BIM技术在桥梁工程施工的应用

1 BIM技术发展现状

近几年BIM技术在提高道路桥梁综合管理效率方面效果明显，特别是在新加坡、英国、美国等国家。国内的BIM技术发展起步较晚，但得益于国内工程建设体量大、发展速度快，为BIM技术在中国的应用及推广提供了良好的条件。早在2007年，美国政府就明确规定达到招标级的大型项目必须采用BIM技术，最低标准为BIM模型展示。新加坡采用清除BIM应用障碍的方法推广和应用BIM技术，解决了BIM在应用过程中材料库和构件库不足的问题，于2010年完成了道路桥梁、结构专业的标准BIM模板，全面推行全寿命造价BIM应用，并开始强制在大型工程中使用[1]。从美国和新加坡等国家对BIM技术的应用和推广来看，BIM技术在一些发达国家已经应用比较广泛，而且研究比较深入，已经从原来的模型研究发展到BIM共享平台、EPC 项目总承包商对项目成本和进度实时跟踪与控制、全寿命周期中各构成要素对进度与收益的影响的深层次研究。目前，国内BIM技术的研究还处于发展阶段，在建筑工程设计和施工方面运用相对较少，有待进一步提高。

2 桥梁施工存在的常见问题

2.1 作业人员安全意识淡薄

2.1.1 作业人员中农民工占大多数，并且他们学历普遍偏低、技术水平有限，对现场的危险源辨识不到位，对安全管理不重视，易引起安全事故。

2.1.2 施工人员嫌安全防护措施妨碍施工，比如高处作业以佩戴安全带影响行走为由不佩戴安全带、私自拆除现场安全防护等，时常怀着侥幸心理在比较危险的地方施工作业，导致安全事故的发生。

2.1.3 施工人员对安全操作规程，临边防护等安全防护知识缺乏了解，需要防护的地方没有防护，私拉、杂乱布置用电线路，不按照安全操作规程施工，只凭自己的施工经验办事，使安全工作要求落实不到位。

2.2 现场安全监管力度不足

在桥梁施工过程中，施工会受到工艺流程和生产程序的影响，如果安全防护措施在各专业和各工种间没有按照合理的施工顺序进行布置，就容易发生安全事故；同时施工地点的固定性，限制了工人生产活动的空间，一旦发生安全事故后果就会比较严重。由于桥梁工程施工线长，生产施工具有流动性，露天作业和高空作业点多，施工现场难以做到全封闭管理，日常安全监管难以全方面覆盖，安全监管容易出现漏洞。因此，对施工现场必须形成强有力的安全监管。

2.3 机械设备管理不到位

桥梁机械设备可分为工程机械、养护机械和运输机械三类，在桥梁施工管理时常常存在“重使用、轻管理、浅保养、缺协调”的问题。现场施工班组的机械设备大多采用租赁模式，出于对自己的经济利益考虑，在追求进度、效益时对机械设备进行管理和维修保养不够到位。不同班组同时进行施工时，现场机械设备集中度高、协调性差，缺少统筹安排使用，现场管理者难以把控，极易发生交叉作业，导致机械伤害等安全事故的发生。

3 BIM技术在桥梁工程施工的应用

3.1 BIM技术在桥梁施工前期准备中的应用

在桥梁施工筹备前期，可利用三维模型实现可视化技术碰撞检验。在传统桥梁工程施工图纸中，各专业内容分离，管线间接碰撞很难发现。利用BIM技术创建建筑信息化模型，可将碰撞点详图、碰撞构件ID、碰撞数量等详情主动显现出来；还可使用BIM技术检测机械与结构间、机械间、操作空间等在施工进程中的碰撞情况，将承载力、结构稳定等性能参数计算出来，做出整体及其局部的细化处理[2]。

桥梁工程施工周期长，其围堰、栈桥、钢筋加工场以及材料堆场等需要在建筑现场临时建设，空间狭小且材料分布密集，一旦遭遇特殊情况就非常拥堵，借助BIM技术可创建直观、形象的施工现场三维布置图，从而节约费用、减少风险，保证桥梁施工质量[3]。

3.2 BIM技术在桥梁施工过程中的应用

BIM技术在桥梁施工应用的主要方面是施工技术、施工材料、建造信息资料等。通过建立施工材料质量信息BIM平台，将过往纸质替换成电子施工信息，及时实现信息共享，更好地使建设单位或监理人员对材料质量进行审核，增强质量管控[4]。BIM技术还可采用分类管理方法进行质量信息管理、施工现场远程控制动态管理等。以下为BIM技术在桥梁施工过程中的具体应用。

