初探BIM 技術(shù)在裝配式橋梁工程中的應(yīng)用

張 捷

（深圳市交通工程質(zhì)量監(jiān)督站，廣東 深圳518032）

0 引 言

現(xiàn)如今，BIM 技術(shù)作為一種廣泛應(yīng)用在建筑施工中的數(shù)據(jù)化技術(shù)，在工程施工的過程以及管理的過程都發(fā)揮著重要作用。在裝配式建筑物建設(shè)的過程中應(yīng)用BIM 技術(shù)可以有效地解決以往建設(shè)中存在的問題，在極大程度上提高了設(shè)計的準(zhǔn)確性、施工的安全性以及管理的有效性。那么如何將BIM 技術(shù)充分應(yīng)用在裝配式橋梁工程中成為了人們比較關(guān)心的話題，本文作出以下探討[1-5]。

1 BIM 技術(shù)的基本特征

1.1 可視化

所謂可視化就是通過在建筑行業(yè)中利用“所見所得”的方式直觀地表現(xiàn)出三維立體圖，打破了以往建筑人員通過線條構(gòu)建的模型去想象完整建筑構(gòu)造的局面，在極大程度上提高了建筑中建模的質(zhì)量和效率。BIM 技術(shù)的可視化可以在經(jīng)過三維動畫模擬的基礎(chǔ)上，降低在施工各個環(huán)節(jié)中出現(xiàn)不必要的損失，同時還可以檢測建筑中非正常的狀態(tài)。

1.2 信息化

在建筑施工的過程中離不開各種信息化的技術(shù)和數(shù)據(jù)，這就使BIM 技術(shù)在當(dāng)前的社會發(fā)展中具備了信息化的特點。BIM 技術(shù)主要是操作信息相對來說比較完整的構(gòu)件，這種構(gòu)件包括完整的名稱、完整的類型編碼以及建筑施工過程中的維護(hù)信息和其他數(shù)據(jù)信息。BIM 技術(shù)中的信息涉及到了建筑模型中的基本數(shù)據(jù)信息和在使用過程中產(chǎn)生的一些數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)了建筑模型信息的有效結(jié)合。

1.3 參數(shù)化

BIM 技術(shù)在應(yīng)用過程中比較明顯的一個特點就是建模的參數(shù)化。建筑人員通過調(diào)整信息模型中的參數(shù)來控制構(gòu)建在軸線中的位置與幾何的關(guān)系。BIM 技術(shù)的參數(shù)化還表現(xiàn)在用戶在調(diào)整信息模型中的部分構(gòu)件信息就可以實現(xiàn)整個信息模型中的數(shù)據(jù)信息都會有所變化。所以BIM 這種參數(shù)化的基本特征可以提高修改建筑設(shè)計過程中數(shù)據(jù)信息的效率。

1.4 協(xié)調(diào)性

在建筑行業(yè)中無論是在哪個環(huán)節(jié)都需要經(jīng)過協(xié)調(diào)人員相互配合完成所需要完成的任務(wù)。BIM 技術(shù)中的協(xié)調(diào)性就是通過協(xié)調(diào)參與項目的工作人員，使其在設(shè)計的過程中交流對信息模型以及模型中數(shù)據(jù)和構(gòu)件的看法，避免因為缺乏交流而對信息模型的理解出現(xiàn)偏差造成的額外損失。BIM 技術(shù)的協(xié)調(diào)性可以使信息的交流和溝通相對來說比較方便，從而提高項目在設(shè)計過程中和施工過程中的效率。

1.5 模擬性

BIM 技術(shù)還具有模擬性的基本特征，這種模擬性主要體現(xiàn)在模擬項目中所涉及到的建筑物模型同時還可以模擬一些在現(xiàn)實生活中無法實現(xiàn)的狀況。在設(shè)計項目的過程中，通過建立三維立體圖可以打造一個3D 的建筑模型；在項目進(jìn)行施工時，可以利用BIM 的模擬性檢測施工中可能會發(fā)生的安全事故，通過對施工的4D 模擬可以減少建筑過程中需要的成本。

