BIM技術(shù)在高速公路改擴建中的應(yīng)用探索

(中建八局第一建設(shè)有限公司， 濟南 250100)

引言

隨著我國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，高速公路網(wǎng)不斷完善，交通量增長迅速，呈現(xiàn)出先期建設(shè)的高速公路運輸能力緊張，服務(wù)水平嚴(yán)重下降，其規(guī)模能力與其承擔(dān)的交通運輸任務(wù)和在路網(wǎng)中的作用不相匹配等突出問題，已不能適應(yīng)經(jīng)濟社會和城鄉(xiāng)建設(shè)持續(xù)發(fā)展的需求，對不相適應(yīng)的本項目進行改擴建已勢在必行。為了達到京滬高速公路在施工期間的社會效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟效益最大化，保證施工安全、合理、順暢，BIM技術(shù)的應(yīng)用被提上日程。以信息化為手段，利用BIM技術(shù)改進施工組織、對復(fù)雜施工工序進行模擬驗證、對改擴建工程交通組織的協(xié)調(diào)性進行檢驗等手段，實現(xiàn)了BIM技術(shù)對項目的管理示范。本文以京滬高速改擴建一標(biāo)段項目BIM應(yīng)用為例提供相關(guān)應(yīng)用經(jīng)驗。

1 工程概況

京滬高速改擴建項目地處山東濟南市，沿線橫跨鋼城區(qū)、高新區(qū)，途經(jīng)13個村莊。合同工期為1 218日歷天。

本標(biāo)段項目線路長度為7.61km，包含：大橋2座，分離立交2座，互通立交1座，天橋1座，通道13座，涵洞23座。本標(biāo)段平面布置圖如1所示。

2 工程重難點分析

表1 工程重難點分析

序號重難點分析1工期壓力大本項目工期為1218個日歷天,要求提前6個月完工,項目履約面臨巨大挑戰(zhàn)2施工條件差途徑13個村莊,征拆協(xié)調(diào)工作量大、難度高,施工作業(yè)面狹小。3質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)高交通部品質(zhì)工程示范項目4環(huán)保要求嚴(yán)全國綠色公路示范工程5施工安全風(fēng)險大施工期間保證雙向四車道通行6社會關(guān)注度高京滬高速公路是我國高速公路網(wǎng)中最早規(guī)劃的高速公路之一,且為交通部第一批公路BIM應(yīng)用示范項目

圖1 一標(biāo)段平面布置圖

針對以上6項重難點，項目部在進場前期立即開展BIM技術(shù)應(yīng)用策劃會，以業(yè)主為主導(dǎo)，聯(lián)合監(jiān)理辦、公司技術(shù)中心共同探討，根據(jù)項目需求，梳理BIM應(yīng)用技術(shù)點，打造基于”BIM+”的高效化管理體系，以服務(wù)項目全過程生產(chǎn)。

3 BIM技術(shù)主要應(yīng)用點

3.1 BIM模型精確建立

項目開工進場前15天，使用Revit、Dynamo、Civil 3d、Infraworks 360軟件，交叉使用，多元應(yīng)用，實現(xiàn)道路、橋梁、涵洞等的模型精確建模，方便后期進行BIM拓展應(yīng)用。

圖4 基于BIM技術(shù)的施工管理

圖2 汶河大橋模型

3.2 基于BIM技術(shù)的施工管理

現(xiàn)階段運用BIM技術(shù)已經(jīng)完成對路基拼寬、橋梁拼寬施工工序BIM演示成果。直觀易懂，極大地提高了施工、管理效率。

3.3 基于BIM技術(shù)的圖紙深化設(shè)計

將設(shè)計院下發(fā)的圖紙進行三維可視化，對工程量、各部位標(biāo)高、結(jié)構(gòu)物尺寸及相對位置進行審查，針對現(xiàn)場專業(yè)工程師對圖紙不明白之處，利用模型深化出圖，滿足現(xiàn)場專業(yè)工程師的需求。

圖3 全線道路模型

3.4 基于BIM技術(shù)的場站設(shè)計

BIM模擬綜合場站規(guī)劃，多軟件協(xié)同，優(yōu)化綜合場站設(shè)計。從前期場站選址，到平面布置圖，再到BIM模型圖，到最終效果圖，從始至終應(yīng)用BIM技術(shù)。

3.5 基于BIM技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)智慧梁場管理平臺

所用平臺涉及梁場工藝質(zhì)量管理和工藝流程管理的兩大需求。對梁場工藝流程智能化管理是本解決方案的重點。解決梁場管理現(xiàn)場實際需求，創(chuàng)造肉眼可見的價值。

通過在預(yù)制梁臺座埋設(shè)壓力傳感器感應(yīng)元件，自動監(jiān)測施工各階段工藝狀態(tài)，快捷反饋至云端，最終實現(xiàn)云端大數(shù)據(jù)處理與分析。同時，與BIM模型自定義編碼結(jié)合，以不同顏色顯示不同施工狀態(tài)。

圖5 支座、支座墊石、擋塊深化設(shè)計

圖6 場站設(shè)計流程

圖7 臺座施工狀態(tài)顏色顯示

圖8 管理平臺工作流程

安裝梁板養(yǎng)護棚，養(yǎng)護期間將其扣放在梁板上方，防止水分蒸發(fā)保持梁板濕潤。養(yǎng)護期間通過手機APP遙控管理平臺及噴淋實際操作界面控制噴淋開關(guān)，雙重保護，全面覆蓋，可控制各個預(yù)制臺座下的噴淋開關(guān)，通過任意養(yǎng)護時間設(shè)定，實現(xiàn)遠(yuǎn)距離養(yǎng)護時間精準(zhǔn)把控，大大節(jié)省時間成本。

