋梁施工的穩(wěn)定性、持續(xù)性和安全性可以得到強化。

4 結束語

綜上所述，額爾齊斯河鐵路大橋在未來的新疆發(fā)展中會發(fā)揮出重要的價值，對額爾齊斯河大橋的具體建設進行分析與考慮有突出的現(xiàn)實意義。整體分析額爾齊斯河鐵路大橋的具體建設，發(fā)現(xiàn)該橋梁建設的工程量比較大，而且工程的難度較高，所以在建設施工中必須利用先進的技術。BIM 作為目前工程建設中先進技術的代表，在該大橋的建設中有突出的現(xiàn)實意義?；诖?，文章在BIM 技術分析的基礎上對額爾齊斯河大橋建設的質(zhì)量影響因素進行了分析，并基于具體的因素和施工實踐討論了BIM 技術的具體利用，以期為我國鐵路大橋的施工實踐提供幫助和參考，從而實現(xiàn)施工整體質(zhì)量進步。