2 裝配式橋梁工程應(yīng)用BIM 技術(shù)的優(yōu)點

第一，裝配式橋梁工程建設(shè)的過程中應(yīng)用BIM技術(shù)可以增加設(shè)計人員參考的途徑，提供準(zhǔn)確的設(shè)計數(shù)據(jù)信息，有利于提高設(shè)計人員設(shè)計施工圖紙和施工方案的效率。

第二，裝配式橋梁工程建設(shè)的過程中應(yīng)用BIM技術(shù)可以創(chuàng)建裝配式橋梁模型，使工程企業(yè)中的管理人員以動態(tài)的形式了解施工過程中的具體情況，有利于裝配式橋梁工程的管理工作。

第三，裝配式橋梁工程建設(shè)的過程中應(yīng)用BIM技術(shù)可以提高工程建設(shè)過程中的安全系數(shù)，實時監(jiān)控建設(shè)過程中可能發(fā)生的問題，有利于控制工程建設(shè)過程中所需要的資源和金錢。

總的來說，裝配式橋梁工程建設(shè)的過程中應(yīng)用BIM 技術(shù)可以通過間接的方式增加工程企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益。BIM 技術(shù)可以通過充分發(fā)揮信息化、協(xié)調(diào)性等基本特征，拓寬裝配式橋梁工程建設(shè)過程中交流溝通的途徑，同時使工程建設(shè)過程中涉及到的圖紙方案和構(gòu)件數(shù)據(jù)更加科學(xué)和準(zhǔn)確。通過利用BIM 技術(shù)創(chuàng)建的裝配式橋梁模型可以促進(jìn)設(shè)計人員和施工人員更好地完成工作，提高施工人員在裝配式橋梁工程建設(shè)過程中的施工操作方式和技術(shù)水平。通過在裝配式橋梁工程建設(shè)的過程中應(yīng)用BIM 技術(shù)，有利于裝配式橋梁工程在規(guī)定的施工時間內(nèi)完成施工的任務(wù)，同時對裝配式橋梁行業(yè)的發(fā)展有著一定的推動作用。

3 裝配式橋梁工程建設(shè)過程中遇到的問題

3.1 裝配式橋梁工程建設(shè)中的設(shè)計問題

在設(shè)計裝配式橋梁的過程中存在的問題是影響裝配式橋梁工程建設(shè)的首要問題，關(guān)系到整個裝配式橋梁工程的質(zhì)量[1]。在設(shè)計裝配式橋梁中沒有體現(xiàn)出整體性就是設(shè)計中的一個重要問題。如果在設(shè)計的過程中沒有注意裝配式橋梁的部分部位的細(xì)節(jié)，就會導(dǎo)致在整個橋梁建設(shè)的環(huán)節(jié)都缺乏科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)。在設(shè)計裝配式橋梁的過程中，部分設(shè)計人員沒有分析橋梁工程的真實狀況，也沒有深入了解橋梁工程中的基本數(shù)據(jù)和信息，就會導(dǎo)致設(shè)計的裝配式橋梁缺乏整體性，與現(xiàn)實中的橋梁存在一定的誤差，從而增加了裝配式橋梁建設(shè)的時間和難度。

3.2 裝配式橋梁工程建設(shè)中的施工問題

裝配式橋梁工程建設(shè)過程中遇到的問題還包括裝配式橋梁的施工問題，其中包括施工中常見的施工設(shè)備和施工材料不符合施工要求的問題以及施工人員操作能力不足和操作方式錯誤的問題。一般來說，橋梁工程的施工與其他建筑工程的施工相比時間是比較長的，也需要花費相對較多的資源和金錢，那么就要避免施工環(huán)節(jié)中出現(xiàn)問題影響施工的時間、金錢和精力。施工設(shè)備出現(xiàn)的老化、損壞問題和施工材料出現(xiàn)的數(shù)量、規(guī)格問題都有可能造成施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)需要進(jìn)行返工，增加了施工的時間和金錢；施工人員的技術(shù)能力不足和施工操作錯誤也影響著裝配式橋梁的質(zhì)量，不利于裝配式橋梁工程的建設(shè)。

