BIM在橋梁施工中的應用

金擁軍

（上海奉賢建設發展（集團）有限公司，上海市 201400）

0 引言

橋梁施工材料成本占工程總造價比例可達60%～70%,材料管控水平是決定項目盈虧的關鍵因素。隨著信息化技術的不斷發展和對公路交通行業規范化管理要求的提高,傳統的材料管理模式已經無法滿足橋梁施工材料精細化管理的需求。因此如何有效將BIM技術應用到橋梁施工過程中，也就成為了相關企業所需要迫切解決的一個重要問題[1,2]。

1 橋梁狀況檢查

根據我國現有的相關規定和操作規范，高速公路上橋梁狀況的檢查一般可以分為月檢、季檢、年檢和相關專門性檢查四個方面。高速公路橋梁檢查的內容主要包括以下三個方面：

（1）檢查資料的收集和整理。

（2）橋梁結構尺寸和結構性能檢測。

（3）橋梁結構缺陷檢測，包括橋梁混凝土外觀檢查、橋梁結構裂縫檢查和橋梁結構變形情況檢查等。

2 橋梁施工中存在的問題

2.1 橋況不明

建成多年的橋梁由于技術資料不及時歸檔或遺漏造成原始資料不全、遺缺；新建橋梁資料不全，橋梁技術狀況不清楚等，橋梁原始資料未能及時提供給養護單位，造成養護單位對原始資料不清楚。

2.2 橋面嚴重超載，超負荷工作

我國現運營的公路橋梁還有許多修建于上世紀八十年代以前，設計荷載等級偏低，與現行實際運行荷載差距較大，承載能力不足，已不適應目前高速公路中交通量增大，超重車、集裝車、大噸位車增多的新形勢，造成橋梁承受不起日益增長的負荷而成為危橋。

2.3 隱蔽結構上的安全隱患和病害

由于橋梁設計與施工的不合理，橋梁投入運營后，橋梁的隱蔽構件特別是在橋面以下或高空中的構件，在日常養護中沒有及時修補形成病害，處理不及時可能釀成大禍。

3 BIM在橋梁施工中的應用

3.1 可視化3D模型的建立

在傳統的工程管理模式中，信息傳遞不夠及時，管理過程較為繁瑣，而基于BIM技術的結構模型，能夠更直觀的展示橋梁結構信息，大大加強在項目管理過程中的信息傳遞，提高了工程管理效率。在設計階段，將二維施工圖紙上用線條表達的構件形成一種三維的立體模型，模型搭載了橋梁構件的尺寸、鋼筋、混凝土材質等信息，實現橋梁工程構件的數字化展示，通過與相關軟硬件結合直觀的演示出來。項目實施過程中的所有討論、溝通、計算、決策都是在可視化的狀態下進行。

技術人員通過BIM模型的演示，在鋼筋加工、鋼筋綁扎、模板安裝之前對現場管理人員及工人進行交底，其高精度的三維電子模型提高了施工人員對橋梁結構的信息接收效果，更有利于減少在交底過程中的信息損耗和缺失。

3.2 橋梁的日常養護和定期檢測中需對發現的病害信息進行現場拍照并登記到紙質記錄本上，再進行相關內業工作

BIM平臺會根據現場監控檢查和人員的監測得到橋梁病害的資料，隨著不同職能在平臺的不同等級權限的逐級上報，及時提醒主要負責人處理，再由負責人逐級處理反饋給相關同事，及時處理橋梁病害問題。橋梁病害發現上報反饋的同時，BIM平臺會自動生成報表和相關記錄資料，并在后臺進行保存。后臺記錄的橋梁編號、構件二維碼是整個病害記錄的重要標識。整體的編號是辨明哪座橋梁出現病害，部分編號是標識橋梁上部結構還是下部結構出現問題，構件編號是記錄具體哪一構件出現病害，有序的記錄方便逐條檢查。二維碼是每一個構件的具體標識，包括：名稱、類型、材料、備注、構件位置、基本屬性關聯資料、關聯表單等都能具體表現。構件的病害具體位置由三維模型中的三維坐標對應一一體現，可以根據自身屬性參數具體體現病害類型和特征參數，并記錄成表保存，方便病害記錄的查看。

