BIM技術在橋梁工程施工的應用

1 BIM技術發展現狀

近幾年BIM技術在提高道路橋梁綜合管理效率方面效果明顯，特別是在新加坡、英國、美國等國家。國內的BIM技術發展起步較晚，但得益于國內工程建設體量大、發展速度快，為BIM技術在中國的應用及推廣提供了良好的條件。早在2007年，美國政府就明確規定達到招標級的大型項目必須采用BIM技術，最低標準為BIM模型展示。新加坡采用清除BIM應用障礙的方法推廣和應用BIM技術，解決了BIM在應用過程中材料庫和構件庫不足的問題，于2010年完成了道路橋梁、結構專業的標準BIM模板，全面推行全壽命造價BIM應用，并開始強制在大型工程中使用[1]。從美國和新加坡等國家對BIM技術的應用和推廣來看，BIM技術在一些發達國家已經應用比較廣泛，而且研究比較深入，已經從原來的模型研究發展到BIM共享平臺、EPC 項目總承包商對項目成本和進度實時跟蹤與控制、全壽命周期中各構成要素對進度與收益的影響的深層次研究。目前，國內BIM技術的研究還處于發展階段，在建筑工程設計和施工方面運用相對較少，有待進一步提高。

2 橋梁施工存在的常見問題

2.1 作業人員安全意識淡薄

2.1.1 作業人員中農民工占大多數，并且他們學歷普遍偏低、技術水平有限，對現場的危險源辨識不到位，對安全管理不重視，易引起安全事故。

2.1.2 施工人員嫌安全防護措施妨礙施工，比如高處作業以佩戴安全帶影響行走為由不佩戴安全帶、私自拆除現場安全防護等，時常懷著僥幸心理在比較危險的地方施工作業，導致安全事故的發生。

2.1.3 施工人員對安全操作規程，臨邊防護等安全防護知識缺乏了解，需要防護的地方沒有防護，私拉、雜亂布置用電線路，不按照安全操作規程施工，只憑自己的施工經驗辦事，使安全工作要求落實不到位。

2.2 現場安全監管力度不足

在橋梁施工過程中，施工會受到工藝流程和生產程序的影響，如果安全防護措施在各專業和各工種間沒有按照合理的施工順序進行布置，就容易發生安全事故；同時施工地點的固定性，限制了工人生產活動的空間，一旦發生安全事故后果就會比較嚴重。由于橋梁工程施工線長，生產施工具有流動性，露天作業和高空作業點多，施工現場難以做到全封閉管理，日常安全監管難以全方面覆蓋，安全監管容易出現漏洞。因此，對施工現場必須形成強有力的安全監管。

2.3 機械設備管理不到位

橋梁機械設備可分為工程機械、養護機械和運輸機械三類，在橋梁施工管理時常常存在“重使用、輕管理、淺保養、缺協調”的問題。現場施工班組的機械設備大多采用租賃模式，出于對自己的經濟利益考慮，在追求進度、效益時對機械設備進行管理和維修保養不夠到位。不同班組同時進行施工時，現場機械設備集中度高、協調性差，缺少統籌安排使用，現場管理者難以把控，極易發生交叉作業，導致機械傷害等安全事故的發生。

3 BIM技術在橋梁工程施工的應用

3.1 BIM技術在橋梁施工前期準備中的應用

在橋梁施工籌備前期，可利用三維模型實現可視化技術碰撞檢驗。在傳統橋梁工程施工圖紙中，各專業內容分離，管線間接碰撞很難發現。利用BIM技術創建建筑信息化模型，可將碰撞點詳圖、碰撞構件ID、碰撞數量等詳情主動顯現出來；還可使用BIM技術檢測機械與結構間、機械間、操作空間等在施工進程中的碰撞情況，將承載力、結構穩定等性能參數計算出來，做出整體及其局部的細化處理[2]。

橋梁工程施工周期長，其圍堰、棧橋、鋼筋加工場以及材料堆場等需要在建筑現場臨時建設，空間狹小且材料分布密集，一旦遭遇特殊情況就非常擁堵，借助BIM技術可創建直觀、形象的施工現場三維布置圖，從而節約費用、減少風險，保證橋梁施工質量[3]。

3.2 BIM技術在橋梁施工過程中的應用

BIM技術在橋梁施工應用的主要方面是施工技術、施工材料、建造信息資料等。通過建立施工材料質量信息BIM平臺，將過往紙質替換成電子施工信息，及時實現信息共享，更好地使建設單位或監理人員對材料質量進行審核，增強質量管控[4]。BIM技術還可采用分類管理方法進行質量信息管理、施工現場遠程控制動態管理等。以下為BIM技術在橋梁施工過程中的具體應用。

