BIM技術(shù)在橋梁施工中的應(yīng)用初探

汪玉容，甄映紅

（凱里學(xué)院，貴州 凱里 556000）

1.引言

BIM(Building Information Modeling)是建筑信息模型化技術(shù)，其主要是以三維數(shù)字技術(shù)作為基礎(chǔ)，并且集成建筑工程項(xiàng)目信息的工程數(shù)據(jù)模型，能夠?qū)τ诠こ添?xiàng)目設(shè)施的實(shí)體與功能性以數(shù)字化的形式進(jìn)行表達(dá)。BIM技術(shù)能夠建立從項(xiàng)目的論證到項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、準(zhǔn)備、施工、投入使用、維護(hù)，直至最終拆除的全過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)，將整個(gè)項(xiàng)目全部過(guò)程各個(gè)不同階段的工程信息等資源集成在一個(gè)模型中，并且對(duì)于項(xiàng)目的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)用與共享，在任意階段中進(jìn)行提取、修改和更新信息，并且獲得數(shù)據(jù)支持來(lái)實(shí)現(xiàn)整體項(xiàng)目的協(xié)同作業(yè)。

2.BIM技術(shù)概述

BIM技術(shù)及建筑信息模型，是上世紀(jì)70年代誕生于美國(guó)建筑業(yè)建筑施工管理理論和管理方法，其是將建筑設(shè)計(jì)、施工管理、項(xiàng)目協(xié)同、施工運(yùn)營(yíng)等諸多與建筑施工密切相關(guān)環(huán)節(jié)納入管理范疇內(nèi)，將建筑視為一個(gè)完整的生命體，通過(guò)合理規(guī)劃、模型建構(gòu)、協(xié)調(diào)運(yùn)營(yíng)的方式將建筑整體工程細(xì)化、量化，通過(guò)優(yōu)化建筑施工的各個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)推動(dòng)建筑工程整體質(zhì)量的提高。

現(xiàn)代BIM技術(shù)是在原始BIM技術(shù)基礎(chǔ)之上結(jié)合了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、三維數(shù)字技術(shù)、多媒體建模技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的一種信息化、數(shù)字化、集成化的建筑信息模型系統(tǒng)。將其搭載在計(jì)算機(jī)設(shè)備之上，通過(guò)專業(yè)的軟件進(jìn)行建筑信息數(shù)據(jù)編輯即可將建筑工程的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為可視化的2D或3D模型，從而幫助設(shè)計(jì)師或工程施工人員進(jìn)行工程方案設(shè)計(jì)或施工管理。

現(xiàn)代BIM技術(shù)將原有的需要實(shí)地考察的工作內(nèi)容轉(zhuǎn)化為可視化的信息數(shù)據(jù)，從而能夠大大提高建筑工程作業(yè)的效率，因此在建筑業(yè)中廣泛使用。截止到目前為止，在發(fā)達(dá)國(guó)家BIM技術(shù)已廣泛應(yīng)用于市政工程、道路交通、房屋建筑、開(kāi)山探礦等工程作業(yè)中，成為了現(xiàn)代建筑工程施工、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、管理的首選技術(shù)手段。隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、科技進(jìn)步，BIM技術(shù)逐漸在我國(guó)建基建行業(yè)落地生花并取得了相應(yīng)成效，在提高施工效率、完善工程質(zhì)量管理中有著活躍表現(xiàn)。

3.BIM技術(shù)在橋梁工程中應(yīng)用的現(xiàn)實(shí)價(jià)值

橋梁工程在現(xiàn)代建筑作業(yè)中極為常見(jiàn)，其是道路交通工程的重要內(nèi)容也是連接多個(gè)道路工程的紐帶。考慮到橋梁工程的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，橋梁多為懸空結(jié)構(gòu)，下方缺少承重結(jié)構(gòu)，因此屬于道路工程中較為脆弱的環(huán)節(jié)。一旦橋梁質(zhì)量不過(guò)關(guān)，很容易在承重時(shí)發(fā)生探坍塌，從而引起一系列的事故，造成嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。因此橋梁工程質(zhì)量極為重要，這不僅僅是為了保證橋梁功能性，更是為了保證國(guó)民的人身安全和財(cái)產(chǎn)安全。同時(shí)橋梁的設(shè)計(jì)同時(shí)涉及到力學(xué)、建筑力學(xué)、建筑學(xué)、美學(xué)、環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)等多學(xué)科內(nèi)容，需要較高的專業(yè)技術(shù)支持，因此橋梁工程的整體施工難度較高，對(duì)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工管理等要求也較高。

通過(guò)BIM技術(shù)可以在實(shí)際施工前就對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性進(jìn)行模擬和廁所，從而在實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)之前就篩查橋梁設(shè)計(jì)中存在的安全隱患，這樣就能夠保證后續(xù)施工中橋梁的整體質(zhì)量滿足日常需求，有效避免資源浪費(fèi)并降低工程存在質(zhì)量問(wèn)題的發(fā)生率。

