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基于BIM的桥隧工程全生命周期管理应用

张成明
  
工程技术探索
2025年26期
鹤城建设集团股份公司 辽宁盘锦 124031

摘 要:桥隧工程具有施工环境复杂、技术要求高、全生命周期环节多等特点,传统管理模式易出现信息割裂、协同效率低、风险管控滞后等问题。建筑信息模型(BIM)技术以其可视化、参数化、协同化的核心优势,为桥隧工程全生命周期管理提供了全新解决方案。本文从桥隧工程全生命周期的规划设计、施工建造、运营维护及拆除回收四个阶段,系统分析BIM技术的应用要点,探讨BIM技术在打破信息壁垒、优化管理流程、提升工程质量与安全管控水平中的作用,为桥隧工程管理模式升级提供理论参考与实践方向。

关键词:BIM技术;桥隧工程;全生命周期管理;风险管控

引言

随着交通基础设施建设提速,桥隧工程作为关键节点,建设规模与技术难度持续提升,对全生命周期管理的精细化、智能化需求日益迫切。传统管理模式依赖二维图纸沟通,易造成信息传递偏差,各阶段信息衔接不畅,引发返工率增加、运营风险上升等问题。BIM技术通过构建三维全信息模型,实现各阶段数据集成共享,应用于桥隧工程全生命周期管理可整合资源、提升协同效率,为决策提供数据支撑,对推动工程管理现代化意义重大。

一、BIM技术在桥隧工程规划设计阶段的应用

规划设计是桥隧工程全生命周期的基础环节,直接决定工程可行性与经济性,BIM技术的应用可实现设计过程优化与前置管控。规划阶段,借助BIM技术整合地形地貌、地质勘察、周边环境等多源数据,构建含地理信息的三维模型,直观呈现工程与周边生态、交通系统的关系;设计人员通过模型模拟快速评估不同规划方案的合理性,如线路走向对周边建筑的影响、工程建设对生态环境的扰动等,进而优化方案选择,降低后期工程变更风险。

详细设计阶段,BIM技术的参数化设计功能可实现多专业协同设计与碰撞检查。桥隧工程涉及结构、机电、给排水等多个专业,传统二维设计易因图纸脱节产生专业间冲突,而利用BIM模型,各专业设计人员可在同一平台协同工作、实时共享数据;通过碰撞检查功能能自动识别设计冲突点并生成报告,设计人员据此及时调整方案,避免施工阶段因设计冲突导致返工。同时,BIM模型的可视化特性可帮助设计人员更精准地把控工程细节,如桥梁墩柱的结构形式、隧道衬砌的厚度设计等,提升设计精度[1]。

二、BIM技术在桥隧工程施工建造阶段的应用

施工建造阶段是桥隧工程质量与安全管控的核心环节,BIM技术可实现施工过程精细化管理与动态监控,有效提升施工效率与工程质量。施工准备阶段,施工单位依托设计阶段BIM模型开展施工方案模拟与优化,针对桥梁挂篮施工、隧道盾构掘进等关键工序进行可视化模拟,帮助施工人员直观掌握流程、技术要点及施工参数、质量标准;对于复杂施工场景,通过模拟分析不同方案可行性,优化工序衔接,合理配置机械与人员,确定最优施工方案。

施工过程管控中,BIM技术实现进度、质量、安全的协同管理。进度管理方面,将施工进度计划与BIM模型关联构建4D模拟模型,直观呈现施工进度动态,实时对比计划与实际进度偏差;若出现进度滞后,管理人员可通过模型快速定位资源不足、工序衔接不畅等原因,及时调整计划以保障工程按期完成。质量管控方面,借助移动终端将施工现场混凝土强度检测、钢筋间距实测等质量数据实时上传至BIM模型,实现质量问题的实时记录与追溯;对发现的隐患,在模型中标记并推送至相关责任人,明确整改要求与时限,形成“发现-整改-复核”的闭环管理。

安全管理方面,通过BIM模型识别并模拟隧道坍塌、桥梁高空作业坠落等施工风险源,提前制定防控措施;

