淺談BIM技術在裝配式橋梁施工中的應用策略

朱志東

廣州市市政集團有限公司 廣東 廣州 510655

隨著BIM技術的快速發展，其對裝配式橋梁工程項目的優勢也日益凸顯。以往施工過程中，所用的圖紙大多為二維形態，而借助BIM技術則能夠向三維模型轉變，從而清晰地呈現出工程的最終效果，充分體現出了該技術在三維交互方面的作用。例如，通過搭建智慧管理平臺，研發推演及進度、質量、安全管控等應用，以實現對工程項目的實時管理，一旦出現問題亦能及時制定應對之策，進一步保障了裝配式橋梁工程項目的順利推進，提高了項目管理成效。

1 BIM技術在裝配式橋梁施工中的應用策略

1.1 應用BIM技術建模

根據二維的設計圖紙，依照國家和地方相關設計標準，利用BIM技術創建裝配式橋梁三維模型，其具有多種特點，如可視化、模擬性、優化協調、可出圖等等，同時該模型反映了設計師的設計思想和工作成果。反映出設計院交付的成果的質量和深度，對其成果質量和水平能夠起到客觀反映。借助模型能夠檢測出二維圖紙在設計中存在的問題，并形成直觀的報告，同時做出客觀評價，方便設計師重新優化設計方案。

1.2 應用BIM技術對比設計方案

通常情況下，裝配式橋梁工程所處環境比較惡劣，地質情況復雜，同時還涉及到當地人文風俗等，因此設計方案是否科學合理至關重要。傳統二維設計方法和多人協同工作專業分工的模式，設計師表達三維結構時多借助二維圖紙進行，但是因模型結構缺少，導致表達不清楚，甚至還還常常出現繪圖的錯誤，這些限制導致了施工圖紙設計深度不夠。借助BIM技術可視化、優化協調、可出圖等特點，則能夠有效解決上述問題。此外，設計人員還可以根據模型分析結果，充分結合工程項目的外在環境和因素，設計更優的施工方案。

1.3 應用BIM技術輔助設計

二維的設計圖紙不能精細地表達各個復雜節點的對接，但是BIM可以通過建立族對復雜節點進行表達，使得橋梁工程設計更加合理，同時也讓施工管理變得高效，有利于施工人員更好地開展施工[1]。

1.4 應用BIM技術解決臨時工程方案

裝配式橋梁工程較為復雜，尤其是很多結構為臨時性的，以往所使用的二維圖紙無法對臨時工程進行直觀地體現，因此施工時僅僅只能作為參考，但是借助BIM模型則能夠對周邊環境進行深度分析，結合實際情況來生成臨時工程的施工方案，有效避免工程在建設過程中不到位的問題，為后期工程施工奠基。

1.5 應用BIM技術于圖紙會審

在BIM模型中聚合多專業，從而構建一個相對完整的模型，而施工方、業主等各方都可以借助該模型對工程設計圖紙進行會審。這種多方會審模式主要是基于三維模型完成的，同時也能清楚了解不同工程構件的空間關系，通過軟件的碰撞檢查功能進行檢查，從而及時對圖紙中不合理的地方進行修訂。總之，借助BIM模型的圖紙會審功能，能夠對設計方案所存在的問題進行精準察覺，也為各方針對設計方案的探討提供思路。

1.6 應用BIM技術優化與深化綜合管線

綜合協調各專業之間的矛盾，統籌安排管線的空間位置及排布，制作管線綜合平面圖、剖面圖、節點三維示意圖等深化圖紙，以避免空間沖突，盡可能減少碰撞，嚴格控制錯誤傳遞到施工階段，提升裝配式橋梁設計凈空、減少施工返工、提高工作效率和質量、加快施工進度。

1.7 應用BIM模型漫游動畫

在三維模型中還可以從第三人視角查看橋梁模型的內部情況。運用渲染處理功能，制作更真實的模型動畫，不僅可以節約成本，同時也能更加直觀的展示項目工程，提高宣傳成效。通過漫游、動畫等形式提供身臨其境的視覺、空間感受。對于在設計過程中所隱藏的缺陷也能及時察覺，并通過事前管理的強化措施，盡可能將損失降至最低。

