覃曉康

（中鐵十一局集團(tuán)有限公司投資公司，湖北武漢 430061）

1 基本概念

1.1 BIM技術(shù)

建筑信息模型（buildinginformation modeling,BIM）技術(shù)是指應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)各類建筑工程的施工設(shè)計(jì)進(jìn)行三維化的模型展現(xiàn)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。利用BIM技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)工程各種數(shù)據(jù)信息的集成，并可在項(xiàng)目實(shí)際建設(shè)過程中對(duì)涉及的各種數(shù)據(jù)資源進(jìn)行匯總分析，從而構(gòu)建橋梁結(jié)構(gòu)的三維立體模型[1]。作為一種可以用于仿真及模擬橋梁工程的物理性能模型，BIM可以提供橋梁施工、結(jié)構(gòu)控制等項(xiàng)目的全階段信息數(shù)據(jù)資料。BIM技術(shù)具有一定的工程協(xié)調(diào)性、優(yōu)化性和動(dòng)態(tài)可視性，能夠充分應(yīng)用于各種類型橋梁的施工設(shè)計(jì)、項(xiàng)目建造與管理工程中。

1.2 裝配式橋梁

裝配式橋梁是一種新興的橋梁形式，其采用的是新型裝配式技術(shù)，利用綠色環(huán)保型材料進(jìn)行構(gòu)件研發(fā)和生產(chǎn)裝配，不僅符合國家節(jié)能減排政策要求，還能全面解決橋梁空間尺度無法靈活控制分割的問題。相較于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)橋梁，裝配式橋梁自重僅為結(jié)構(gòu)橋梁的一半。在實(shí)際建設(shè)過程中，將預(yù)處理好的各類橋梁構(gòu)件整體運(yùn)輸、吊裝到橋梁施工現(xiàn)場(chǎng)，然后根據(jù)其設(shè)計(jì)荷載要求安裝建設(shè)。此外，為確保橋梁的穩(wěn)定性，需要保證各種裝配式構(gòu)件能夠處于彈性工作運(yùn)行狀態(tài)，并且要求各受力構(gòu)件所澆筑混凝土連接點(diǎn)位置不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的裂縫損傷。因此，要重點(diǎn)加強(qiáng)裝配式橋梁工程現(xiàn)場(chǎng)施工的組織管理工作，以確保裝配式橋梁工程的質(zhì)量[2]。

2 BIM技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)

與傳統(tǒng)的施工技術(shù)相比，BIM技術(shù)的價(jià)值會(huì)更加突出，能夠促進(jìn)我國橋梁工程行業(yè)向信息化的方向健康發(fā)展。當(dāng)前，我國在橋梁工程行業(yè)中的BIM技術(shù)使用經(jīng)驗(yàn)、應(yīng)用模式已趨于完善，而裝配式橋梁技術(shù)的特點(diǎn)是生產(chǎn)建設(shè)周期短，具有較穩(wěn)定的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，運(yùn)用BIM技術(shù)可以更好地發(fā)揮裝配式橋梁工程的優(yōu)勢(shì)。

近幾年，隨著我國城市經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展以及技術(shù)水平的提升，人們對(duì)于新型橋梁結(jié)構(gòu)的形式和空間性能提出了更多的技術(shù)要求。隨著BIM技術(shù)的出現(xiàn)，為裝配式橋梁的快速生產(chǎn)帶來發(fā)展契機(jī)，可以為工程建設(shè)提供更多、更全面的數(shù)據(jù)資料，確保了橋梁整體建設(shè)性與橋梁外觀完整性。通過對(duì)BIM技術(shù)的合理運(yùn)用，能夠?qū)蛄汗こ痰脑O(shè)計(jì)施工圖與預(yù)設(shè)的整體外觀進(jìn)行三維展現(xiàn)，將裝配式橋梁工程中存在的問題放大，有利于相關(guān)技術(shù)人員及時(shí)糾正[3]。