同時(shí)考慮到工程現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜的施工環(huán)境，在實(shí)際的橋梁工程施工過(guò)程中，環(huán)境很容易對(duì)工程施工產(chǎn)生影響，一定程度上也會(huì)對(duì)橋梁工程整體質(zhì)量和施工進(jìn)度造成不利影響。將BIM技術(shù)應(yīng)用于橋梁工程后，可在BIM軟件中對(duì)橋梁施工和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行雙重模擬，通過(guò)模擬不同環(huán)境下橋梁工程施工情況，從而有助于設(shè)計(jì)師和工程管理者作出相應(yīng)的設(shè)計(jì)調(diào)整或作業(yè)規(guī)劃，從而有效降低環(huán)境對(duì)工程施工和工程質(zhì)量的影響，保證工程整體質(zhì)量。

4.BIM技術(shù)在橋梁施工中的應(yīng)用

4.1 BIM技術(shù)在橋梁施工中的一般應(yīng)用

BIM技術(shù)在現(xiàn)代橋梁工程中應(yīng)用較為廣泛，其最基本的應(yīng)用形式就是通過(guò)BIM軟件對(duì)橋梁工程進(jìn)行虛擬構(gòu)建和模擬，將工程相關(guān)數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)內(nèi)，相應(yīng)軟件可自動(dòng)生產(chǎn)工程相關(guān)模擬仿真圖，從而直觀地顯示工程整體設(shè)計(jì)情況、施工情況等。

BIM技術(shù)的仿真模擬與傳統(tǒng)的建筑工程模型不同，BIM仿真模擬中可以準(zhǔn)確顯示工程結(jié)構(gòu)的多層信息以及工程各環(huán)節(jié)之間的關(guān)聯(lián)性，從而顯示出工程整體的內(nèi)在和外部表達(dá)的邏輯關(guān)系。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，這種仿真模擬類(lèi)似于俗語(yǔ)的“天人交戰(zhàn)”，就是設(shè)計(jì)師或工程施工人員不用深入到工地現(xiàn)場(chǎng)就可在計(jì)算機(jī)軟件上對(duì)工程施工整體進(jìn)行邏輯性解剖，從而顯示出工程從設(shè)計(jì)到規(guī)劃、施工、驗(yàn)收各個(gè)環(huán)節(jié)，從而大大節(jié)約人力成本。并且這種模擬的可在短時(shí)間內(nèi)再現(xiàn)工程整體，模擬效率極高。

BIM對(duì)橋梁工程的仿真模擬在非專業(yè)人士看來(lái)類(lèi)似于動(dòng)畫(huà)電影，但在專業(yè)人士眼中，仿真模擬即工程實(shí)況。BIM技術(shù)建立起來(lái)的橋梁工程信息模型，能夠有效反應(yīng)模型對(duì)象中各個(gè)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)聯(lián)特征，技術(shù)人員可以通過(guò)調(diào)整相應(yīng)的參數(shù)來(lái)觀察模型結(jié)構(gòu)或功能變化，收集相應(yīng)數(shù)據(jù)后專業(yè)技術(shù)人員就可根據(jù)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行技術(shù)測(cè)算以進(jìn)一步完善工程設(shè)計(jì)或工程管理。同時(shí)在實(shí)際的施工過(guò)程中，如果遇到工藝問(wèn)題也可通過(guò)BIM的仿真模擬技術(shù)做出相應(yīng)規(guī)劃和調(diào)整，只要將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為工程數(shù)據(jù)并輸入到計(jì)算機(jī)中，軟件就可自動(dòng)演示橋梁工程結(jié)構(gòu)和功能變化，技術(shù)人員可根據(jù)模擬結(jié)果明確這種變化是否有合理，從而調(diào)整工程圖紙或完善施工工藝，進(jìn)一步促進(jìn)橋梁工程質(zhì)量提高。

4.2 BIM在工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

橋梁工程設(shè)計(jì)在基建行業(yè)中處于關(guān)鍵位置，橋梁工程設(shè)計(jì)的合理性直接決定了工程施工的合理性、工程結(jié)構(gòu)的合理性，這不僅僅會(huì)影響到橋梁施工進(jìn)度還會(huì)影響到橋梁工程整體質(zhì)量。仿真模擬是BIM技術(shù)的基本功能，這一功能在工程設(shè)計(jì)中也有重要表現(xiàn)。BIM技術(shù)的仿真模擬不僅僅局限于工程自身，還可對(duì)工地環(huán)境進(jìn)行模擬，只要將事先實(shí)地測(cè)繪的數(shù)據(jù)輸入到軟件內(nèi)就可在計(jì)算機(jī)中做到環(huán)境再現(xiàn)，設(shè)計(jì)師則可以在不深入工程現(xiàn)場(chǎng)的情況下進(jìn)行無(wú)限次的設(shè)計(jì)和嘗試，并且在不斷嘗試中完善工程設(shè)計(jì)。同時(shí)設(shè)計(jì)師還可將工程施工對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境的影響加入到BIM的仿真模擬中，這對(duì)于工程施工人員對(duì)施工時(shí)的安全風(fēng)險(xiǎn)測(cè)算有著重要意義。