1.8 應用BIM技術檢查預留洞

在裝配式橋梁工程中，綜合管線沿著水平方向由一個空間向另一個空間進行連通時，需要對位置進行預埋。倘若構件預埋位置不當，就會對之后橋梁施工中的橋梁外觀以及橋梁結構受力造成嚴重的影響，所以精準定位顯得尤為重要，而BIM可以很好的解決這個問題。管線預留預埋孔洞設計是利用BIM模型，在設計優化深化后的BIM模型基礎上，把管線構件精確位置在二維施工圖上標識出來，生成專門的管線預留預埋孔洞設計圖紙，由施工單位在進行結構施工時，一次性把將來管線穿過的孔洞留下來，這些孔洞可在管線安裝施工時直接使用。管線預留預埋孔洞避免了裝配式橋梁結構施工中定位不精確，導致二次開口，避免結構受到破壞，提高了施工工作效率和質量。

1.9 應用BIM技術分析凈高

采用BIM裝配式橋梁模型對橋面凈高控制要求區域進行凈高分析，這樣能夠更加精準的得出凈空高度，編制整體凈高分析圖和凈高分析報告，從而提前發現設計中與要求不符的位置，并采取相應的措施進行優化，確保橋孔符合通航要求[2]。

1.10 應用BIM技術檢查碰撞

在施工過程中，各種專業設備、管線以及橋梁結構之間極易發生碰撞，而借助BIM模型就能夠對這些碰撞進行實時監督，并能夠精準找出模型中的碰撞點，生成碰撞檢查報告，為設計人員和管理人員提供信息參考。此外，通過碰撞檢測，還能有效解決施工難點，并優化整合不同專業模型。在施工前，還能對圖紙進行檢查，確保結構、綜合管線、鋼筋以及預埋管線之間不會發生沖突，并及時調整所存在的問題，避免出現工程變更，從而加大施工成本。

1.11 應用BIM技術模擬車輛通行

將已完成道路、裝配式橋梁BIM模型，導入模擬軟件中，通過交互式操作，檢驗車輛通行過程中可能存在的障礙干擾，如：校核轉彎半徑、坡度和凈高，體驗道路標識、指引是否明顯、出入口設置是否合理等。

1.12 應用BIM技術模擬交通疏解

通過對道路、橋梁交通疏解方案，進行交通疏解模擬，達到安全文明施工，將車輛通行、市民正常出行的影響降低到最低，保障施工有序進行。

1.13 BIM算量

基于BIM模型計算出清單和定額工程量，進行裝配式橋梁的工程量計算分析，從而快速得到計算分析的結果，自動生成清單，避免造價咨詢過程出現各種問題，譬如錯算、漏算等，一方面減輕了相關人員的工作量，另一方面也在一定程度上控制了施工成本。借助BIM模型還能對工程信息進行完善；可以利用BIM算量軟件，按業主確定的清單形式，計算裝配式橋梁工程程量，生成工程量清單；模型所生成的工程量清單，還可以為評價造價企業審核提供可靠的依據，同時也是工程竣工決算的重要依據。此外，BIM模型還可以對工程變更量進行自動化分析，所生成的報告是工程變更決策非常關鍵的資料[3]。

圖1 自動生成報告示意圖

2 BIM技術在裝配式橋梁施工中的應用實例

下面具體介紹一下BIM技術在廣州芳村大道南快捷化工程項目中的應用，該橋為新建1座高架橋、3座人行天橋，主要建設內容為裝配式橋梁工程，裝配式施工部位包括橋墩、蓋梁、鋼-混組合箱梁等。BIM技術應用的主要策略為：實現信息協同與復核設計成果，保障圖紙質量；實現項目隱藏信息三維可視化，加快理解和溝通速度；實現施工方案的可視化模擬，提高施工效率；管理預制構件，提高預制構件信息溝通效率，減少預制構件從制作到安裝過程中不必要的損耗；實現信息共享和管理協同，促進項目管理模式轉型升級。