3 BIM技術(shù)在裝配式橋梁設(shè)計(jì)中的原則

（1）遵循裝配式橋梁的科學(xué)、合理開發(fā)建設(shè)原則。在全面推行BIM技術(shù)的實(shí)踐中，裝配式橋梁工程設(shè)計(jì)工作者們尤其要重視各類集成橋梁資源庫系統(tǒng)的實(shí)時(shí)自動(dòng)化集成建設(shè)。其中，對(duì)于主要應(yīng)用的各種機(jī)械部件類型、各類土建工程構(gòu)造類型、機(jī)電設(shè)備類型等集成橋梁資源庫系統(tǒng)，應(yīng)積極采用實(shí)時(shí)自動(dòng)化生成技術(shù)對(duì)系統(tǒng)模型進(jìn)行簡化分析及處理，簡化建模階段的實(shí)際處理工作方式與實(shí)現(xiàn)方法。在實(shí)際使用BIM技術(shù)的過程中，有助于用戶進(jìn)行設(shè)計(jì)部件及設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的快速拆分和處理，清晰地掌握各部件參數(shù)，為裝配式橋梁工程的實(shí)際工作提供一定的便利。

（2）合理采用BIM技術(shù)來開展裝配式橋梁三維設(shè)計(jì)及建模仿真工作。在裝配式橋梁工程的設(shè)計(jì)演示中，采用BIM技術(shù)，有助于參與設(shè)計(jì)工作的各部門之間充分搜集、了解、共享橋梁專業(yè)信息，與目前傳統(tǒng)橋梁的純靜態(tài)二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)與展示方式相比，BIM技術(shù)的廣泛應(yīng)用，能夠顯著地提升裝配式橋梁工程實(shí)際設(shè)計(jì)及項(xiàng)目真實(shí)工作環(huán)境的展示水平，使裝配式橋梁工程的構(gòu)造流程更加清晰透明，詳細(xì)直觀地展現(xiàn)每個(gè)項(xiàng)目的具體施工內(nèi)容，進(jìn)一步提升裝配式橋梁工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)質(zhì)量[4]。

4 裝配式橋梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

4.1 施工難點(diǎn)多

施工的難點(diǎn)較多是裝配式橋梁工程的一大特點(diǎn)。裝配式橋梁工程對(duì)于每次施工的安裝位置要求和各邊的鋼筋個(gè)數(shù)要求是不相同的，這往往會(huì)引發(fā)各種施工問題。做好這些結(jié)構(gòu)的連接處理工作，需要各部門之間相互溝通合作，加強(qiáng)各種技術(shù)的交底協(xié)調(diào)，使各種連接的鋼筋規(guī)格與安裝位置能夠滿足設(shè)計(jì)施工圖紙要求。

4.2 施工精度要求高

裝配式橋梁整體施工中應(yīng)該注重其施工精度，且施工相關(guān)設(shè)備要求更嚴(yán)格，要保證各種固定件之間連接牢固。施工過程中，要求現(xiàn)場(chǎng)施工人員嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)施工圖紙要求進(jìn)行施工精度控制，如果由于施工人員自身技術(shù)原因而導(dǎo)致整體施工精度降低，必定會(huì)對(duì)工程整體質(zhì)量造成影響。重點(diǎn)環(huán)節(jié)的施工人員必須堅(jiān)持持證上崗，并做好作業(yè)人員崗位把控。

