摘要 近年來，BIM技術以其三維建?？梢暬⒆詣佑嬎?、碰撞試驗尋找沖突點、統(tǒng)計分析等優(yōu)點被廣泛應用于工程建設的決策、設計、施工、運營等環(huán)節(jié)。該文依托廣東省某高速公路橋梁預制梁板集中預制場，應用BIM技術對其進行數智賦能，優(yōu)化預制場功能區(qū)布設、智能控制生產、碰撞檢查梁板安裝沖突點，大大提高了工程效益，其經驗可為同類項目提供參考借鑒。

關鍵詞 預制梁板；BIM技術；智能控制；碰撞檢測

中圖分類號 U445 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）21-0082-03

0 引言

在先進、智能建造大融合的背景下，建筑企業(yè)應做好對先進技術的引入，優(yōu)化現(xiàn)行的生產流程，從而提升生產效率，為企業(yè)的長期高質量發(fā)展奠定基礎。但從實際情況來看，部分預制廠存在信息化水平低、生產方式粗放等問題，難以滿足現(xiàn)代化建筑施工的要求。對此，建筑企業(yè)應緊跟《交通強國建設綱要》及《數字交通發(fā)展規(guī)劃綱要》的要求，為智慧交通建設提供助力。廣東省公路建設走在全國前列，2018年全省已建高速公路突破了10 000 km，工程建設經驗十分豐富，BIM技術已陸續(xù)應用于設計選線方案比選、復雜橋梁設計檢驗，但是將BIM技術應用于裝配式橋梁預制場較少[1]。

在BIM技術的支持下，建筑企業(yè)可應用信息化手段，根據工程信息構建現(xiàn)場模型，再結合工程文件對現(xiàn)場的設備配置、工藝及線路分布等部分進行優(yōu)化設計，從而實現(xiàn)對施工過程的整體控制，促進數字化建設的全面應用。這不僅可以使決策過程更加高效，還能加快施工進度。由此，該文以珠中江高快速路為研究對象，針對其中某橋梁梁板集中預制場建設進行分析，并利用BIM技術對梁場功能區(qū)劃分、進出通道、梁板智能張拉和壓漿、自動化養(yǎng)生等進行全方面智慧化提升，力圖降本增效，為工程順利推進提供幫助。

1 工程概況

該項目是珠海、中山、江門三市規(guī)劃構建“十橫十四縱十五加密線”區(qū)域高快速路中第九橫－香港、澳門至臺山[港珠澳大橋及其連接線+洪灣至高欄高速公路+跨黃茅海通道（遠期）]的重要組成部分，起訖里程為K17+050～K24+502.8，位于江門市臺山市赤溪鎮(zhèn)境內，路線全長7.452 km。主要橋梁工程內容為6座大中橋總長1 895.8 m，互通匝道現(xiàn)澆梁8聯(lián)。該項目小箱梁預制2 548片，其中按梁長劃分為25 m預制小箱梁1 402片、30 m預制小箱梁4片、預制40 m小箱梁1 142片，按區(qū)域劃分T5標范圍1 470片、T6標范圍970片、T7標范圍108片。40 m預制小箱梁典型結構形式見圖1。

為充分利用BIM技術對生產進行賦能，該項目從預制場建設、梁板生產工藝等環(huán)節(jié)管理盡可能進行逐條分析，建立聯(lián)系并深度參與優(yōu)化。

2 BIM技術輔助預制場規(guī)劃建設

該項目預制梁板工程量大，需同時供應3個施工標段，因此對預制場的選址、產能、運輸路線、生產組織、質量控制等都提出了較高的要求。通過對擬建路段附近的規(guī)劃梁場選址位置先采用無人機三維傾斜攝影建模，精度可達5 cm。利用BIM技術建立的實景模型對鋼筋原材料堆放區(qū)、鋼筋加工區(qū)、預制梁板澆筑區(qū)、養(yǎng)生區(qū)、存放區(qū)、進出通道、聯(lián)絡通道等進行統(tǒng)一規(guī)劃（見圖2），對其尺寸進行細化，對廠內龍門吊、拖車路線等進行碰撞檢查及布置優(yōu)化。場地規(guī)劃需要考慮鋼筋加工及綁扎要求進行。其中，對梁段吊裝存放，應盡量減少曲線環(huán)節(jié)的應用，促進流水線施工的全面落實，為預制場規(guī)劃建設的有序開展奠定基礎。

