BIM技術(shù)的鐵路橋梁施工管理及應(yīng)用

劉家富

(北京鐵研建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司，北京 102600)

1 BIM技術(shù)相關(guān)概述

1)可視化。BIM技術(shù)可視化特點(diǎn)主要表現(xiàn)為其能夠?qū)崿F(xiàn)三維化輸出，將復(fù)雜的工程圖紙統(tǒng)一表達(dá)，可以更加直觀且準(zhǔn)確地將工程項(xiàng)目構(gòu)造以及形態(tài)信息有效表達(dá)出來，不僅能夠節(jié)約人工成本，而且能在很大程度上提高工程項(xiàng)目信息準(zhǔn)確性，對(duì)于整個(gè)工程項(xiàng)目質(zhì)量與建設(shè)效率提升都起到一定的促進(jìn)效果[1]。

2)模擬性。BIM技術(shù)在應(yīng)用過程中還能在三維的角度對(duì)整個(gè)工程項(xiàng)目建設(shè)情況進(jìn)行模擬，同時(shí)模擬施工進(jìn)度計(jì)劃、施工過程，還能借助模型計(jì)算工程的施工成本、工程量以及對(duì)項(xiàng)目進(jìn)入運(yùn)營(yíng)以及保修等多個(gè)階段進(jìn)行模擬，從而更好地把握整個(gè)工程實(shí)施情況，做好質(zhì)量控制與管理[2]。

3)優(yōu)化性。BIM技術(shù)在應(yīng)用過程中能將整個(gè)工程構(gòu)建出相應(yīng)的三維建筑信息模型，同時(shí)對(duì)混凝土構(gòu)件的各種預(yù)埋件設(shè)計(jì)展開碰撞檢查，這樣能讓整個(gè)工程設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu)。此外，BIM技術(shù)在使用過程中能有效解決鐵路橋梁工程設(shè)計(jì)過程中有可能出現(xiàn)的構(gòu)筑物侵入限等問題。

4)可出圖性?？紤]到實(shí)際工程之中不同參建方對(duì)工程項(xiàng)目信息有不一樣的需求，在應(yīng)用BIM技術(shù)后可借助于三維信息模型來幫助各個(gè)參建方獲得自己需要的信息，從而提升整個(gè)項(xiàng)目建設(shè)的準(zhǔn)確性。

2 鐵路橋梁施工質(zhì)量影響因素

2.1 施工規(guī)劃

在規(guī)劃過程中，若對(duì)施工材料性能以及參數(shù)沒有形成良好把握會(huì)出現(xiàn)細(xì)節(jié)失誤；此外，假設(shè)在施工規(guī)劃過程中，沒有事先規(guī)劃施工環(huán)節(jié)銜接以及具體問題處理措施，整個(gè)施工進(jìn)度、質(zhì)量控制效果也會(huì)受到影響。簡(jiǎn)而言之，施工規(guī)劃不僅會(huì)直接影響施工效率，而且會(huì)對(duì)施工質(zhì)量造成顯著影響，所以在鐵路橋梁施工管理時(shí)要做好施工規(guī)劃，合理規(guī)劃整個(gè)工程量、工程難度。

2.2 施工驗(yàn)收與評(píng)價(jià)

在鐵路橋梁施工管理過程中，施工驗(yàn)收與評(píng)價(jià)也是對(duì)管理質(zhì)量造成影響的重要部分，在工程質(zhì)量控制過程中，為了發(fā)揮出施工驗(yàn)收以及質(zhì)量評(píng)價(jià)的價(jià)值，通常需要構(gòu)建完整的評(píng)價(jià)體系，而且必須明確其中的評(píng)價(jià)項(xiàng)目，細(xì)化評(píng)價(jià)指標(biāo)，這樣才能保證驗(yàn)收質(zhì)量，從而最大程度保障鐵路橋梁工程施工管理效率和質(zhì)量。

3 BIM技術(shù)在鐵路橋梁工程鋼梁制造及建設(shè)管理中的應(yīng)用

3.1 在鋼梁制造中的應(yīng)用

1)桿件管理。在鐵路橋梁施工過程中，應(yīng)用BIM技術(shù)通常需要構(gòu)建出相應(yīng)的模型，而模型之中的桿件管理則可以借助條形碼技術(shù)來管理整個(gè)生命周期，具體而言從出廠開始整個(gè)鋼構(gòu)件都有其專屬的標(biāo)識(shí)條形碼，其與BIM模型形成一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，在這一過程中施工相關(guān)人員在管理時(shí)可直接借助條形碼掃描來獲得桿件信息，包括時(shí)間、位置、技術(shù)參數(shù)、施工要求等，這樣就能準(zhǔn)確判斷出桿件能否滿足拼裝施工要求，然后強(qiáng)化桿件管理。

