河南省杞县
摘要:BIM技术作为支撑工程建设数字化发展的关键技术,基于桥梁工程三维模型,融合建设工程信息,可有效结合GIS技术、VR技术、进度及费用管理系统等,对桥梁工程设计、建设、养护、运营管理等提供有力的技术支撑。对于项目的全过程而言,施工阶段作为重要的工程实施阶段,持续时间长、费用占比高,对后续养护及管理的影响较大,因此,开展以桥梁工程施工过程的BIM应用为研究对象,对施工过程中质量、安全、进度及费用等综合因素展开研究,将BIM技术应用于施工过程管理,促进工程数字化建设意义重大。
关键词:BIM技术;桥梁
1 引言
当前我国道路桥梁工程正处在朝现代化、信息化、工业化不断转型升级的关键时期,BIM技术对于道路桥梁工程的信息化改革起着至关重要的作用。交通运输部在2018年发布《关于推进公路水运工程BIM技术应用的指导意见》中就提出推进BIM技术在公路水运工程建设管理中的应用,加强项目信息全过程整合。2021年,交通运输部连续发布《公路工程信息模型应用统一标准》《公路工程设计信息模型应用标准的公告》《公路工程施工信息模型应用标准》三部公路工程BIM应用标准,规范了设计阶段、施工阶段以及全生命周期内的公路工程应用BIM技术的要求,进一步推进BIM技术在道路桥梁领域的应用[1]。由此可见,在道路桥梁工程中使用BIM技术推进工程的信息化尤为重要。
2 桥梁工程特点及BIM应用优势
2.1 桥梁工程施工特点
2.1.1 工程施工高空作业多
桥梁是跨越山谷、河流的重要大型构筑物,具有体型庞大、类型多样的特点,并且高空施工作业较多。在施工过程中,安全风险因素需要格外注意。
2.1.2 工程地质条件复杂
桥梁工程是线性工程,往往要穿越许多地质条件复杂的地区和不同地貌单元,使得工程结构复杂化,对于工程施工的安全风险规避、施工工期及费用的控制会产生极大的影响。
2.1.3 工程投资大、造价高
对于桥梁工程,工程投资额较大,施工过程中存在工程变更、材料价格波动等因素,这些不确定因素会直接影响桥梁工程的总造价,导致工程实际费用超过预算费用。因此,桥梁工程对施工过程中的费用控制要求也较高。
2.1.4 施工生产组织复杂,项目协调难度高
在工程施工过程中,需要涉及建设方、设计方、施工方、监理方等各参建单位,不同单位之间的相互协调困难、流程繁杂。对于施工单位内部而言,不同施工队伍及工种之间,施工场地的使用、不同工序之间的衔接、工程进度的快慢等等也需要进行有效的调节,合理安排施工工序和不同工种之间的相互协调,才能保证项目的实施进度。
2.2 BIM技术应用的优势
2.2.1 直观展示桥梁的三维实体模型
基于BIM技术创立工程三维实体模型,不仅可以建立桥梁的几何模型、专业属性等,还可以结合GIS技术将测绘数据在三维平台上进行整合,形成真实地形曲面;并且模型数据库可以随着工程的建设进行动态变化,具有可视化、协调性、模拟性、优化性,以及可出图等优点。通过BIM模型,可以直观显示工程基本信息,为项目施工、管理及运营等过程决策提供依据;通过工程三维管线碰撞检测,在施工阶段前期较早的发现管线碰撞的问题,生成检测报告,对相关专业进行前期协调,有效解决管线碰撞的问题,避免施工变更。在施工阶段,则可以根据施工方案及工程信息对施工过程模拟施工,确定合适施工方案指导工程施工,融入工程造价及进度信息后可以实现精确成本控制。
2.2.2 数字信息融入,有利于施工管理
BIM三维数字模型有效融入了桥梁工程的数字信息,在工程施工过程中,可以随时调用工程信息,结合项目总进度计划及工程造价信息,创立项目5D模型,有效控制项目总体进度及费用偏差。
利用BIM技术可以实现三维可视化动态监测,结合VR技术,直观显示现场危险源,可用于工程现场人员安全问题识别与防范;利用相应灾害分析模拟软件,在灾害发生前模拟灾害发生过程,分析灾害发生原因,制定相对应的措施以及救援应急预案等。施工过程中结合实时摄像技术,将工程实时画面接入系统模型,动态监测现场风险事项,避免事故发生。
