BIM 技術(shù)在團(tuán)結(jié)島水環(huán)境整治工程中的應(yīng)用

李玉龍，尹 航

（1.中交上海航道局有限公司，上海 200002；2.上海交通建設(shè)總承包有限公司，上海 200136）

引 言

近年來，在國家和各地政府以及行業(yè)發(fā)展推動下，BIM 技術(shù)在工程建設(shè)領(lǐng)域迅速推廣應(yīng)用。尤其是在房建、鐵路、市政等行業(yè)發(fā)展迅猛，技術(shù)及人才已相對成熟。另外隨著智能設(shè)備的快速發(fā)展，VR技術(shù)、AR 技術(shù)以及傾斜攝影技術(shù)也為工程建設(shè)提供了眾多的管理工具和管理手段，提高了工程管理效率和信息化管理水平。本文以BIM 技術(shù)在團(tuán)結(jié)島水環(huán)境整治項(xiàng)目南河暢通工程的應(yīng)用為案列，總結(jié)出不同BIM 技術(shù)應(yīng)用點(diǎn)和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)及價(jià)值。

1 工程概況

團(tuán)結(jié)島水環(huán)境整治項(xiàng)目南河暢通工程位于成都新津縣南河片區(qū)團(tuán)結(jié)島，是一座市政公路橋梁。橋梁總長427 m，由主橋（飛雁式異型拱橋）和引橋組成，主線橋跨徑布置：岸上段引橋40 m+飛雁式異型拱橋 35+95+95+35=260 m+陸上段引橋3×40=120 m，引橋總寬29.5 m，分為左右兩幅橋，主橋總寬39.5 m，為整幅橋（見圖1）。

圖1 橋梁立面

2 BIM 在施工階段的應(yīng)用

BIM 技術(shù)在團(tuán)結(jié)島水環(huán)境整治項(xiàng)目南河暢通工程的應(yīng)用點(diǎn)，其內(nèi)容與重點(diǎn)隨工程推進(jìn)在不斷變化，可總結(jié)提煉出以下幾點(diǎn)。

2.1 施工方案與總平面布置比選

1）施工方案編制

施工方案編制中，經(jīng)常會遇到想要表達(dá)的意思不能充分用二維圖和文字表達(dá)的情況，BIM 技術(shù)可以應(yīng)用三維模型對二維表達(dá)不清的問題充分展示。在施工方案編寫過程中應(yīng)用三維模型表現(xiàn)出原來二維圖紙所表現(xiàn)的圖例，對其中的關(guān)鍵步驟或者部位詳細(xì)表現(xiàn)出三維結(jié)構(gòu)，有助于應(yīng)用方案人員對方案的準(zhǔn)確理解，提高施工管理水平和效率。

圖2 原方案中腳手架二維表達(dá)方式

圖3 腳手架三維表達(dá)方式

2）總平面布置比選

施工總平面布置為工程材料的運(yùn)輸、材料存放、機(jī)械布置、施工區(qū)域劃分以及臨時(shí)設(shè)施等提供合理的安排方式，通過合理布置提高工作效率，減少工序交叉，盡量減少施工用地，節(jié)省場內(nèi)搬運(yùn)成本，有利于生產(chǎn)、安全防火和環(huán)境保護(hù)、便于生活等，對工程的工期和成本控制來說極其重要。

傳統(tǒng)的平面布置利用二維圖紙通過管理人員的判斷去劃分，不夠直觀形象，且在施工中容易產(chǎn)生新的問題，導(dǎo)致工期和成本的增加。應(yīng)用三維模型進(jìn)行臨建布置比選還可以充分發(fā)揮出BIM 軟件工程量統(tǒng)計(jì)的優(yōu)勢，不同的布置方式產(chǎn)生的工程量不同，據(jù)此可以比較臨近的成本，進(jìn)一步加強(qiáng)成本控制。采用三維可視化三維模型，對關(guān)鍵工序進(jìn)行施工模擬，進(jìn)行工程施工流程的預(yù)先仿真建造，來論證施工的可行性，確保施工過程中的可靠性和準(zhǔn)確性。可以讓施工人員更容易理解施工節(jié)點(diǎn)做法，有利于確保工程質(zhì)量。

以臨建建設(shè)方案為例，根據(jù)現(xiàn)場地形及鄰近設(shè)施大小需要，應(yīng)用模型進(jìn)行現(xiàn)場布置比選，如圖4所示?？紤]到現(xiàn)場地形影響以及場地整平的工程量大小，在滿足整體場地各功能區(qū)使用要求的情況下，經(jīng)過1:1 模型在可布置臨建范圍內(nèi)的布置安排，通過比選布置的合理性和經(jīng)濟(jì)性，選擇最終布置方案。