2)板材套料。板材面積使用程度能夠在一定程度上決定板材利用效率，在鐵路橋梁施工過程中，鋼梁制造之中的板材消耗工藝是否科學(xué)是十分重要的部分，在這一過程中借助BIM模型可對(duì)材料信息、三維空間模型形成良好的把握，然后基于此制定出恰當(dāng)?shù)姆桨?，并且在套料之中借助?jì)算機(jī)技術(shù)來減少板材的消耗，這樣能在很大程度上減少剩余殘料引發(fā)的損耗，這也是提升板材使用效率的重要方法，能在一定程度上節(jié)約成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

3)鐵路鋼梁制造一體化?；贐IM技術(shù)協(xié)同設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)能很好地創(chuàng)造設(shè)計(jì)出與制造協(xié)同的運(yùn)行模式，同時(shí)覆蓋市場(chǎng)、工藝、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)以及質(zhì)量監(jiān)控等多個(gè)環(huán)節(jié)，將BIM模型數(shù)據(jù)信息與數(shù)字化機(jī)床對(duì)接起來，這個(gè)時(shí)候數(shù)據(jù)模型能夠轉(zhuǎn)化為數(shù)字化機(jī)床的工作命令代碼，減少因?yàn)槿斯まD(zhuǎn)化而造成的失誤，進(jìn)一步提升加工制造過程的精準(zhǔn)性。

4)鋼構(gòu)件數(shù)字化預(yù)拼裝。鐵路橋梁工程的鋼構(gòu)件通常較為復(fù)雜，而且制造精度較高，構(gòu)件之間需要具備較強(qiáng)的空間關(guān)系，所以通常借助預(yù)拼裝才能更好地滿足施工現(xiàn)狀實(shí)際訴求，在這一過程中，BIM技術(shù)的有效應(yīng)用能實(shí)現(xiàn)數(shù)字化預(yù)拼裝，而且不會(huì)受到各方面因素的限制，具有十分明顯的優(yōu)勢(shì)。在這一過程中，使用三維數(shù)字?jǐn)z影預(yù)測(cè)、掃描桿件尺寸，然后基于此來構(gòu)建相應(yīng)的模擬，并且將模擬構(gòu)建放置于三維坐標(biāo)系統(tǒng)之中來實(shí)現(xiàn)虛擬裝配，之后檢查各個(gè)連接點(diǎn)位置、孔距、間隙、釘孔重合率，這樣就能很好地實(shí)現(xiàn)數(shù)字化預(yù)拼裝，為之后施工順利實(shí)施打好基礎(chǔ)。

3.2 建設(shè)管理中的應(yīng)用

1)可視化交底。BIM技術(shù)可視化交底是鐵路橋梁施工管理過程中十分重要的部分，傳統(tǒng)施工技術(shù)交底工作在實(shí)施過程中因?yàn)槎S圖紙受到的限制較多，圖紙中的信息、意圖只能依賴文字、繪圖來實(shí)現(xiàn)，不同專業(yè)人員對(duì)圖紙的理解也會(huì)出現(xiàn)差異，這時(shí)對(duì)施工設(shè)計(jì)圖紙很有可能出現(xiàn)誤讀。應(yīng)用BIM技術(shù)可構(gòu)建出相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型，而且模型具有立體化、可視化、全視角等特征，優(yōu)化傳統(tǒng)技術(shù)交底工作，同時(shí)，可視化交底方式也可以借助視頻、指導(dǎo)書、三維立體示意圖等多種形式呈現(xiàn)出來。

2)進(jìn)度管理。BIM技術(shù)在應(yīng)用過程中能夠?qū)⒄麄€(gè)鐵路橋梁施工進(jìn)度、計(jì)劃以及氣體參數(shù)屬性結(jié)合在一起并且構(gòu)建出4D模型，施工管理人員可直接觀察鐵路橋梁施工過程以及完成進(jìn)度，從而很好地把握計(jì)劃與執(zhí)行之間的偏差，然后基于實(shí)際情況調(diào)整與修正，把握好整個(gè)施工進(jìn)度。

3)成本管理。BIM技術(shù)應(yīng)用于鐵路橋梁施工管理中，還可以將工程時(shí)間進(jìn)度信息與成本造價(jià)信息有效集合在一起構(gòu)建出五維建筑信息模型，該模型能夠?qū)⒐こ淘靸r(jià)信息、進(jìn)度信息以及工程量等信息有效呈現(xiàn)出來，相關(guān)人員可以基于此對(duì)整個(gè)工程量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，同時(shí)模擬出工程變化過程動(dòng)態(tài)，做好整個(gè)工程的成本造價(jià)實(shí)時(shí)監(jiān)控。

