BIM技術(shù)在廣州明珠灣大橋施工全過(guò)程中的深度應(yīng)用

陳美宇

（中鐵建大橋工程局集團(tuán)南方工程有限公司，廣東 廣州511458）

BIM即建筑信息模型技術(shù)，是目前建筑領(lǐng)域新型的輔助工具，隨著B(niǎo)IM技術(shù)在工程中的廣泛應(yīng)用，越來(lái)越多的施工、管理者認(rèn)識(shí)到BIM技術(shù)在施工管理方面的積極作用。它不僅僅是BIM模型的應(yīng)用，更重要的是在施工全過(guò)程中的管理[1]作用，即以BIM模型作為載體，整合模型中的數(shù)據(jù)[2]和內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工管理全過(guò)程進(jìn)度、質(zhì)量、成本、風(fēng)險(xiǎn)和信息等高質(zhì)量管理，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

1 工程概況

明珠灣大橋是廣東自貿(mào)區(qū)南沙片區(qū)、廣州城市副中心南沙區(qū)建設(shè)發(fā)展的重要跨江通道。

主線全長(zhǎng)約9.1 km，包含鐵路隧道1座、道路工程4.248 km、跨河涌中橋3座、主橋2.64 km、超級(jí)堤工程1.32 km、主線長(zhǎng)599 m立交高架橋1座、200 m棚洞及160 m明挖隧道。

本工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜、型式多，傳統(tǒng)情況下技術(shù)人員只能在二維圖紙基礎(chǔ)上想象工程結(jié)構(gòu)的三維樣式，借助BIM技術(shù)能更好地進(jìn)行立體化呈現(xiàn)，掌握設(shè)計(jì)意圖、制定最優(yōu)方案，并指導(dǎo)施工?！爸悄芙ㄔ臁⒅腔酃さ亍睘楫?dāng)前行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，加之該橋建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)高、過(guò)程管理嚴(yán)，可應(yīng)用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)可視化、精細(xì)化管理。

2 BIM技術(shù)應(yīng)用與實(shí)施

2.1 前期策劃

通過(guò)地形圖視域范圍內(nèi)的三維變化分析，如高程分析、坡度分析、流域分析，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目與環(huán)境的協(xié)調(diào)一致，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行BIM設(shè)計(jì)和應(yīng)用，直觀了解本項(xiàng)目工程與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地形地貌、建筑物等內(nèi)容的位置關(guān)系情況，如圖1所示，便于直觀展示現(xiàn)場(chǎng)情況并對(duì)臨建設(shè)施布置及施工方案優(yōu)化等。

圖1 BIM+GIS全景模型

2.2 設(shè)計(jì)階段

通過(guò)BIM模型對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行精細(xì)模擬，并對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行方案比選及漫游展示，實(shí)現(xiàn)概念設(shè)計(jì)和方案優(yōu)化，為賦予結(jié)構(gòu)屬性，對(duì)如圖2所示的工程模型驗(yàn)收規(guī)劃的分部分項(xiàng)工程進(jìn)行劃分，并將其對(duì)應(yīng)編碼，為后期施工模擬等基于BIM模型的應(yīng)用做準(zhǔn)備。

圖2 明珠灣大橋主橋及水中引橋鋼梁BIM模型

利用BIM模型進(jìn)行空間碰撞[3]及凈高檢查，提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)圖紙中存在的碰撞沖突等問(wèn)題如圖3所示，及時(shí)反饋進(jìn)行各專業(yè)間綜合協(xié)調(diào)優(yōu)化如圖4所示，減少后期現(xiàn)場(chǎng)施工因設(shè)計(jì)問(wèn)題帶來(lái)的返工、停工現(xiàn)象，提高了施工質(zhì)量[4]和施工效率，節(jié)約大量施工和管理成本，確保施工工期不被延誤，為現(xiàn)場(chǎng)施工及管理打好堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

圖3 BIM模型碰撞問(wèn)題

圖4 BIM模型碰撞問(wèn)題調(diào)整后

2.3 施工階段

BIM模型結(jié)合工程項(xiàng)目進(jìn)度文件，按月、周、天直觀地動(dòng)態(tài)模擬整個(gè)工程施工形象進(jìn)度計(jì)劃，在制作的BIM系統(tǒng)施工進(jìn)度管理[5]中實(shí)時(shí)錄入實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度數(shù)據(jù)、情況等信息，通過(guò)系統(tǒng)對(duì)比分析，掌握項(xiàng)目的實(shí)時(shí)施工進(jìn)度情況。