圖9 梁板智能化養(yǎng)護

引進套絲機器人，根據(jù)云平臺臺座空閑情況，智能化鋼筋下料，提高工作效率，以智能化生產(chǎn)代替部分勞動力。最終完成成品加工，進行下一步工序。由參數(shù)化輸入，到自動加工生產(chǎn)，全過程智能化管理。

圖10 鋼筋套絲智能化生產(chǎn)線

3.6 BIM+720云技術(shù)

通過手機掃碼功能，三維可視化進行外觀體驗及施工交底，并進行云端漫游，高效快捷。

圖11 720云端展示

3.7 BIM+VR體驗

圖13 BIM+無人機+GIS應(yīng)用流程

圖12 BIM+VR體驗

項目建設(shè)VR體驗館，本著返璞歸真、突出核心價值的原則，以公司技術(shù)中心為依托，深入進行VR第一人稱開發(fā)，初步探索完成道路虛擬乘車體驗?zāi)K和橋梁構(gòu)件爆炸效果模塊，應(yīng)用效果較好。根據(jù)項目人員需求，將繼續(xù)進行深入開發(fā)應(yīng)用，并將成果應(yīng)用在全公司進行推廣。

3.8 BIM+無人機+GIS技術(shù)

利用無人機可快速獲得地表數(shù)據(jù)和建模，利用專業(yè)軟件即可轉(zhuǎn)化成符合圖紙坐標(biāo)系的三維模型。在以下幾方面將發(fā)揮重要作用：

(1)快速獲取原地面數(shù)據(jù)，優(yōu)化圖紙中圓管涵、蓋板涵； 快速統(tǒng)計紅線內(nèi)拆遷地上物數(shù)量。

(2)優(yōu)化施工總平面布置，特別是沿線便道選擇和場站建設(shè)位置選擇。

(3)利用前后兩次航拍，即可快速計算出實際施工工程量，與計劃工程量對比即可分析出哪里滯后，及時進行預(yù)警。

(4)快速查找出現(xiàn)場施工的平面位置是否與設(shè)計相符。

3.9 BIM+協(xié)同管理平臺

運用BIM協(xié)同管理平臺Web端，項目部進行數(shù)據(jù)錄入、日常維護，在使用過程中及時反饋問題、提供建議，使系統(tǒng)不斷完善，實現(xiàn)對施工、安全、質(zhì)量、進度等的全方位管理。

圖14 管理平臺Web端展示

圖15 管理平臺GIS信息

運用BIM協(xié)同管理平臺手機App端，項目部人員在現(xiàn)場就能進行數(shù)據(jù)錄入，在使用過程中更加方便、快捷、高效。

圖16 管理平臺App端展示

4 總結(jié)

本項目以基于BIM技術(shù)的項目管理和基于BIM+的高效化科技引領(lǐng)平臺為技術(shù)方向，在經(jīng)營與管理方面，無論從基礎(chǔ)、導(dǎo)向、應(yīng)用，還是創(chuàng)新、創(chuàng)效、增值方面，都得到了較大的成效，邁上了更高的臺階。

4.1 創(chuàng)新點

(1)京滬高速改擴建項目作為交通部全國首批五個公路工程BIM應(yīng)用示范項目之一，在BIM+物聯(lián)網(wǎng)智慧梁場管理平臺應(yīng)用中，做到梁場智能化生產(chǎn)。梁場從選址至建設(shè)完成，從始至終，應(yīng)用BIM技術(shù)正向設(shè)計。在梁場生產(chǎn)過程中，以智能化為導(dǎo)向，搭建起梁場制、存梁信息化集成管控平臺，指導(dǎo)項目生產(chǎn)。

(2)BIM+VR深入應(yīng)用，在安全體驗?zāi)K的基礎(chǔ)上，自主開發(fā)虛擬乘車體驗?zāi)K與橋梁構(gòu)件爆炸效果模塊，實現(xiàn)了體驗的安全性、多元性。同時，也將在全公司進行推廣應(yīng)用。

(3)運用BIM+無人機+GIS技術(shù)，解決現(xiàn)場征拆、便道規(guī)劃、工程量計算等問題，提升了空間綜合分析能力，為項目前期規(guī)劃奠定基礎(chǔ)。

(4)多端運用BIM協(xié)同管理平臺，實現(xiàn)對高速公路改擴建工程信息化探索，為后續(xù)公路改擴建工程提供可借鑒平臺和實踐經(jīng)驗。

4.2 經(jīng)驗教訓(xùn)

(1)本項目為高速公路改擴建工程，涉及相關(guān)BIM協(xié)同管理平臺數(shù)量較少，只能在使用過程中及時反饋問題、提供建議，使系統(tǒng)不斷完善，最終形成一套成熟的管理平臺。

(2)BIM標(biāo)準(zhǔn)體系尚未健全，需要結(jié)合其他行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，慢慢摸索基于高速公路改擴建的BIM標(biāo)準(zhǔn)體系。

(3)工欲善其事，必先利其器。掌握高速公路改擴建工程施工特點，為BIM技術(shù)深入開展保駕護航。