4)材料設(shè)備管理。BIM技術(shù)在應(yīng)用過程中能提升材料設(shè)備的管理效率。材料質(zhì)量與設(shè)備管理也會(huì)直接對(duì)工程質(zhì)量造成影響，施工法規(guī)明確指出，一定要合理整理施工材料質(zhì)量相關(guān)資料，同時(shí)將其與樣品一同交由監(jiān)理單位審核。BIM技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)⒄麄€(gè)鐵路橋梁施工材料信息完整且準(zhǔn)確地記錄于模型中，而且將其關(guān)聯(lián)到相應(yīng)的構(gòu)件部位，這不僅能夠保障施工材料信息的準(zhǔn)確性，而且便于相關(guān)人員查閱，從而提升整個(gè)工程建設(shè)質(zhì)量和效率。

5)施工過程質(zhì)量管理?；贐IM技術(shù)的鐵路橋梁施工管理還能對(duì)施工過程進(jìn)行質(zhì)量管理，具體而言將整個(gè)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況與BIM模型進(jìn)行對(duì)比分析，同時(shí)自動(dòng)生成檢查信息關(guān)聯(lián)到構(gòu)件，這對(duì)于后續(xù)質(zhì)量復(fù)查也能提供良好的便利。尤其是對(duì)于施工技術(shù)與橋梁結(jié)構(gòu)復(fù)雜的工程，要詳細(xì)記錄整個(gè)施工具體內(nèi)容，合理使用結(jié)構(gòu)化的BIM數(shù)據(jù)，這樣才能確保施工質(zhì)量。

6)施工安全管理?；贐IM技術(shù)的安全管理能夠提前構(gòu)建出相應(yīng)的預(yù)警機(jī)制，對(duì)施工過程中可能出現(xiàn)的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)以及施工過程模擬，再使用針對(duì)性的手段進(jìn)一步強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)管理，從而減少安全事故的發(fā)生。

4 BIM技術(shù)在鐵路橋梁施工中的應(yīng)用

4.1 在工程規(guī)劃與決策階段中的應(yīng)用

在橋梁建設(shè)初期，建設(shè)單位通常需要快速展開評(píng)估或者簡(jiǎn)易規(guī)劃，具體包含場(chǎng)地選址分析、環(huán)境影響評(píng)估以及方案論證幾個(gè)方面，借助BIM技術(shù)能夠迅速構(gòu)建出地鐵橋梁評(píng)估模型，對(duì)橋梁整體進(jìn)行分析，同時(shí)設(shè)定基地經(jīng)緯位置、橋梁類型信息，構(gòu)建出周邊環(huán)境模型，合理把握道路、植栽、地形、開放空間配置等。

4.2 在工程設(shè)計(jì)階段中的應(yīng)用

1)參數(shù)化建模。基于BIM技術(shù)的鐵路橋梁施工還需要在工程設(shè)計(jì)階段進(jìn)行參數(shù)化建模，在這一過程中可以按照橋梁局部構(gòu)件在空間造型上的相似程度進(jìn)行分析，再借助“骨架+模板”的方式構(gòu)建整個(gè)橋梁的三維模型，以搭積木的方式逐漸完善橋梁整體模型。在相同類型的積木構(gòu)建過程中，則可以創(chuàng)建出一個(gè)通用模板，之后在模板之中設(shè)置距離、尺寸、材質(zhì)以及可見性等屬性，然后借助對(duì)尺寸以及材料屬性的修改迅速構(gòu)建出形狀相似、尺寸不同、材質(zhì)不同的橋梁局部構(gòu)件，以此為之后鐵路橋梁施工順利開展打好基礎(chǔ)。

2)協(xié)同設(shè)計(jì)。基于BIM的設(shè)計(jì)協(xié)同工作主要有以下方面：首先，同一階段同一專業(yè)之間的BIM協(xié)同；其次，同一階段不同專業(yè)相互之間的BIM協(xié)同；最后，設(shè)計(jì)階段不同階段的BIM協(xié)同。此外，考慮到協(xié)同設(shè)計(jì)中協(xié)同方式本身十分多樣，可以在這一過程中使用文件集成協(xié)同、文件鏈接協(xié)同或者中心文件協(xié)同等方式。

3)碰撞檢查?；贐IM技術(shù)的鐵路橋梁施工管理還需要做好碰撞檢查，這樣才能有效提升施工質(zhì)量。目前橋梁工程碰撞主要有以下幾種：①普通鋼筋與普通鋼筋之間的碰撞沖突；②普通鋼筋與預(yù)應(yīng)力管道之間的沖突；③各類鋼筋與預(yù)埋支撐架之間的碰撞沖突；第四，支架桿件之間的碰撞沖突等。對(duì)于上述碰撞沖突，可以借助BIM技術(shù)來對(duì)其進(jìn)行檢查，之后結(jié)合實(shí)際情況調(diào)整與修改，確保模型不再有沖突。

