BIM技術在橋梁工程施工階段的應用探討

1 前言

時至今日，我國橋梁建設領域從設計到施工都已得到了飛速發展，自主設計、自主施工的橋梁工程也日漸增多[1]。建筑形式不再局限于規整的簡單形式，而是越來越復雜，結構形式越來越精巧，比如鳥巢、水立方等建筑。如此復雜的橋梁工程已經脫離了傳統的設計理念，二維平面的CAD 設計也不能滿足復雜的結構，像鳥巢這樣的大復雜結構建筑難以直觀展示其設計理念。現階段橋梁設計多為大跨度的復雜結構，傳統二維設計難以滿足設計要求。在施工技術方面，由于設計難度的增加，給復雜項目的可施工性、施工階段的可控性等帶來了空前的挑戰。

BIM技術的迅速發展，使其優勢貫穿于整個橋梁建設階段，比如它能夠精準知曉橋梁建設的進程和建設過程中的難易點，使信息化系統廣泛地覆蓋所有監管層面，而且在整個設計、施工、運維過程中其便捷性也是顯而易見的。隨著這項技術越來越成熟，BIM技術被廣泛應用于各大工程中。

2 BIM技術的特點

2.1 信息集成化

為了實現BIM信息模型在施工的不同階段穿插不同專業的工作內容，完成全方位的結構全生命周期信息共享，相關研究工作者不斷對模型的拓撲關系、三維信息、施工過程中的重要信息以及各專業之間的屬性信息進行集成和共享。

2.2 模型可視化

BIM技術在模型創建過程中具有三維環境、參數化建模、方便查看等特點，這些特點便于施工以及相關技術人員實時直觀地查看和建立模型。為了完成各個專業之間的交互協作，不斷完善其相關技術并將模型與相關的專業技術信息進行交互綁定；同時它與傳統的3D 不同，為了更加清晰地展示結構的全壽命周期，技術人員將時間的維度也加入BIM三維模型中，增加了時間維度的信息模型以4D的方式展示結構模型，這對于施工方案合理性地探討以及結構優化的實施都具有十分重要的作用[2]。

2.3 信息協同性

在傳統的CAD 繪圖過程中，由于各個設計施工部門缺乏實時的溝通或者軟件技術的限制，如果出現問題，將會耗費大量人力、時間、物力；而BIM信息模型不僅可以集成不同專業之間的相關技術信息，而且還可以根據不同專業的需要實時對模型進行修改；同時以軟件程序實現智能化聯動，使模型達到“一子落而滿盤活”的修改效果，減少了人工重復性修改的工作量，提高了工作效率。

2.4 信息互用性

為了避免以往行業中各個專業之間的信息傳遞缺陷、交流互通困難、有價值信息無法高效利用等缺點，BIM信息模型以協同作業和集成管理為手段實現信息互通。為了保證信息的交流不存在障礙，BIM技術在各類軟件設計的過程中以IFC 標準對整個項目、施工、后期運營的數據進行統一管理，不再需要重復采集或輸入同一類數據的不同標準格式。統一標準不僅可以保證信息交換的效率，還可以在施工過程中避免了因信息錯誤出現的安全隱患[3]。

3 BIM技術在橋梁工程施工階段的應用

BIM技術自研發至今，運用最為廣泛的領域是民用建筑。但是對于橋梁工程而言，BIM技術還在探索階段且發展緩慢，直至當下BIM技術在全國范圍的橋梁工程領域應用程度仍然較低，所以這個領域還是個全新的探索領域。隨著BIM領域人才的急需，國內對于同領域的探索應用十分迫切；在BIM技術應用到橋梁建設領域方面，以中字頭的央企較為突出，主要表現在施工質量管理、施工成本管理、施工安全管理、施工進度管理等領域。本人通過對這一系列現狀的研究，分析了我國對BIM技術應用于橋梁建設方面的發展現狀，結合部分施工企業的實情，總結梳理了BIM技術日后的發展應用思路。