3.3 裝配式橋梁工程建設(shè)中的安全問題

安全問題在裝配式橋梁工程建設(shè)中同樣占據(jù)重要的地位，企業(yè)在保證裝配式橋梁工程質(zhì)量的同時還要保證施工人員和企業(yè)財產(chǎn)的安全[2]。裝配式橋梁工程建設(shè)中的安全問題主要表現(xiàn)在兩個方面，一方面是企業(yè)管理人員沒有做好施工時的安全管理工作，沒有認(rèn)識到安全在裝配式橋梁施工中的重要性，也未帶領(lǐng)施工人員進(jìn)行橋梁工程建設(shè)中安全事故的預(yù)防措施，另一方面是企業(yè)施工人員不重視施工中的安全操作方式，而是根據(jù)自己的經(jīng)驗或想盡可能地加快施工的進(jìn)度導(dǎo)致出現(xiàn)違規(guī)操作現(xiàn)象，所以為裝配式橋梁工程建設(shè)帶來了一定的安全問題。

4 裝配式橋梁工程應(yīng)用BIM 技術(shù)的具體環(huán)節(jié)

4.1 裝配式橋梁工程案例

本文分析的裝配式橋梁工程為深圳市鹽港東立交工程，長度大約為3.2 km 的快速路，其中的主梁部位、蓋梁部位以及墩身部位等主要結(jié)構(gòu)都是由預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行拼裝和組合而成的。該裝配式橋梁工程中橋梁的寬度為20 m，橋梁的高度為2.2 m，標(biāo)準(zhǔn)跨為35 m，將4 跨作為1 聯(lián)，最大跨為65 m，在施工過程中一共運(yùn)用了510 棵樁基，110 座預(yù)制蓋梁，638片預(yù)制小箱梁，254 根預(yù)制墩柱。該裝配式橋梁工程在極大程度上促進(jìn)了當(dāng)?shù)亟煌ǜ颖憷?，對?dāng)?shù)丨h(huán)境造成的影響相對來說也逐漸減少。

4.2 在裝配式橋梁工程的設(shè)計環(huán)節(jié)應(yīng)用BIM 技術(shù)

在裝配式橋梁工程的設(shè)計環(huán)節(jié)中應(yīng)用BIM 技術(shù)可以有效地控制工程建設(shè)過程中所需要的成本。首先，利用BIM 技術(shù)建立裝配式橋梁的模型和設(shè)計裝配式橋梁施工所需要的圖紙。裝配式橋梁工程中的設(shè)計人員要通過分析研究工程中橋梁具備的特征利用BIM 技術(shù)建立裝配式橋梁的3D 模型，緊接著通過設(shè)計工程建設(shè)中的參數(shù)來建立數(shù)據(jù)庫，其中包含著裝配式橋梁工程中所涉及到的組建類型的參數(shù)、組件尺寸的參數(shù)、組件大小的參數(shù)等。為了提高裝配式橋梁工程建設(shè)的質(zhì)量也要及時檢查和更新數(shù)據(jù)庫中的參數(shù)。其次，利用BIM 技術(shù)進(jìn)行裝配式橋梁工程的協(xié)同工作。BIM 技術(shù)應(yīng)用在設(shè)計環(huán)節(jié)中為設(shè)計人員進(jìn)行交流和討論提供了較為方便的途徑，有利于設(shè)計人員更好地理解和分析裝配式橋梁工程，從而使設(shè)計的裝配式橋梁模型與現(xiàn)實中裝配式橋梁的參數(shù)誤差降低。最后，利用BIM 技術(shù)管理裝配式橋梁工程的造價工作。在裝配式橋梁工程的設(shè)計環(huán)節(jié)需要對施工時需要花費的金錢和精力大致上做一個預(yù)估，通過利用BIM 技術(shù)可以在一定程度上減少自然因素和施工中人員等問題帶來的影響，與以往的造價工作相比，BIM 技術(shù)可以使預(yù)估的成本更加準(zhǔn)確和具體。

4.3 在裝配式橋梁工程的生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件環(huán)節(jié)應(yīng)用BIM 技術(shù)