3.2.1 施工進度把控

在橋梁施工進度管理中，傳統方法重點應用的是甘特圖、單代號網絡圖、雙代號網絡圖、時標網絡圖等，它們的展現方式不具體，缺乏針對施工現場進度的優化與控制；而且容易因施工管理者欠缺能力，難以發現工期計劃缺陷，導致工期順延。使用BIM技術虛擬施工技術優化實際施工，能夠有效將被動進度管理轉變為主動控制，可參照總工期、分段工期及其日常工作計劃實施整個工期的全面管理。

3.2.2 可視化安全技術交底

對于橋梁工程來說，可利用BIM模型向現場施工管理人員、一線作業人員進行安全技術交底，將線條繪制的圖形以一種三維的立體實物生動形象地展示在人們的面前，幫助施工人員更好地理解設計思路，防止實際施工與施工圖紙不符狀況的發生。現場人員可以根據安全技術交底中的BIM模型，結合橋梁施工現場情況直觀地發現哪里設置的安全防護不足、哪里需要怎么樣的安全防護，及時整改安全隱患?？梢暬嬖陧椖空麄€施工過程中，可以用效果圖展示，一些危險性較大、施工難度較大的地方通過安全管理的計劃安排、溝通交流、探討決策都能夠在可視化的情景下進行，有利于提高施工現場的安全管理水平。

3.2.3 協調施工部位安全防護

BIM技術的協調性可以解決不同階段的不同問題，例如在設計階段協調不同專業間的設計空間布置問題；在施工階段協調施工進度問題。在橋梁工程不同部位的施工過程中，通過BIM的快速算量導入不同施工部位安全防護、機械設備的需求表，快速、清楚地使施工現場管理者了解自己所負責區域的安全防護、機械設備使用情況，進而核算此部分安全費用投入的情況。通過BIM協調安全防護與作業環境之間的空間問題，進一步精確計劃，優化安全防護方案效果，避免安全防護占用有限空間而影響施工[5]。管理者可以在任何時候比較BIM模型上的安全防護與實際現場情況，直觀快速地發現問題，并有效協調，達到對現場存在的安全問題和施工情況了如指掌的效果。通過合理運用BIM技術的協調性，能夠幫助管理者大大降低橋梁施工時發生安全事故的概率。

3.2.4 模擬現場和應急情況

3D 建筑物模型是BIM模擬性的一個體現，其模擬性還體現在一些不存在或無法馬上開始進行的事物，比如在設計階段能夠模擬緊急疏散、日照等；在施工階段能夠進行模擬實際施工；后期運營階段能夠模擬緊急狀態下的解決方法。此外，在橋梁工程中，有限空間的現場布置、應急管理也是BIM模擬中一大亮點。通過對車輛出入施工現場的線路進行模擬，能夠合理設計交通路線，提高工作效率；模擬現場機械的擺放位置及作業人員的施工環境與空間，可以發現危險區域，提高施工人員的安全意識。在應急管理上，可以模擬洪澇、火災等突發事件發生時，人員上下爬梯、撤離危險區域疏散時間和現場物資設備撤離現場的時間，從而制定合理的人員、物資設備安全疏散路線，完善應急預案，提高應急演練質量。

4 應用效果

傳統工程量統計主要依賴手工和各類辦公軟件輔助計算，施工人員根據設計圖紙提取和分析各類構件信息，最終整理出有價值的工程量信息。計算過程中，易受多種因素影響，計算結果與個人對設計圖紙的理解、施工經驗、計算能力有關，準確性很難得到保證。

BIM技術在施工圖的基礎上，對樁基、承臺、橋墩、箱梁等混凝土構件進行精確建模，根據基礎、墩身、梁部等構造物在不同施工階段結合項目進度計劃統計出各施工階段的材料需求量[6]。它直觀地提供了橋梁存在的實際信息，使現場管理人員及施工人員對工程的感知由二維圖紙的空間想象轉化為直接的觀感，提升了施工效率和施工質量。

5 結語

BIM技術具有可視化強、模擬性等特點，將在橋梁施工中發揮越來越重要的作用。在道路橋梁工程施工中使用BIM技術，不但能夠確保道路橋梁施工順利開展，還可以避免施工作業風險。在實踐中，要推動BIM技術的發展，務必從橋梁施工難點出發，更好地應用BIM技術。相信隨著未來科技的發展，BIM將會更深入地被應用到橋梁建設行業中，成為橋梁工程施工管控的好幫手。