3 BIM技术在桥梁工程施工中的应用
3.1 工程构件碰撞检查
桥梁工程所包含的构件较多,且通常由不同专业的工程师设计完成,导致不同构件之间的碰撞与干涉是不可避免的[2]。因此,在桥梁工程施工前进行BIM建模,可形成三维的精细化模型,并对模型构件之间、施工机械与现场环境、桥梁内部钢筋、桥梁下部桩基与地下构筑物之间进行碰撞检查,将检查结果进行分析并生成检测报告,及时有效发现图纸和现场不合理的部位,在施工前期进行解决,大幅度减少工程施工过程中的工程变更,节约施工工期和施工成本。
3.2 施工方案模拟
对桥梁工程的危险性重大分部分项工程、关键控制性工程等进行施工方案动态模拟,分析不同施工方案的优缺点,选出最佳施工方案,对关键工序或具有重大安全风险的环节进行动画模拟,结合VR虚拟现实技术,直观了解关键工序的整体施工流程。另一方面,可将施工动画用于现场施工人员技术交底,提高工程施工效率和施工方案的安全性。
基于GIS+BIM技术,可以根据无人机采集现场地形数据,生成GIS地形模型,利用BIM场地布设软件,建立施工现场模拟环境,搭建实地地形地物,真实反映现场施工条件[3]。考虑现场工程机械、材料堆放、办公场地安排等,合理划分施工区域。
3.3 施工进度管理
施工进度管理是在项目的实施过程中,为保证项目能够在满足时间约束条件下为达到工程总体目标,对施工过程各阶段进展程度和项目最终完成期限所进行的管理。基于BIM进度管理模型,可以对桥梁工程施工进度进行合理模拟。在BIM模型建模前设定拆分原则,准确确定工程构件名称,方便后续进度模拟时取用。桥梁模型建立完成及初始进度计划编制完成后,根据施工方案确定施工工序,结合对应工序施工工期,确定施工时间、施工位置以及资源配置需求,采用可视化软件进行模拟施工,形成4D施工进度模型。可以通过模型在施工前期直观了解各阶段施工进度[4]。
在施工过程中,根据各阶段时间节点对实际施工进度进行检查,与计划进度作对比,分析进度偏差产生的原因,分析进度偏差产生的原因,采取合理的进度纠偏措施,利用BIM技术对施工进度计划做到闭环反馈控制,确保工程施工进度。
3.4 施工安全管理
对于桥梁施工而言,由于施工路线较长、桥梁施工高度较高等因素,存在较多的危险因素,基于BIM安全评价系统可以迅速对施工现场的危险源进行辨识及评价,将危险源识别技术融入BIM控制平台,充分发挥BIM平台可视化、参数化的优势,在工程施工前期对危险因素进行模拟,指导工程人员开展有序施工。在施工过程中,结合现场施工监控,及时发现施工现场安全隐患,杜绝安全事故的发生。基于BIM的管理系统还可以有效统计施工过程中的高频次施工安全风险,形成安全风险记录,做到安全事故的事前预防。
4 结语
由此可见,在桥梁施工过程中,可以利用BIM技术有效地进行施工管理,提升施工安全和施工质量,保证施工工期,把控工程费用。依据BIM多参数驱动,有利于工程项目参建各方协调管理。在桥梁工程的前期设计阶段、招投标阶段以及公路管养阶段,BIM技术均可以得以应用,以增强项目全寿命周期的数字化管理水平。
参考文献
[1] 王新,田鸿程,陈泰中.基于3DE协同平台的路桥隧道工程BIM设计关键技术研究[J].水电站设计,2022,38(2):1-4+18.
[2] 李涛.BIM技术在道路桥梁施工管理中的应用[J].建筑技术开发,2021,48(9):87-88.
[3] 崔琛.基于倾斜摄影测量与BIM技术的三维建模研究[J].地理空间信息,2022,20(8):32-36.
[4] 邢宝亮,田海燕.BIM技术在公路桥梁施工中的应用[J].中国公路,2021(24):104-105.
[5] 苏建军,倪庆超,杨泰然.BIM技术与绿色建筑可持续发展分析[J].智能建筑与智慧城市,2021(10):102-103.