在裝配式橋梁工程的建設(shè)過程中，需要根據(jù)設(shè)計的要求預(yù)先制成施工中的基本構(gòu)件，在生產(chǎn)這些預(yù)制構(gòu)件的過程中利用BIM 技術(shù)可以使生產(chǎn)這個環(huán)節(jié)更加完善[3]。為了滿足裝配式橋梁工程所需要的大量混凝土材料、鋼材料等，就要在預(yù)制生產(chǎn)的過程中充分利用BIM 技術(shù)，同時還有利于生產(chǎn)過程的穩(wěn)定和施工過程的安全。通過利用BIM 技術(shù)可以使設(shè)計人員得知預(yù)制構(gòu)件時產(chǎn)生的參數(shù)，再使參數(shù)與裝配式橋梁工程所具備的基本特征進(jìn)行融合，最終實現(xiàn)在生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件環(huán)節(jié)中共享構(gòu)建的參數(shù)。施工人員要分析施工過程中需要的構(gòu)件材質(zhì)的參數(shù)、構(gòu)件規(guī)格的參數(shù)以及構(gòu)件大小的參數(shù)，再通過將BIM 技術(shù)應(yīng)用在裝配式橋梁工程的生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件環(huán)節(jié)，有利于數(shù)據(jù)進(jìn)行自動化處理。在裝配式橋梁工程的生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件環(huán)節(jié)應(yīng)用BIM 技術(shù)，可以極大地降低生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件的難度，同時還有利于提高生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量。

4.4 在裝配式橋梁工程的施工準(zhǔn)備環(huán)節(jié)應(yīng)用BIM技術(shù)

裝配式橋梁工程的施工準(zhǔn)備環(huán)節(jié)通過應(yīng)用BIM技術(shù)可以在一定程度上提高施工中的安全性。首先，通過利用BIM 技術(shù)可以優(yōu)化施工準(zhǔn)備環(huán)節(jié)中的施工方案。在裝配式橋梁工程的施工準(zhǔn)備環(huán)節(jié)中存在著施工方案不科學(xué)或者不合格的現(xiàn)象，不利于控制施工中多消耗的資源和金錢，BIM 技術(shù)的應(yīng)用就可以很好地解決施工方案存在的問題，更好地管理裝配式橋梁工程在施工過程中可能會用到的資源和金錢。其次，通過利用BIM 技術(shù)可以模擬施工操作環(huán)節(jié)中的各項工序。在施工準(zhǔn)備環(huán)節(jié)中經(jīng)過模擬具體的施工操作方式可以判斷施工人員的操作方式和操作技術(shù)是否合格，BIM 技術(shù)可以進(jìn)行比較接近實際施工的模擬來發(fā)現(xiàn)其中數(shù)據(jù)存在的錯誤，并及時解決其中不合理的問題來提高施工操作環(huán)節(jié)的質(zhì)量和施工水平，施工人員在操作的過程中可以將模擬結(jié)果作為參考基礎(chǔ)，讓BIM 模擬充分發(fā)揮其應(yīng)有的價值[4]。最后，通過利用BIM 技術(shù)可以控制施工操作環(huán)節(jié)中所涉及到的成本。在裝配式橋梁工程的施工準(zhǔn)備環(huán)節(jié)應(yīng)用BIM 技術(shù)，可以根據(jù)準(zhǔn)備環(huán)節(jié)中的各項數(shù)據(jù)建立3D 裝配式橋梁模型和4D 裝配式橋梁模型，科學(xué)有效地控制施工操作過程中的成本和質(zhì)量，為裝配式橋梁工程的施工操作環(huán)節(jié)做好準(zhǔn)備工作。

4.5 在裝配式橋梁工程的施工操作環(huán)節(jié)應(yīng)用BIM技術(shù)