3 借助BIM技術優(yōu)化預制梁生產工藝

借助BIM技術建設智慧梁廠，將信息化系統(tǒng)和梁廠現(xiàn)場軟硬件結合，再應用自動化技術對預制梁場實施全面的數據采集。當數據采集結束后，需對數據結果進行分析處理，并生成相應的報告，為預制梁生產工藝的優(yōu)化提供數據支持。

通過應用BIM技術對現(xiàn)場建筑物、施工設備及梁板安裝方案進行模擬，優(yōu)化施工流程設計。此過程中，施工人員同樣可以在BIM技術的支持下，對質量及安全管理的實施加深理解，減少實際施工中人為因素的影響。此外，對施工過程中的重難點問題，管理人員還需與各環(huán)節(jié)負責人進行交流，共同探討解決方案，重新模擬施工過程，從而實現(xiàn)對裝配式橋梁施工流程的完善設計。此外，BIM技術還具有模擬物料信息的功能，能夠指導鋼筋加工及綁扎等環(huán)節(jié)的安全穩(wěn)定進行，或是在其中引入預制構件生產流程與管理等內容，以期促進預制場信息化轉型[2]。

3.1 BIM技術在鋼筋加工綁扎與預埋件安裝環(huán)節(jié)中的應用

（1）鋼筋自動下料環(huán)節(jié)。在此過程中，施工人員需根據組織計劃，通過BIM技術對鋼筋的型號、長度、數量等進行精確計算和模擬，確保下料的準確性和高效性。而在鋼筋加工和綁扎等環(huán)節(jié)，則可以應用BIM技術模擬鋼筋的加工和綁扎過程，及時發(fā)現(xiàn)潛在的問題和沖突。這不僅可以避免在實際施工中引發(fā)質量問題，還可以提高施工效率和質量。同時，通過BIM技術對鋼筋加工設備的自動化控制，我們可以實現(xiàn)鋼筋加工的精確度和一致性的提升。

（2）鋼筋碰撞檢查與預埋件定位。此環(huán)節(jié)中，技術人員需根據上一環(huán)節(jié)的建模結果，對鋼筋籠中的復雜節(jié)點進行檢查，隨后通過BIM技術對鋼筋籠進行三維建模，從而清晰地展示鋼筋的排布、型號、直徑等詳細信息，以便施工人員更加直觀地了解鋼筋籠的結構和細節(jié)，避免因人為因素導致的錯誤和遺漏。另外，利用BIM技術進行碰撞檢查，自動檢測鋼筋之間的空間沖突和交叉問題，避免在后續(xù)施工中引發(fā)返工、延誤等現(xiàn)象。此外，技術人員還可以應用BIM模型，明確預埋件在梁板結構中的具體位置，從而確保在澆筑混凝土前準確地將預埋件放置到位。這不僅提高了施工精度，還避免了因預埋件位置錯誤而導致的質量問題[3]。

3.2 BIM技術在模板安裝及拆除環(huán)節(jié)中的應用

通過移動小車自帶感應裝置和各功能區(qū)的定位樁，可實現(xiàn)“站點”之間的一鍵對位操作，減少人工操作產生的位移誤差，防止碰撞等事故發(fā)生，提高工作效率及安全系數。此系統(tǒng)可接入平臺實時監(jiān)控各臺車位置。系統(tǒng)可實現(xiàn)本地或遠程操控側模的開合行程和左右幅模板的速度同步控制，并可接入至指揮大屏實現(xiàn)實時監(jiān)測，以便于掌握各生產線的施工狀態(tài)。

