BIM技术在公路桥梁施工中应用

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【摘要】在施工机械的不断优化升级和CAD、Project等工程辅助软件的协助下，工程质量得以提升。然而工程施工管理中的大量问题依靠传统的技术和工具仍无法解决。文章介绍在墨临高速公路地约科1号大桥工程施工过程中，通过结合bim技术，完成了项目的三维建模、碰撞检查和制作施工模拟动画等工作，为桥梁施工全过程的管理决策提供了有力依据，并促进了施工管理水平的提升。

【关键词】BIM技术;公路桥梁工程;三维建模;工程施工管理

目前，由于我国基础建设工程规模的日益增加和扩大，结构和形式愈加复杂，尤其是超大型的工程项目层出不穷，使得企业和工程项目单位面临着巨大的信息技术投资和使用风险、管理风险和信息技术应用风险［1］。但是，当前的管理模式和信息化的手段都已经无法很好地适应我国现代化工程建设的实际发展需求。如何充分应用BIM信息技术，从根本上有效地解决建筑全生命周期中各专业技术系统间的信息联系出现断层的问题，从传统的设计、施工技术的应用到管理全面提高信息化水平和信息技术应用的效果，已经成为建设单位和企业的迫切发展需求。本文以地约科1号大桥的实例应用为基础和依托，为BIM技术在建筑工程施工质量管理实践过程中的发展和应用研究提供了理论思路、体系和实践过程，分析了其优缺点，总结了其应用的障碍，提出了其发展方向和建议，具有一定的前瞻性理论技术研究价值和重要的现实意义，能够为企业如何运用质量管理实践和开展后续的研究工作提供参考。

1工程概况

墨临高速公路地约科1号大桥位于墨江县地约科村，工程项目具有墩高且跨径大、桥梁上部结构复杂、施工场地小等难点。高墩施工集中在3#、4#、5#、6#墩处，主要施工方法为爬模法施工与滑膜法施工。本桥位于整体式路基段，最大桥墩高93．4m。桥梁起讫点桩号为K5+643～K6+098，桥梁总长455m，跨径布置为(3×30m预应力混凝土T梁)+(72m+125m+72m波形刚腹板连续钢构)+(3×30m预应力混凝土T梁)。单幅桥标准桥面宽度为12．5m，墩台径向布置。地约科1号大桥形象见图1。以此可见，本桥的结构相对复杂，存在一定的项目施工管理风险和难度，结合运用BIM技术，对项目施工管理进行多个方面、多重角度的分析优化。提供科学有力的数据支撑，将会为项目的有序进行保驾护航。

2BIM应用软件分析

BIM的应用过程离不开软件的支撑，软件就是展现BIM的工具和载体。在BIM的整个应用实施过程中，除了必须有核心建模软件以外，还需多种功能软件的综合应用。才能实现BIM应用的效益最大化。根据应用功能与阶段的划分，BIM应用软件可分为建模、计软件和运维软件［2］。由于项目BIM应用需要多种软件交互工作，数据兼容的问题应当首要考虑。第一种方案，把每种软件自己的数据格式导出成一种所有软件都能够支持的中间格式。目前国际上主流的两种通用格式，一种是Gbxml，另外一种是IFC，但都具有一定的不稳定性，增加了后续应用实施风险。因此本项目选用第二种方案，全部用同一个软件厂商提供的BIM工具和平台。Ｒevit作为Autodesk公司的核心建模软件，具有投入成本低、参数化程度高、二次开发完善、与其他软件整合性高等优点。能够充分满足本项目的应用功能需求，为项目的BIM应用实施提供有力支持;鲁班BIM平台作为行业的领航者，能够结合三维模型对项目进行全生命周期的施工管理，通过对施工进度、物料管理、成本预算、安全质量等方面的细致管控，保证项目的有序进行，提高项目质量。