3.1 制定BIM應用標準

制定BIM有關的各項標準將對橋梁工程項目的實施進度、質量等產生直接影響。在對橋梁工程項目進行BIM技術實際操作運用過程中，若制定的BIM技術標準不全面或者存在差異，通常會引發數據傳輸過程中信息丟失而導致傳輸失敗或模型數據導入導出失敗、各類軟件直接連接不通暢且不能協同操作等情況，最終造成進度計劃擱置或延后，從而產生損失[4]。因此，為了執行統一的標準，提高各環節協同效率，保證BIM建模具有實質性的質量，避免因執行標準不統一而浪費人力財力，需要在組建BIM團隊時針對橋梁施工領域該技術的具體實施細則進行詳細探討，探討BIM技術應用到橋梁施工中各項標準包含的多方面內容。模塊組成業務必須全面，包括：項目組織架構、運用、財務資產、人材機配置、招投標、合同等；在建模基礎方面包含建模的各項參數標準屬性、計算規則、模塊化設置等以及材料類型、規格、配色、連接方式、型號等基礎標準；還有BIM技術在應用中軟件之間轉換、傳輸、顯示、兼容等標準。制定全面多重性的執行標準在后續橋梁建設的應用中至關重要，因此要保證BIM模型的專業化、質量標準、時效性等，從而促進BIM發展的基礎更佳穩定，這也是對BIM技術穩定發展的強有力的保護傘。

3.2 制定BIM應用目標

對于施工方來說，明確運用BIM技術的目標至關重要。因此制定橋梁施工BIM技術運用的目標所能達到的結果，是橋梁施工結束后根據制定的BIM技術運用目標對其結果的評價，換言之就是橋梁施工過程中BIM技術的運用依據就是確定建立橋梁施工的目標[5]。要想BIM技術在橋梁施工中達到理想的運用效果，就必須提前明確運用BIM技術施工項目的目標結果和使用BIM技術想要展現的區域化的目標，并且必須將整個技術應用貫穿于整個項目的全生命周期內，從而使兩者合二為一。

3.3 BIM應用規劃

施工單位在明確橋梁施工全過程的特點、應用條件、應用時效等前提下，結合制定的各種規范標準以及應用BIM技術的目標，參照BIM技術基本理念制定適合自身項目的橋梁施工BIM技術實施運用規劃。本計劃應當涵蓋自身項目橋梁施工各個階段的各項內容，包括前期策劃、人材機配置、施工工藝、施工先后順序、達成的目標要求等方面。

對于BIM技術在橋梁施工中的應用，施工單位首先要做的就是組建BIM專業技術人才梯隊。按照梯隊形式組織專業技術人員接受培訓，專門培養企業的內部BIM工程技術人員，通過培訓使技術人員對BIM體系了解更加專業，并具有專業的建模能力以及能夠應用的操練技能，使技術人員對于各類相關軟件都能熟練使用，從而組建自己的企業BIM團隊。企業組建BIM團隊初期，為了較為具體的解決施工中的具體問題并將其與BIM技術相結合應用，可以將施工過程分解為每個分部、分項工程，從每一個點著手探索其實操性，以達到分部、分項工程與BIM技術相結合的應用，運用BIM技術在工程實體過程中解決實際問題；并在后期通過對每一個分部、分項的BIM技術實現，全面深入解決橋梁施工中的問題，實現施工全周期的過程管理，包括質量、成本、進度、安全、環保、合同、資金等目標管理，并利用橋梁施工BIM技術實現施工過程共享性、實時管理性、整合性等功能特點，協調參與單位之間的組織管理，從而使得橋梁工程施工管理更順暢。

4 結語

BIM技術是施工企業選擇的趨勢。由于現代大型橋梁建設設計越來越繁瑣，施工越來越復雜，其交叉作業的工作面也越來越多，因此我們要利用BIM技術實現多工序、多專業的協調作業，優化施工工藝，從而縮短工期節約項目成本。但是，現如今BIM技術在橋梁建設領域涉及較少，技術水準也是參差不齊，因此對于BIM技術在橋梁建設領域的探索還需要進一步深入。