2.2 傾斜攝影技術(shù)應(yīng)用

傾斜攝影測量技術(shù)是國際測繪遙感領(lǐng)域近年發(fā)展起來的一項(xiàng)高新技術(shù)，通過對現(xiàn)場實(shí)際數(shù)據(jù)的采集和處理直觀地反映地物的外觀、位置、高度等屬性，為真實(shí)效果和測繪精度提供保證。

在本工程中，主要將傾斜攝影測量的模型與BIM 模型相結(jié)合，應(yīng)用實(shí)景建模技術(shù)對現(xiàn)場情況真實(shí)還原，生成的地形模型后期加入工程模型，管理人員可以從任意角度審視工程區(qū)域的真實(shí)情況并做相應(yīng)的測量，整體布置施工場地功能分區(qū)以及工作面安排。同時(shí)傾斜攝影技術(shù)能夠更加全面的查看工程的外部施工條件，充分了解影響工程施工的關(guān)鍵因素，進(jìn)而優(yōu)化施工組織方案和總平面布置，為工程推進(jìn)提供更有利的決策輔助。

圖5 傾斜模型真實(shí)效果與模型線面情況

2.3 VR 技術(shù)應(yīng)用

BIM 技術(shù)結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)對施工現(xiàn)場及完工建筑物進(jìn)行360°的實(shí)景觀察，并利用控制器通過不同視角觀察施工現(xiàn)場。開發(fā)人員充分利用VR 技術(shù)特點(diǎn)，并與BIM 理念深度結(jié)合，真實(shí)還原工程結(jié)構(gòu)及周邊地形的實(shí)際情況，為項(xiàng)目管理人員量身定制以虛擬建造、工序模擬、VR 漫游為切入點(diǎn)的專項(xiàng)軟件，輔助進(jìn)行工序優(yōu)化比選、關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)查看、構(gòu)件結(jié)構(gòu)與信息查詢，提供解決項(xiàng)目管理難點(diǎn)，提升施工管理人員對工序的掌握和控制。

圖6 模型拼裝模擬環(huán)境及施工構(gòu)件模擬安裝界面

2.4 工程漫游與施工技術(shù)安全交底

虛擬仿真漫游的主要目的是利用BIM 軟件模擬建筑物的三維空間關(guān)系和場景，通過漫游、動畫和VR 等形式提供身臨其境的視覺、空間感受，有助于相關(guān)人員在方案比選階段進(jìn)行方案預(yù)覽和對比。在方案編寫階段檢查施工場地及相關(guān)施工設(shè)施設(shè)備布置的匹配性、可行性、美觀性以及合理性，以便于進(jìn)一步分析、優(yōu)化空間布局等。減少由于事先規(guī)劃不周全而造成的損失，有利于設(shè)計(jì)管理人員對方案進(jìn)行輔助評審，促進(jìn)場地布置的規(guī)劃、設(shè)計(jì)與管理。

圖7 工程漫游

施工技術(shù)與安全交底采用傳統(tǒng)交底方案與BIM 技術(shù)相結(jié)合的方式進(jìn)行，主要運(yùn)用三維動畫模擬施工工藝，在動畫中加入各施工要點(diǎn)以及注意事項(xiàng)，在各級施工交底過程中技術(shù)管理人員可以應(yīng)用交底動畫形象地為各位參建人員進(jìn)行技術(shù)交底和安全交底。能夠?qū)崿F(xiàn)從多個(gè)角度和方位進(jìn)行全面解析技術(shù)和安全難度以及重點(diǎn)，較單純以紙質(zhì)文檔和口述交底效果要好。

圖8 應(yīng)用三維動畫技術(shù)交底

2.5 文明工地標(biāo)準(zhǔn)化布置

BIM 技術(shù)可以將這些標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容建成構(gòu)件，形成對應(yīng)的族庫，在具體項(xiàng)目的BIM 模型中添加和布置，方便項(xiàng)目部快速布置文明工地相關(guān)內(nèi)容，提前了解布置后的視覺效果，并對布置位置和方案進(jìn)行選定。對形象標(biāo)識規(guī)范化，從文化形象開始，將標(biāo)準(zhǔn)化理念貫穿項(xiàng)目管理全過程，力求將每一個(gè)項(xiàng)目打造成為企業(yè)形象的最佳展示窗口。