在裝配式橋梁工程的施工操作環(huán)節(jié)需要根據(jù)BIM 技術(shù)的信息化的基本特征進(jìn)行工業(yè)化形式的管理。通過在裝配式橋梁工程的施工準(zhǔn)備環(huán)節(jié)做好的準(zhǔn)備工作，將BIM 技術(shù)充分融入施工操作環(huán)節(jié)中，可以有效改善裝配式橋梁工程施工操作中的資源，還可以制定合理的裝配式橋梁工程的施工時間并根據(jù)施工現(xiàn)場的狀況嚴(yán)格控制施工的進(jìn)度。BIM 技術(shù)的利用還可以及時發(fā)現(xiàn)裝配式橋梁工程的施工操作環(huán)節(jié)中存在的問題，并通過深入分析問題、研究問題來確定有效的解決問題的措施，以此來縮短裝配式橋梁工程施工需要的時間，節(jié)約裝配式橋梁工程施工需要的成本。除此之外，BIM 技術(shù)還可以協(xié)調(diào)裝配式橋梁工程施工操作環(huán)節(jié)中涉及到的人員方面、材料方面、設(shè)備方面、技術(shù)方面、標(biāo)準(zhǔn)方面等問題，有利于裝配式橋梁工程施工中的造價工作，更直觀清楚地了解裝配式橋梁工程施工以及花費的時間以及還需要花費的時間。在裝配式橋梁工程的施工操作環(huán)節(jié)應(yīng)用BIM 技術(shù)，在極大程度上促進(jìn)了裝配式橋梁工程的建設(shè)和發(fā)展。

4.6 在裝配式橋梁工程的維護(hù)環(huán)節(jié)應(yīng)用BIM 技術(shù)

在裝配式橋梁工程的維護(hù)環(huán)節(jié)應(yīng)用BIM 技術(shù)有利于保證在后續(xù)使用過程中裝配式橋梁的質(zhì)量。BIM技術(shù)的應(yīng)用可以設(shè)計動態(tài)的裝配式橋梁模型，判斷裝配式橋梁工程中不同施工環(huán)節(jié)運(yùn)用的不同施工技術(shù)是否規(guī)范且符合施工標(biāo)準(zhǔn)，為施工完成之后的正常使用提供有力的保障[5]。裝配式橋梁工程中的管理階級可以根據(jù)BIM 技術(shù)創(chuàng)建的模型來進(jìn)行人員的管理和施工的管理，在極大程度上提高了裝配式橋梁工程施工的技術(shù)水平，規(guī)范各個施工環(huán)節(jié)中運(yùn)用到的施工技術(shù)。BIM 技術(shù)還可以監(jiān)督和管理裝配式橋梁工程中涉及到的合同和方案，對于合同和方案中存在的風(fēng)險和問題進(jìn)行監(jiān)督和管理，避免出現(xiàn)損害工程企業(yè)經(jīng)濟(jì)和利益的狀況。除此之外，BIM 技術(shù)還可以通過共享施工過程中所需要的預(yù)制構(gòu)件的規(guī)格、大小等參數(shù)幫助預(yù)制廠商生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件，加強(qiáng)了工程企業(yè)與預(yù)制廠商之間的交流和溝通，滿足了施工中對預(yù)制構(gòu)件的要求，減少了因為交流和溝通產(chǎn)生的問題。通過在裝配式橋梁工程的維護(hù)環(huán)節(jié)應(yīng)用BIM 技術(shù)，有利于延長裝配式橋梁在使用過程中的時間，提高裝配式橋梁工程在使用過程中的質(zhì)量。

5 結(jié) 語

BIM 技術(shù)在極大程度上影響著裝配式橋梁工程的建設(shè)并在其建設(shè)過程中占據(jù)著重要地位。通過在裝配式橋梁工程的設(shè)計環(huán)節(jié)應(yīng)用BIM 技術(shù)、在裝配式橋梁工程的生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件環(huán)節(jié)應(yīng)用BIM 技術(shù)、在裝配式橋梁工程的施工準(zhǔn)備環(huán)節(jié)應(yīng)用BIM 技術(shù)、在裝配式橋梁工程的施工操作環(huán)節(jié)應(yīng)用BIM 技術(shù)以及在裝配式橋梁工程的維護(hù)環(huán)節(jié)應(yīng)用BIM 技術(shù)，有利于促進(jìn)裝配式橋梁工程經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。