5 裝配式橋梁構(gòu)件中BIM技術(shù)的運(yùn)用

5.1 在施工模擬中的運(yùn)用

在裝配式橋梁工程施工方案實(shí)施前，可以綜合運(yùn)用BIM技術(shù)對(duì)工程進(jìn)行施工過程的動(dòng)態(tài)分析以及模擬，以便設(shè)計(jì)者及時(shí)發(fā)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)施工全過程中可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題，從而迅速制定有效的工程解決方案。為此，運(yùn)用BIM技術(shù)手段，構(gòu)建裝配式橋梁工程模型體系，并通過對(duì)裝配式橋梁工程構(gòu)件的具體建模參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，可以對(duì)橋梁工程和施工作業(yè)過程進(jìn)行更合理的模擬。例如，在裝配式橋梁構(gòu)件進(jìn)行吊裝建設(shè)過程的模擬中，可以直接結(jié)合吊裝工藝方案來進(jìn)行設(shè)計(jì)施工全過程模擬，通過準(zhǔn)確、生動(dòng)的裝配式橋梁施工全過程模擬及施工流程數(shù)據(jù)的完整分析，便于在橋梁模擬實(shí)踐中及時(shí)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題，并迅速制定工程質(zhì)量優(yōu)化方案，從而為實(shí)施后續(xù)橋梁吊裝施工提供合理化指導(dǎo)。在裝配設(shè)計(jì)這一過程中，考慮到塔吊構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)與曲率半徑范圍、運(yùn)輸速度及運(yùn)行路線等多種技術(shù)因素的影響，需確保各種技術(shù)因素與設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)之間的充分聯(lián)系，以最終確保裝配式橋梁工程的整體質(zhì)量。對(duì)橋梁主體構(gòu)件尺寸和施工作業(yè)環(huán)節(jié)進(jìn)行仿真模擬，則可以找到現(xiàn)有施工方案存在的工藝缺陷，并對(duì)現(xiàn)有方案進(jìn)行改進(jìn)。

5.2 在場(chǎng)地布置管理中的運(yùn)用

在吊裝工程的建設(shè)中，材料的運(yùn)輸、堆放、吊裝是裝配式橋梁工程中至關(guān)重要的節(jié)點(diǎn)，其中，塔吊設(shè)備的旋轉(zhuǎn)半徑、材料堆放場(chǎng)地設(shè)施的擴(kuò)展及加固、材料運(yùn)輸車輛的最佳運(yùn)輸路線等因素影響了施工現(xiàn)場(chǎng)的布置管理工作，進(jìn)而影響整體施工作業(yè)。要在處理好這些重要節(jié)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，還要將貫穿整個(gè)安裝施工作業(yè)過程的施工環(huán)節(jié)緊密地聯(lián)系起來，才能保證安裝施工的高效進(jìn)行。因?yàn)槭┕がF(xiàn)場(chǎng)中的材料集中堆放的場(chǎng)地很有限，所以要將施工作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)所有的PC構(gòu)件盡量堆放在地上1.5層臺(tái)階以下，并且注意控制好集中堆放材料場(chǎng)地范圍內(nèi)所有材料的堆放量。因此，需要建設(shè)單位運(yùn)用好BIM技術(shù)，迅速建立起科學(xué)、完善且合理的施工場(chǎng)地模型，對(duì)工程現(xiàn)場(chǎng)施工材料的使用情況等數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)致、合理、有效的量化分析，高效地分配材料集中堆放的場(chǎng)地，控制好裝配式橋梁材料在施工堆場(chǎng)空間中的合理存放量。裝配式橋梁構(gòu)件場(chǎng)地布置如圖1所示。