4.3 BIM在工程管理中的應(yīng)用

在實(shí)際的工程作業(yè)中，橋梁工程并非單個(gè)單元工程，而是包括了橋面、樁基、梁體、基礎(chǔ)等諸多工程單元，因此橋梁工程是一個(gè)多單位共同參與的多元工程。有些時(shí)候根據(jù)工程的大小，整個(gè)橋梁工程也會(huì)被劃分為不同的工程階段并分包給不同的工程隊(duì)，對(duì)于各工程隊(duì)之間的協(xié)調(diào)是橋梁工程管理的重要內(nèi)容。BIM其也包含了建筑工程管理的環(huán)節(jié)，將BIM技術(shù)應(yīng)用于工程施工有助于提高管理效率，促進(jìn)各個(gè)施工單位之間的溝通、加強(qiáng)各個(gè)施工單位之間的協(xié)調(diào)性，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)溝通，以降低因施工人員不協(xié)調(diào)造成的工程誤差。

同時(shí)BIM技術(shù)對(duì)各單位的協(xié)調(diào)管理不僅僅局限于企業(yè)外部，還可應(yīng)用與企業(yè)內(nèi)部。比如一個(gè)施工單位可以將所有參與工程的人員信息錄入，然后演示施工現(xiàn)場(chǎng)，設(shè)計(jì)師就可根據(jù)這些內(nèi)容及時(shí)作出調(diào)整和優(yōu)化，從而大幅度提高團(tuán)隊(duì)的工作效率。

4.4 BIM在工程工藝管理中的應(yīng)用

橋梁工程的工藝直接決定了橋梁工程質(zhì)量和功能性特征，如果工藝不合理那么橋梁很容易存在安全問(wèn)題，比如所用樁基張力不足、橋面荷載不足等，因此想要實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量施工，必須要對(duì)工程工藝進(jìn)行嚴(yán)格管理。

將BIM技術(shù)應(yīng)用于橋梁工程之后，設(shè)計(jì)師可以建立多個(gè)工藝施工模型，通過(guò)對(duì)這些施工模型的對(duì)比就可找到各種工藝的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，從而有助于設(shè)計(jì)師找到最符合現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、最具備經(jīng)濟(jì)特征、最效率的施工工藝。同時(shí)施工人員可以根據(jù)BIM的可視化仿真模擬比對(duì)實(shí)際施工情況，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)施工、效率施工、安全施工。

4.5 BIM在工程進(jìn)度管理中的應(yīng)用

在工程施工中，進(jìn)度管理也是工程管理的重要內(nèi)容，但是在實(shí)際的施工過(guò)程中會(huì)遇到各種各樣的問(wèn)題，很難對(duì)施工進(jìn)度進(jìn)行精確控制管理。而進(jìn)度管理不僅僅影響到工程施工，還會(huì)對(duì)工程成本產(chǎn)生影響，精確控制進(jìn)度是每一個(gè)工程企業(yè)都應(yīng)當(dāng)重視的問(wèn)題。

BIM技術(shù)的仿真模擬不局限于工程自身，還可對(duì)人員配置、設(shè)備運(yùn)用、環(huán)境影響等進(jìn)行綜合模擬，工程管理者可在BIM中模擬施工的全過(guò)程，明確工程管理的各個(gè)細(xì)節(jié)，從而避免一些不必要的問(wèn)題，最終有助于實(shí)現(xiàn)工程進(jìn)度的精確管控。同時(shí)BIM技術(shù)獨(dú)到的動(dòng)態(tài)模擬可以做到一邊施工一邊調(diào)整細(xì)節(jié)，尤其是BIM對(duì)時(shí)間維度的模擬可加入環(huán)境因素的測(cè)算，對(duì)于工程資源分配、工程人員配置、工程時(shí)間運(yùn)用均有所幫助，有助于工程施工效率的提高。

5.結(jié)語(yǔ)

BIM技術(shù)的運(yùn)用可以保證橋梁施工的順利進(jìn)行，也能夠保證橋梁的質(zhì)量以及安全。該技術(shù)在橋梁施工中的應(yīng)用可以克服大型工程所存在的弊端和不足，并且對(duì)橋梁技術(shù)是一次提高以及革新。對(duì)BIM技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用進(jìn)行分析，不僅可以提高施工過(guò)程中的效率，還可以改善施工中存在的不足與缺點(diǎn)，保證施工的進(jìn)度，使橋梁施工可以順利完成，也提高了橋梁行業(yè)的工程質(zhì)量和安全性能。這項(xiàng)技術(shù)會(huì)對(duì)橋梁行業(yè)起到革新性的變革，數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)使得BIM這項(xiàng)技術(shù)值得在全國(guó)的橋梁行業(yè)中得到大力推廣。