需要注意的是，由于端模的體型較大，在組裝環(huán)節(jié)需要安裝人員加強對端模安裝精度的重視，防止后續(xù)預制梁施工出現(xiàn)偏差。此過程中，技術人員還應對端模安裝的水平度、中線及垂直度等參數進行調整，或是對其預留的孔洞進行檢查，確?？锥次恢门c圖紙設計相符。隨后，將測量得到的各項數據輸入BIM模型中，通過模型對端模安裝位置進行模擬調整，直至模型顯示端模安裝位置滿足施工要求，以此減少端模安裝調整次數，提高安裝精度。最后，當端模被運送至預定位置后，就可以使用專用吊具，將鋼筋骨架吊入其中，再根據施工需要進行調整，以給后續(xù)施工提供便利。

對于內部空腔體積為變截面的預制梁，這類梁結構的內心設計為多段式液壓定撐結構，該結構通過精確的液壓控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了對梁體內部空腔體積的靈活調整。在BIM技術的輔助下，該液壓定撐結構的設計更為精確，確保了每一段撐體的尺寸和位置都能與梁體內部空腔完美匹配。這種設計不僅提高了預制梁的整體結構強度，還使得梁體在承受荷載時能夠均勻分布壓力，從而提高了梁體的承載能力和使用壽命。另外，技術人員還可以利用BIM技術還可以對預制梁的養(yǎng)護過程進行精細化管理。通過對養(yǎng)護環(huán)境、溫度、濕度等參數進行實時監(jiān)測和數據分析，確保混凝土整體強度不低于設計強度的75%，從而使預制梁在養(yǎng)護過程中保持最佳狀態(tài)[6]。

3.3 BIM技術在混凝土施工及養(yǎng)護中的應用

在預制區(qū)端頭修建鍋爐房，配備一套蒸汽量3 t/h燃油鍋爐，通過管道向預制區(qū)輸送養(yǎng)生蒸汽。其中，蒸養(yǎng)控制系統(tǒng)由PLC控制器、傳感器和電動執(zhí)行器等部分組成，能夠實現(xiàn)預制梁蒸養(yǎng)過程的自動化控制和精準管理。通過BIM技術，可以建立蒸養(yǎng)過程的仿真模型，模擬不同溫度和濕度條件下混凝土的硬化過程，從而確定最佳的蒸養(yǎng)參數，如溫度、濕度和時間等。這有助于避免混凝土因溫度過高或過低而產生裂縫、變形等問題，提高預制梁的質量。此過程中，蒸汽養(yǎng)護時間和溫度控制應根據試驗數據進行優(yōu)化。在施工過程中應根據不同養(yǎng)護條件下的同養(yǎng)混凝土試件的強度及彈性模量，不斷地收集整理數據，繪制強度及彈模曲線，找出最優(yōu)蒸養(yǎng)模式，提高蒸養(yǎng)效率。

從實際應用效果來看，利用BIM技術優(yōu)化混凝土工程量的統(tǒng)計方式，不僅能使施工過程在溝通渠道得到簡化，還可以避免混凝土浪費的現(xiàn)象發(fā)生。具體而言，管理人員可應用BIM技術對混凝土攪拌車的駕駛路線進行規(guī)劃，并實時獲取運輸車輛的狀態(tài)。而在混凝土澆筑環(huán)節(jié)，應對澆筑順序加以把控，并充分利用BIM技術的可視化優(yōu)勢，對澆筑過程進行模擬和優(yōu)化。當澆筑結束后，施工人員應按照要求進行振搗處理，嚴格約束自身行為避免因不規(guī)范操作帶來安全隱患。另外，企業(yè)還需在每條生產線中各配置一臺振搗系統(tǒng)，此系統(tǒng)可設置附著式振搗器振頻和時間并自帶記憶功能，參數設置好后可實現(xiàn)一鍵振搗。根據首件試驗梁總結，混凝土塌落度在180～200 mm時，振頻設置為120 Hz，振搗時間控制在30 s最佳。后續(xù)此系統(tǒng)可接入至指揮大屏實現(xiàn)數據采集及一鍵操控功能。此外，企業(yè)還可以建立預制梁存放二維碼信息管理系統(tǒng)，將預制梁的編號、尺寸、生產日期、混凝土強度等關鍵信息錄入系統(tǒng)中，并生成相應的二維碼。施工人員和質檢人員可以通過掃描二維碼，快速獲取預制梁的各項信息，從而實現(xiàn)對預制梁的精準管理和質量追溯。這不僅可以提高施工效率，還可以有效避免預制梁在存放和運輸過程中的混淆和錯用問題。