圖1 裝配式橋梁構(gòu)件場(chǎng)地布置

5.3 在現(xiàn)場(chǎng)施工中的運(yùn)用

在裝配式橋梁工程現(xiàn)場(chǎng)施工過程中，可以綜合運(yùn)用BIM技術(shù)中的可視化功能，以有效確保實(shí)際施工數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在裝配式橋梁工程的施工過程中，有難度較高及結(jié)構(gòu)復(fù)雜的施工難點(diǎn)，構(gòu)件節(jié)點(diǎn)之間存在因個(gè)別構(gòu)件局部位移而出現(xiàn)構(gòu)件節(jié)點(diǎn)間無法準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)施工定位，與現(xiàn)場(chǎng)施工無法銜接的特殊情況。運(yùn)用BIM技術(shù)，可以對(duì)各施工連接點(diǎn)進(jìn)行可視化的放大處理和實(shí)時(shí)展示，做到及時(shí)而準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)各個(gè)施工節(jié)點(diǎn)連接。在工程供應(yīng)鏈過程質(zhì)量管理方面，也可以運(yùn)用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)全過程供應(yīng)鏈質(zhì)量科學(xué)化管理。一方面，利用BIM技術(shù)對(duì)整個(gè)施工建設(shè)企業(yè)以使用場(chǎng)地等進(jìn)行管理分析，并制定好各項(xiàng)工程的事前施工管理計(jì)劃，能夠輕松地完成對(duì)各種構(gòu)件產(chǎn)品的采購比例等快速而準(zhǔn)確地控制設(shè)定。另一方面，在對(duì)裝配式橋梁工程施工材料的過程跟蹤管理中，可以運(yùn)用BIM技術(shù)的監(jiān)控模塊對(duì)裝配式橋梁工程施工現(xiàn)場(chǎng)材料與施工現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并可定期對(duì)施工橋梁材料使用量和施工進(jìn)場(chǎng)送料計(jì)劃數(shù)量進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控或調(diào)整，以確?，F(xiàn)場(chǎng)工程各階段主要節(jié)點(diǎn)的區(qū)域構(gòu)件需求量情況得到動(dòng)態(tài)跟蹤控制。裝配式橋梁的現(xiàn)場(chǎng)施工如圖2至圖4所示。

圖2 裝配式橋梁構(gòu)件吊裝過程

圖3 裝配式橋梁構(gòu)件吊裝就位

圖4 裝配式橋梁構(gòu)件成型

5.4 在構(gòu)件制造中的應(yīng)用

如今，人類社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代，任何行業(yè)、技術(shù)在發(fā)展過程中都會(huì)產(chǎn)生大數(shù)據(jù)，工程構(gòu)件的建設(shè)監(jiān)理方面也是如此，因此，要想進(jìn)一步提升裝配式橋梁工程的管理質(zhì)量，需要對(duì)工程構(gòu)件數(shù)據(jù)處理進(jìn)行優(yōu)化。在橋梁構(gòu)件模型研發(fā)及生產(chǎn)制造應(yīng)用開發(fā)中，應(yīng)用BIM技術(shù)可以儲(chǔ)存裝配式橋梁工程模型和建設(shè)數(shù)據(jù)，有利于實(shí)現(xiàn)橋梁工程構(gòu)件的編碼與設(shè)定。同時(shí)，通過使用BIM的數(shù)據(jù)庫功能，進(jìn)一步對(duì)工程構(gòu)件及相關(guān)信息數(shù)據(jù)等進(jìn)行全方位的數(shù)據(jù)跟蹤、分析、整理、歸納、存儲(chǔ)與集成。在裝配式橋梁工程中開展信息化管理工作時(shí)，可考慮利用芯片系統(tǒng)技術(shù)，逐步實(shí)現(xiàn)相關(guān)構(gòu)件的信息數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)追蹤，每個(gè)橋梁構(gòu)件上需要預(yù)先安裝一個(gè)能夠保證與該構(gòu)件上的信息數(shù)據(jù)對(duì)匹配的芯片和編碼，同時(shí)利用BIM技術(shù)，快速實(shí)現(xiàn)對(duì)構(gòu)件相關(guān)芯片信息的收集、分析，根據(jù)實(shí)際收集到的信息來計(jì)算裝配式橋梁構(gòu)件的質(zhì)量情況[5]。

6 結(jié)語

綜上所述，分析BIM技術(shù)中的基本特征，將其應(yīng)用到裝配式橋梁施工建設(shè)中，不僅能夠提高工程項(xiàng)目效率，還可以縮短施工作業(yè)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)施工關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化，盡可能規(guī)避施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)等問題。在裝配式橋梁工程項(xiàng)目中，應(yīng)用BIM技術(shù)體現(xiàn)在施工模擬、構(gòu)件生產(chǎn)與現(xiàn)場(chǎng)施工等方面，應(yīng)根據(jù)具體的模型開展施工與監(jiān)管工作，提高工程項(xiàng)目的質(zhì)量與效率。