3.2.1 施工进度把控

在桥梁施工进度管理中，传统方法重点应用的是甘特图、单代号网络图、双代号网络图、时标网络图等，它们的展现方式不具体，缺乏针对施工现场进度的优化与控制；而且容易因施工管理者欠缺能力，难以发现工期计划缺陷，导致工期顺延。使用BIM技术虚拟施工技术优化实际施工，能够有效将被动进度管理转变为主动控制，可参照总工期、分段工期及其日常工作计划实施整个工期的全面管理。

3.2.2 可视化安全技术交底

对于桥梁工程来说，可利用BIM模型向现场施工管理人员、一线作业人员进行安全技术交底，将线条绘制的图形以一种三维的立体实物生动形象地展示在人们的面前，帮助施工人员更好地理解设计思路，防止实际施工与施工图纸不符状况的发生。现场人员可以根据安全技术交底中的BIM模型，结合桥梁施工现场情况直观地发现哪里设置的安全防护不足、哪里需要怎么样的安全防护，及时整改安全隐患。可视化存在项目整个施工过程中，可以用效果图展示，一些危险性较大、施工难度较大的地方通过安全管理的计划安排、沟通交流、探讨决策都能够在可视化的情景下进行，有利于提高施工现场的安全管理水平。

3.2.3 协调施工部位安全防护

BIM技术的协调性可以解决不同阶段的不同问题，例如在设计阶段协调不同专业间的设计空间布置问题；在施工阶段协调施工进度问题。在桥梁工程不同部位的施工过程中，通过BIM的快速算量导入不同施工部位安全防护、机械设备的需求表，快速、清楚地使施工现场管理者了解自己所负责区域的安全防护、机械设备使用情况，进而核算此部分安全费用投入的情况。通过BIM协调安全防护与作业环境之间的空间问题，进一步精确计划，优化安全防护方案效果，避免安全防护占用有限空间而影响施工[5]。管理者可以在任何时候比较BIM模型上的安全防护与实际现场情况，直观快速地发现问题，并有效协调，达到对现场存在的安全问题和施工情况了如指掌的效果。通过合理运用BIM技术的协调性，能够帮助管理者大大降低桥梁施工时发生安全事故的概率。

3.2.4 模拟现场和应急情况

3D 建筑物模型是BIM模拟性的一个体现，其模拟性还体现在一些不存在或无法马上开始进行的事物，比如在设计阶段能够模拟紧急疏散、日照等；在施工阶段能够进行模拟实际施工；后期运营阶段能够模拟紧急状态下的解决方法。此外，在桥梁工程中，有限空间的现场布置、应急管理也是BIM模拟中一大亮点。通过对车辆出入施工现场的线路进行模拟，能够合理设计交通路线，提高工作效率；模拟现场机械的摆放位置及作业人员的施工环境与空间，可以发现危险区域，提高施工人员的安全意识。在应急管理上，可以模拟洪涝、火灾等突发事件发生时，人员上下爬梯、撤离危险区域疏散时间和现场物资设备撤离现场的时间，从而制定合理的人员、物资设备安全疏散路线，完善应急预案，提高应急演练质量。

4 应用效果

传统工程量统计主要依赖手工和各类办公软件辅助计算，施工人员根据设计图纸提取和分析各类构件信息，最终整理出有价值的工程量信息。计算过程中，易受多种因素影响，计算结果与个人对设计图纸的理解、施工经验、计算能力有关，准确性很难得到保证。

BIM技术在施工图的基础上，对桩基、承台、桥墩、箱梁等混凝土构件进行精确建模，根据基础、墩身、梁部等构造物在不同施工阶段结合项目进度计划统计出各施工阶段的材料需求量[6]。它直观地提供了桥梁存在的实际信息，使现场管理人员及施工人员对工程的感知由二维图纸的空间想象转化为直接的观感，提升了施工效率和施工质量。

5 结语

BIM技术具有可视化强、模拟性等特点，将在桥梁施工中发挥越来越重要的作用。在道路桥梁工程施工中使用BIM技术，不但能够确保道路桥梁施工顺利开展，还可以避免施工作业风险。在实践中，要推动BIM技术的发展，务必从桥梁施工难点出发，更好地应用BIM技术。相信随着未来科技的发展，BIM将会更深入地被应用到桥梁建设行业中，成为桥梁工程施工管控的好帮手。