3.4 BIM技術輔助張拉壓漿

為使張拉壓漿環(huán)節(jié)得到順利開展，建筑企業(yè)應堅持精細化施工理念，針對橋梁預應力進行有效控制。只有這樣，橋梁施工設計才能滿足工程需要，防止后續(xù)施工中出現(xiàn)病害問題，給橋梁運行帶來負面影響[5]。箱梁預應力采用智能張拉技術，多根鋼束通過工作錨具同時張拉，同時伸長，同時夾片卡位，做到張拉力精確控制、同步控制，伸長量校核。從實際應用效果來看，預應力智能張拉技術的應用能夠使張拉施工質量得到保障，但這需要技術人員關注管道壓漿的密實性，只有密實性滿足工程要求，箱梁結構的耐久性才能得到保障。具體而言，智能壓漿是通過智能壓漿機，調配到適合的漿料通過進漿管從錨墊板進漿口從下往上依次壓漿，每次壓漿時，當水泥漿從排漿口順暢排出，且稠度與灌入的漿體相當時，關閉出漿口閥門，壓力值達到0.7 MPa時，壓漿泵停機，持壓2 min，若漿體壓力無明顯下降，則關閉進漿管。

4 結論

利用BIM模型對梁板預制場布局、設備布設、便道位置及線型優(yōu)化，將平面圖轉化為易理解、直觀的可視三維圖，為決策者提供了更好的研究視角，使得布局更加合理，避免了不必要的后期調整[4]。利用三維模型對施工圖設計進行碰撞檢查、自動化算量，提前發(fā)現(xiàn)圖紙中的差、錯、漏、碰，精確指導現(xiàn)場施工，減少了浪費和返工。通過智慧化輔助優(yōu)化施工工藝、自動化工程量計算可極大提升施工管理效能。通過BIM與梁板生產的工藝控制深度融合，極力優(yōu)化生產工藝，實時感應模板、梁板狀態(tài)，實現(xiàn)智能化模板定位與開合、智慧張拉與壓漿、智慧養(yǎng)生，減少人力消耗，降低人為出錯概率，大大提高了生產效率和裝配式梁板質量。該項目大型預制裝配式梁板通過了尺寸、強度、平整度、張拉數據、壓漿飽滿度、外觀等質量檢驗，安裝于相應橋梁2年以來混凝土外觀未見明顯裂紋，檢測揭示預應力損失也在可控范圍內，表明BIM技術在該項目大型預制裝配式橋梁工程應用中是成功的、質量可靠，可為同類項目提供經驗參考。

參考文獻

[1]洪磊.BIM技術在橋梁工程中的應用研究[D].西南交通大學，2012（10）：68-68.

[2]秦獻，王明路.基于BIM的橋梁智能化快速建模技術分析[J].市政技術，2021（8）：37-41.

[3]許海玲.橋梁工程BIM施工質量管理研究[D].云南大學，2021（6）：79-79.

[4]吳巨峰，祁江波，方黎君，等.基于BIM的橋梁全生命期管理技術及應用研究[J].世界橋梁，2020（7）：75-80.

[5]彭子茂.BIM技術在路橋施工全過程控制中的應用研究[J]. 江西建材，2017（4）：175-176.

[6]周光禹.基于BIM技術的裝配式結構設計方法研究[J].智能建筑與智慧城市，2021（11）37-38.