3BIM技术应用

3．1三维建模

通过对以往施工图纸的观察分析发现，其所涵盖范围大多相互分离，关联性较差，再加上道路桥梁工程自身所固有的复杂施工环境与施工工艺，导致潜藏于施工中的各类问题难以挖掘。本项目桥梁部分上部结构为波形刚腹板连续钢构，结构复杂，在二维的平面图纸上很难得以体现，存在一定的技术隐患［3］。利用Ｒevit对桥梁进行精细化的三维模型创建。三维模型能够将桥梁工程中各个构件之间的关系及作用机制进行全面的详细的呈现，可视化的三维模型对图纸进行了生动及清晰的表达，确保了设计的准确性和可靠性。相比较于传统的人工图纸审核，所需投入人力少、所需时间周期短、达到的效果更加显著。针对本项目中的波形钢腹板、钢筋、钢绞线等结构与工程，如利用Ｒevit进行大规模的三维建模任务，对计算机的配置要求极高，且工作效率低，对施工单位人员来说整体效果不够理想，不建议进行整体建模。本项目进行了单独的复杂节点建模，输出3份碰撞检测报告，共计发现碰撞100余处，复杂钢筋节点优化59处。复杂节点示意见图2。对于混凝土结构及一些异性结构，手工计算工程数量的效率不高且不够准确，本项目借助于Ｒevit三维建模来实现精准算量。发现计算错误、钢绞线长度及混凝土量统计错误、构件尺寸前后不统一等问题38处。避免了施工返工现象及材料资源浪费，节约了施工成本，提高了施工效率。它的需求来源于每个基础岗位，回归于项目施工各个环节本质。

3．2工程施工方案优化

在工程施工方案优化中BIM技术应用主要在3个方面:施工方案优化、施工场地布设和施工工艺流程优化。在Ｒevit精细建模后，结合Autodesk系列软件Navisworks强大的可视化、审查、漫游功能。分解三维模型并加入时间概念创建四维施工模拟动画，输出更为生动形象的四维施工进度表，通过可视化呈现项目工程施工计划。对施工工艺流程和施工技术方案的设计决策提供科学理论和技术支持。提高工作效率，保证工程质量。在本项目中依据四维施工模拟动画，比较方案选用5次，解决施工重难点2次，提升施工效率并保证项目工程的有序进行。在本项目中可用场地较少，前期规划困难，项目借助Ｒe-vit与Civil3D软件相互结合应用，创建三维地形模型，可以协助项目进行施工项目场地的布置方案选用和设计决策。Civil3D利用软件管理系统中的施工项目勘测和设计任务管理工具可以自动地完成许多需要耗费大量时间的勘测和任务，有助于大限度地简化了项目设计工作的流程。Civil3D协助项目所设计生成的地形模型中包含丰富的智能、动态数据，便于在施工项目的任何一个设计阶段快速准确进行勘测和设计变更;而且协助项目能根据统计分析和评估设计性能的结果自动做出更明智的设计决策，选择最佳的设计方案。项目利用Civil3D实现场地布置方案优化，规划用地3000m2，同时也为临建设施选地提供了科学依据，取得了节约项目成本造价，科学规划项目用地的优质效果。

3．3项目施工运维管理

项目基于BIM模型，搭建了鲁班BIM平台，作为一个全生命周期的平台，能将整个项目施工过程中的劳动力、材料、安全质量、文化建设等各类信息集成。平台界面展示见图3。从桥梁工程的施工进度管理中来说，应为其施工的复杂性比较高，相应的进度管理难度也比较大。借助鲁班BIM平台，关联三维模型进行每天的进度填报工作，对整个桥梁工程项目的施工管理过程的细节都进行严密的监察和把关，实时监控实际施工进度、智能预警，使各个施工流程都能够满足于施工进度的预期，避免出现较大的施工拖延问题。除了在施工进度管理中，鲁班BIM平台基于三维模型还具有巡检调查、资料集成、成本预算、物资填报等多个功能，各个功能板块交互协作，建立了一套完善的项目施工运维管理流程，为项目施工管理提供了强有力的支持，但与项目施工工作人员的日常工作交际不是很理想，还有一定的改善和进步空间。目前项目在鲁班BIM平台的协作管理下，井然有序的进行中，共归集资料约600份、完善工程施工质量问题24处，为项目运维提供扎实的数据基础。

4结束语

综上所述，BIM技术在桥梁工程中的应用是极具价值的。BIM技术不仅在前期策划、施工图纸优化等方面发挥很好的作用，且在具体的项目施工管理过程中，能有效地结合信息化技术提高项目的整体管理水平。本文通过结合实际工程施工项目，从不同方面、多个角度，简要概述和分析了BIM技术在公路桥梁工程中所发挥的实际作用和体现。希望以此能够促进BIM技术在公路桥梁工程施工中的发展和进步。

参考文献

［1］邓春瑶，丛学森．BIM技术在土木工程施工管理中的应用研究［J］．科技经济导刊．2019(35):24．

［2］何关培．BIM和BIM相关软件［J］．土木建筑工程信息技术．2010(04):89．

［3］刘孟，张文全，黄国鑫，等．BIM技术在黄河特大桥项目施工管理中的应用［J］．施工技术．2016(S2):208．

作者:江昊 单位:中铁二十三局集团第三工程有限公司