利用模型开展安全技术交底,让施工人员直观了解风险点与防控要点。施工现场结合物联网技术,实时监控施工人员作业位置与机械运行状态,当出现人员进入危险区域、机械运行异常等情况时,系统自动发出预警,及时制止不安全作业行为,降低安全事故发生率[2]。

三、BIM技术在桥隧工程运营维护阶段的应用

运营维护阶段是桥隧工程全生命周期中持续时间最长的环节,直接关系到工程使用安全与寿命,BIM技术可实现该阶段的智能化与高效化管理。运营初期,施工单位向运营单位移交包含施工过程数据的BIM模型,形成完整工程数字化档案,该模型整合设计、施工、材料等全方面信息,为运营维护提供基础数据支撑,运营单位可依托模型搭建管理平台,实现对桥隧结构状态与设施设备运行情况的实时监控。

结构健康监测方面,在桥隧关键部位布设应变、位移等传感器,将监测数据实时传输至BIM模型,利用模型数据分析功能处理结构变形、应力变化等数据,评估健康状态;当数据超出预警阈值时,系统自动预警,提醒维护人员及时检查维修,避免病害扩大,延长工程使用寿命。设施设备维护方面,将机电设备、给排水系统等的参数信息、维护周期、维修记录关联至BIM模型,构建设备维护数据库,系统可自动生成维护计划并推送;设备故障时,维护人员通过模型快速定位设备、查询相关信息,制定精准维修方案,提升维修效率[3]。

四、BIM技术在桥隧工程拆除回收阶段的应用

拆除回收作为桥隧工程全生命周期的末端环节,涵盖结构拆除、材料回收、环境修复等工作,BIM技术可实现该阶段绿色化与规范化管理。拆除前,依托运营阶段积累的BIM模型,明确结构材料组成、受力特点及关键节点等信息,为拆除方案制定提供依据;通过模拟拆除过程优化顺序与工艺,桥梁可按桥面至墩柱顺序模拟,确定构件拆除与吊装方式,隧道可模拟分段拆除,避免影响周边环境。拆除过程中,利用BIM模型实时记录进度与构件处置情况,标记已拆除构件位置、重量、材料类型等信息,实现可视化管控。对钢材、混凝土等可回收材料,在模型中明确回收状态与去向并建立台账,提升资源利用率;对不可回收废弃物,依据模型信息制定合规处置方案,减少环境污染。

五、BIM技术应用于桥隧工程全生命周期管理的保障措施

为推动BIM技术在桥隧工程全生命周期管理中有效落地,需从技术、管理、人才三方面构建保障体系。技术层面,应强化BIM与大数据、物联网、人工智能等新兴技术的融合,提升模型数据处理能力与智能化水平;建立统一的BIM数据标准及信息交换平台,破解软件与参与方间的数据兼容难题,保障信息顺畅传递共享。管理层面,需健全BIM技术应用管理制度,明确各参与方职责分工,规范模型创建、审核、移交等流程;构建协同管理机制,推动各参与方基于同一BIM平台协作,打破信息壁垒;将BIM应用纳入工程管理考核体系,明确指标以激励推广。人才层面,通过高校专业设置、企业在职培训等方式,培养兼具桥隧工程专业知识与BIM技术的复合型人才;建立人才交流机制,促进人才流动与技术经验共享,提升整体队伍素质。

结语

BIM技术以其数据集成与可视化优势,为桥隧工程全生命周期管理提供了高效解决方案,在规划设计、施工建造、运营维护及拆除回收各阶段均展现出显著应用价值,能够有效打破信息壁垒、优化管理流程、降低工程风险。推动BIM技术在桥隧工程中的深度应用,需完善技术标准、健全管理机制、强化人才支撑。随着BIM技术与新兴技术的不断融合,其在桥隧工程管理中的应用将更加成熟,为交通基础设施建设的高质量发展提供有力保障,助力实现工程全生命周期的精细化与智能化管理。

参考文献

[1尹丽芳.基于BIM技术的桥隧工程施工安全管理研究[J].电脑应用文粹,2024(4).

[2]刘大洋,韩坤林,潘东宏,等.基于BIM的大型桥隧集群智能运维关键技术研究[J].公路,2022(001):067.

[3]土木水利.基于BIM的铁路桥隧工程数字孪生体构建关键技术研究[D].2023.

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