為了進(jìn)一步加強(qiáng)施工企業(yè)的施工現(xiàn)場管理，提升公司項(xiàng)目現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)化水平，有效地促進(jìn)公司各項(xiàng)基礎(chǔ)管理，樹立良好的企業(yè)文化形象，各項(xiàng)目部根據(jù)公司下發(fā)的文明標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)規(guī)定，實(shí)行文明工地標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)。

2.6 項(xiàng)目管理平臺應(yīng)用

目前已開發(fā)了基于BIM 的施工項(xiàng)目管理平臺（見圖10），該平臺已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了進(jìn)度、質(zhì)量、材料、成本、產(chǎn)值、文檔等功能在本項(xiàng)目中進(jìn)行測試應(yīng)用，并廣泛收集了反饋信息，正逐步將上述模板功能完善。

圖10 施工項(xiàng)目管理平臺

1）進(jìn)度管理：通過多協(xié)同管理平臺直接編制進(jìn)度計(jì)劃，將進(jìn)度計(jì)劃中的施工任務(wù)附加給模型中的構(gòu)件進(jìn)行施工模擬，清晰直觀地了解各時(shí)間節(jié)點(diǎn)需要完成的工程量。該功能可對每一分項(xiàng)、分部或單位工程進(jìn)行單獨(dú)的進(jìn)度管理，也可以對整個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)度進(jìn)行管理。還能實(shí)現(xiàn)實(shí)際進(jìn)度和計(jì)劃進(jìn)度對比，存在偏差的，對偏差進(jìn)行報(bào)警，方便管理人員有針對的采取切實(shí)可行的糾偏措施。平臺在將人機(jī)料消耗量融合了工作面工作效率給施工任務(wù)，將實(shí)際施工進(jìn)度和實(shí)際發(fā)生的資源消耗進(jìn)行比對，輔以自動計(jì)算的工作面實(shí)際效率快速判斷施工任務(wù)是否正常。

2）質(zhì)量管理：在質(zhì)量管理功能模塊實(shí)現(xiàn)質(zhì)量驗(yàn)收與構(gòu)建關(guān)聯(lián)，且實(shí)現(xiàn)上傳、查看、導(dǎo)出、檢索等實(shí)用功能。平臺允許使用者在工程劃分掛載表單，如各種報(bào)驗(yàn)單等，平臺將對驗(yàn)收與非驗(yàn)收的模型部分加以區(qū)分，提醒應(yīng)用人員及時(shí)完成驗(yàn)收任務(wù)。

3）材料管理：在材料管理部分將具備材料總額、材料進(jìn)場計(jì)劃編制、入庫臺賬、檢測、材料出庫管理、材料二次加工等實(shí)用功能。另外，平臺按項(xiàng)目部材料管理人員制定的規(guī)則，按時(shí)對比材料進(jìn)場計(jì)劃、已進(jìn)場數(shù)量和倉庫庫存情況，并在現(xiàn)有材料數(shù)量與計(jì)劃進(jìn)場數(shù)量的偏差超過警戒閾值時(shí)，向相關(guān)管理人員發(fā)出警示信息。

3 結(jié) 語

本文從團(tuán)結(jié)島水環(huán)境整治項(xiàng)目南河暢通工程項(xiàng)目的BIM 應(yīng)用入手，形成了施工方案與總平面布置比選、傾斜攝影、VR 以及工程漫游技術(shù)應(yīng)用，文明工地標(biāo)準(zhǔn)化布置、項(xiàng)目管理平臺等應(yīng)用點(diǎn)，可供眾多企業(yè)在類似項(xiàng)目中參考。

從以上BIM 技術(shù)在白鶴大橋中的實(shí)際應(yīng)用，可以看到BIM 技術(shù)為項(xiàng)目管理提供先進(jìn)和高效的管理方式，該技術(shù)將會在越來越多的工程建設(shè)領(lǐng)域發(fā)揮更大作用。同時(shí)通過本文的探討，可以看出BIM技術(shù)給橋梁建設(shè)帶來了新的變革模式，時(shí)代在不斷地改變，我國基建行業(yè)也隨著科技的潮流不斷前進(jìn)，作為基建中重要的一環(huán)——橋梁，不能夠一直墨守成規(guī)，應(yīng)該勇于探索BIM 技術(shù)的具體應(yīng)用，充分享受BIM 給橋梁建設(shè)帶來的生產(chǎn)效率提高、經(jīng)濟(jì)效益提高等好處，以更加科學(xué)、高效的建設(shè)創(chuàng)新模式為中國橋梁事業(yè)再攀高峰。