3.3 橋梁構件空間位置碰撞檢查

在傳統設計圖紙中，未考慮到鋼筋體積，在橋梁施工過程中經常出現主筋與預埋鋼筋位置沖突，預埋件與鋼筋位置沖突的情況，給施工帶來了很大的麻煩，甚者影響到橋梁結構質量。通過BIM技術，我們可以對橋梁結構構件的空間位置進行沖突檢查，提前發現鋼筋與預埋件、預應力等之間的空間碰撞，在施工之前作出對應的調整，對于硬性的位置碰撞，提前聯業主和系設計方進行變更，減少應構件位置沖突引發的返工問題。

3.4 進度、質量、安全管理

由于橋梁工程構件繁多，施工過程復雜。如何使用BIM模型實現進度、材料、人員設備、費用的合理調配是實現5D模擬的關鍵問題。本項目運用BIM賦予模型構件的計劃進度和工程量成本等屬性的優勢，將橋梁BIM模型隨著時間進度結合實際施工工序而不斷變化增長，并在變化的同時使得每一個構件的實際工程量和成本得以同步演化，將BIM5D模擬與實際工程結合與比對，從而達到工程整體進度管理控制、工程整體成本管理控制、人機料合理調配等目的。依托BIM模型和項目管理平臺，通過軟件在施工過程中實時加載施工現場進度、質量、安全信息數據，將數字化信息依托于結構模型，方便快捷的將施工信息加載在該結構模型中，實現對現場施工質量、安全的有效控制。

現場技術人員通過手機客戶端將每天的結構施工、檢查整改、安全維護等信息上傳到BIM平臺相對應的構件中，相關人員通過PC端或移動端直接查看結構模型就可以了解工程進度、質量、安全管理動態。

3.5 橋梁健康云檔案

在橋梁日常養護中結合云平臺BIM三維模型，根據現場實際情況，結合橋梁資料，逐步建立健全橋梁的健康檔案，每一次病害的維護都能記錄，為下一次相同的病害，或者其他橋梁近似的病害提供參考經驗，節省人力、物力，使橋梁養護工作更加高效，形成養護記錄進度表，使問題的追溯實現可視云痕跡化管理。

3.6 平臺專家智庫

橋梁結構所處的外界環境惡劣，在結構的服役過程中經常有病害發生，在運維管理中對病害進行歸類、分析，通過關聯維修養護過程，逐步形成管養知識庫、合作平臺，利用平臺與橋梁領域方面專家、學者對問題進行分析、探討、解決及成果發布。

4 BIM技術在橋梁工程中的應用展望

我國現階段橋梁施工過程中雖然已經引入了BIM技術，但是其理想狀態是在橋梁的全壽命周期內皆能夠通過BIM技術來進行管理，從而實現真正的信息模型。

需要從單機應用朝著多機協調應用的方向進行發展，來讓BIM模擬現場數據的采集效率得到提升。在多級協同工作模式下，各種施工信息可以有效傳遞，使得BIM模型的構建效率得到進一步增加。

目前上海市乃至全國范圍都在大力推廣BIM技術的應用，我公司于2012年承建的奉浦大道道路新建工程中的金匯港大橋從設計到施工，全面應用BIM技術，使整個施工過程虛擬呈現，與工程推進相互印證，優化了工程管理。

5 結語

綜上所述，BIM三維技術的橋梁養護管理信息平臺不同于以往的二維平面靜態管理，其內容更為豐富、操作更直接、圖像更直觀。在橋梁施工過程中通過BIM技術的合理應用，能夠實現整個項目施工環節的精細化管理，并能夠有效縮短施工周期，降低工程造價，對我國橋梁行業的進一步發展有著非常重要的促進作用。

[1]劉祖雄,申祖武,王軍武.基于BIM技術的橋梁工程施工材料精細化管理[J].中外路,2018（1）:312-317.

[2]許強強,韓春華,盧玉韜.BIM技術在橋梁監測中的應用與探索[J].公路,2018,63（01）:232-236.