4)工程量計(jì)算。借助BIM技術(shù)來輔助工程量計(jì)算，能在很大程度上降低整個(gè)計(jì)算工作強(qiáng)度，在這一過程中先借助軟件自動(dòng)統(tǒng)計(jì)功能來計(jì)算，然后基于相關(guān)數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整與優(yōu)化。

5)二維出圖。BIM技術(shù)在應(yīng)用過程中還能在很大程度上提高生成二維視圖的出圖效率。傳統(tǒng)二維平面出圖只能滿足一些簡(jiǎn)單的橋梁施工需求，可是在社會(huì)不斷發(fā)展的環(huán)境下，鐵路橋梁施工要求也在不斷提升，這個(gè)時(shí)候橋梁空間造型以及局部構(gòu)件復(fù)雜程度也有了明顯提升，二維平面圖無法滿足現(xiàn)如今橋梁構(gòu)件空間造型訴求。而BIM技術(shù)的有效應(yīng)用可以在完成三維建模之后直接出圖，從而有效減少工作量。

4.3 在工程施工階段中的應(yīng)用

1)三維技術(shù)交底。BIM技術(shù)的有效應(yīng)用能以動(dòng)畫形式將整個(gè)工程方案進(jìn)行動(dòng)態(tài)化演示，同時(shí)將施工方案數(shù)據(jù)以及信息以模型的方式呈現(xiàn)出來，這種三維技術(shù)交底的方式能夠讓施工人員更加直觀地了解自身工作范圍和技術(shù)要求，同時(shí)便于之后的施工管理工作，從而最大程度實(shí)現(xiàn)整個(gè)施工的有效管理與質(zhì)量提升。

2)施工模擬。BIM技術(shù)在應(yīng)用過程中能對(duì)整個(gè)施工過程進(jìn)行有效模擬，能良好把握整個(gè)施工進(jìn)度、施工材料應(yīng)用等內(nèi)容，施工人員也能從復(fù)雜抽象的圖表中及時(shí)解放出來，并且對(duì)整個(gè)施工重難點(diǎn)形成有效預(yù)測(cè)和解決，優(yōu)化整個(gè)施工方案、合理把控可能存在的沖突與問題，從而為工作效率提升、施工管理質(zhì)量提升打好基礎(chǔ)。

3)工程質(zhì)量管理。工程質(zhì)量是工程管理中的重點(diǎn)，基于BIM技術(shù)的質(zhì)量管理能夠依賴于信息流轉(zhuǎn)的增強(qiáng)來提升質(zhì)量管理效率，同時(shí)保證質(zhì)量信息的完整性，讓信息傳遞變得更加及時(shí)且準(zhǔn)確，進(jìn)而更好地把握工程實(shí)施質(zhì)量[3]。

4)物料管理。傳統(tǒng)物料管理模式大多交由相關(guān)人員實(shí)地負(fù)責(zé)，但是因?yàn)槭┕がF(xiàn)場(chǎng)本身十分多樣，所以加大了管理的難度，很容易引發(fā)現(xiàn)場(chǎng)擠壓、延誤工期等情況。BIM技術(shù)的有效應(yīng)用則能很好地解決上述問題，其作為一種信息技術(shù)，能夠?qū)⒄麄€(gè)工程項(xiàng)目的信息有效整合在一起，并且以三維模型的方式呈現(xiàn)出來，然后很好地把握施工過程中需要使用到的物料，從而進(jìn)行合理管理。

4.4 在工程運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段中的應(yīng)用

項(xiàng)目建成之后，運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段的管理也十分重要，基于BIM技術(shù)的運(yùn)用管理能夠從依照物理設(shè)施構(gòu)建的可視化、精準(zhǔn)的虛擬模型中有效檢索信息，然后基于相關(guān)信息來制定出科學(xué)且合理的維護(hù)方案，同時(shí)做好定期維護(hù)，提高工程質(zhì)量和使用壽命。

5 結(jié)束語

在鐵路橋梁施工過程中，傳統(tǒng)施工管理方式明顯具有較大局限性，在建筑行業(yè)信息化技術(shù)不斷發(fā)展的時(shí)代背景之下，BIM技術(shù)受到的關(guān)注度也在不斷提升，將其應(yīng)用于鐵路橋梁施工管理之中能夠起到良好的管理效果，有效解決傳統(tǒng)施工管理工作中存在的各個(gè)專業(yè)無法有效溝通與配合的局限性，同時(shí)對(duì)整個(gè)工程項(xiàng)目建設(shè)起到信息化、可視化管理的效果，從而最大程度保障施工質(zhì)量信息的完整性與準(zhǔn)確性，促進(jìn)工程項(xiàng)目施工質(zhì)量得到提升。

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