2.1 參數化模型搭建與模型信息的提取

裝配式橋梁工程項目一般異形構件較多，需要進行自建的情況也較多，相比常規土建項目更耗時。模型前期需提前根據圖紙生成控制點路徑，在帶有高程的路徑上利用dynamo程序進行模型搭建，大大提高了建模效率。建模過程中，不同部位構件的搭建，我們也盡可能地進行參數化構件繪制，形成可調節參數庫，方便以后項目構件搭建取用。模型建成后，利用dynamo程序自動提取了橋梁支座的坐標，幫助施工人員對支座的位置進行準備定位與復核。改變了施工人員原有采用CAD加手算的計算方式，大大減小了施工人員的工作量[4]。

2.2 輔助圖紙會審

在施工準備階段，模型搭建完成后，可以利用navisworks軟件進行碰撞檢查，并直接通過軟件生成碰撞報告，發現各專業之間的碰撞點。在圖紙會審階段，將問題反饋給設計院，對于重大設計錯誤進行修正。這樣既提高了設計質量也在一定程度上節約了成本。

2.3 構件信息快速添加

在項目施工過程中，現場人員很難將工程信息實時添加到模型中來記錄，而傳統的記錄工作又比較繁瑣。利用BIM技術，現場人員通過掃碼去記錄每個預制構件的工程信息，實現了信息實時添加不缺漏，所有信息將上傳到后臺數據庫統一保存，既保證了信息添加的及時性，又保證了上傳數據的安全性。

2.4 構件、節點快速出圖

通過精確建模，可實時提供橋梁任意角度、任意剖面和不同構件節點的二維圖及三維圖紙，便于現場準確理解設計意圖，高效進行施工放樣和技術交底。

2.5 場地布置

三維場布模擬提前驗證臨建場區布置方案，提高了場地布置的科學合理性和土地利用率，規范了生活區、辦公區、預制梁廠的廠容廠貌，可以有效杜絕各類安全隱患，保證了工程順利施工，為施工單位帶來了良好的效益。

2.6 交通方案模擬

在平面分析和改善設計中有一個功能齊全的工具——VISSIM，在此軟件下可以對復雜環境中的機動車運行情況進行分析和管理，同時還能仿真機動車、自行車、行人等各方的運行情況，并且對交通評價參數進行優化，包括延誤均值、排隊長度均值、車速均值等。確保平面交叉口的交通設計方案更加合理。

2.7 預制墩柱安裝模擬

由于承臺上方為預制墩柱，需預埋鋼筋與墩柱套筒連接，為保證預埋鋼筋的精準度，在預埋鋼筋施工環節采用BIM技術，以預先加工的法蘭盤對預埋鋼筋進行定位并進行虛擬預拼裝分析，通過模型或者輸出報表等方式查看拼裝誤差，在墩柱安裝前完成偏差調整，可以有效降低預拼裝偏差，提高裝配效率[5]。

2.8 構建三維地質模型

借助BIM技術還能夠構建出三維地質模型，通過三維漫游對工程所在地區的地質情況進行分析，了解地表下巖土的分布及特性，并制定更具針對性的應對方案。此外，三維模型具有較強的直觀性，能夠從多個視角去觀察和分析，確保所獲得的地質數據更加真實可靠。此外，該模型還能夠對地層進行逐層展示，直觀掌握斷面、空間剖切等數據指標。

3 結語

在現代社會中，BIM技術的運用和發展很好地推動了裝配式橋梁工程的發展，有效提高了施工效率和管理水平。同時，在BIM技術的應用下，還能及時發現前期設計及施工過程中所存在的問題，并能夠盡快解決，減少了安全隱患，節約了成本。通過BIM施工項目管理平臺，進一步明確了責任分工，加強了施工檔案管理，同時也能實時掌控施工進度。相信隨著BIM技術的進一步發展，我們在市政裝配式橋梁項目上應用會越來越廣泛與深入。