根據(jù)技術(shù)人員提前制定的施工方案等文本資料，構(gòu)建施工全過(guò)程演示模擬，即現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境、工程實(shí)體、施工方法和順序、機(jī)械運(yùn)行方式、施工所需臨時(shí)及永久設(shè)施位置等內(nèi)容。結(jié)合施工工藝流程，進(jìn)行模型施工模擬。施工管理人員可以通過(guò)方案模擬動(dòng)畫(huà)來(lái)充分理解施工方案的具體實(shí)施步驟與要點(diǎn)，起到指導(dǎo)施工的作用。

利用BIM技術(shù)建立三維模型與數(shù)據(jù)庫(kù)高度關(guān)聯(lián)，遵循面向?qū)ο蟮膮?shù)化建模方法，利用模型的參數(shù)化特點(diǎn)，對(duì)構(gòu)件的工程信息進(jìn)行篩選并進(jìn)行工程量統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)即時(shí)算量完成或修改，大幅減少了變更算量的響應(yīng)時(shí)間，提高了工程算量效率以及材料管控的水平。

明珠灣大橋全橋鋼梁體量大，全橋?yàn)槿麒旖Y(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，形式新穎，利用BIM施工模型進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，經(jīng)過(guò)工藝余量添加系統(tǒng)對(duì)各類鋼板進(jìn)行余量添加，并通過(guò)與高性能優(yōu)化套料軟件的集成應(yīng)用，優(yōu)化套料排版，將模型數(shù)據(jù)的套料結(jié)果，驅(qū)動(dòng)工廠數(shù)控設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)從三維設(shè)計(jì)到制造的一體化。再結(jié)合施工管理云平臺(tái)的智能制造模塊，對(duì)整個(gè)項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)的海量構(gòu)件進(jìn)行特殊關(guān)聯(lián)，并通過(guò)預(yù)設(shè)計(jì)的生產(chǎn)準(zhǔn)備、開(kāi)始生產(chǎn)、板單元生產(chǎn)完成、總裝完成和吊裝完成5個(gè)步驟對(duì)應(yīng)的5種顏色對(duì)整體項(xiàng)目進(jìn)行分別顯示，直觀體現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的進(jìn)度及全過(guò)程變化。通過(guò)利用BIM生產(chǎn)制造一體化達(dá)到提高材料利用率、減少庫(kù)存積壓與提高管理水平的目的。

結(jié)合BIM模型的特點(diǎn)和三維渲染技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)場(chǎng)景和項(xiàng)目主體模型進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)漫游，沉浸式地體驗(yàn)項(xiàng)目主體工程細(xì)節(jié)。

2.4 運(yùn)維管理

定制開(kāi)發(fā)項(xiàng)目施工BIM管理平臺(tái)，將設(shè)計(jì)信息、施工信息和運(yùn)維信息通過(guò)唯一工程編碼進(jìn)行層級(jí)管理，并結(jié)合云計(jì)算與可視化技術(shù)、超計(jì)算輕量化技術(shù)，針對(duì)施工過(guò)程中的成長(zhǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行單元化管理，幫助項(xiàng)目施工人員以最直觀的角度管理項(xiàng)目中的最小單元，讓項(xiàng)目管理者掌握項(xiàng)目整體情況，達(dá)到提質(zhì)增效的目的。

對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行質(zhì)量、進(jìn)度的精細(xì)化管理，通過(guò)對(duì)平臺(tái)項(xiàng)目工程樹(shù)節(jié)點(diǎn)的選擇，對(duì)工程節(jié)點(diǎn)發(fā)起工序卡控審批流程，對(duì)工序過(guò)程涉及的所有信息留痕，如責(zé)任人、時(shí)間和現(xiàn)場(chǎng)影像信息等，同步生成并反映到模型中，提升施工質(zhì)量。

通過(guò)平臺(tái)中現(xiàn)場(chǎng)施工人員作業(yè)的數(shù)據(jù)記錄分析，系統(tǒng)將數(shù)據(jù)與關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)模型進(jìn)行一一匹配判定，形成即時(shí)的施工進(jìn)度可視化數(shù)據(jù)，對(duì)項(xiàng)目施工進(jìn)度精確掌控。在BIM模型中以5種不同的顏色直觀表示未開(kāi)工、滯后開(kāi)工、施工中、滯后完工和已完工狀態(tài)，同時(shí)結(jié)合進(jìn)度臺(tái)帳和預(yù)警提醒功能，有效幫助施工管理人員把握施工進(jìn)度情況，及時(shí)處理滯后進(jìn)度工程節(jié)點(diǎn)，提高施工管理水平。

通過(guò)預(yù)設(shè)在關(guān)鍵位置的視頻監(jiān)控，施工管理人員可以隨時(shí)隨地查看項(xiàng)目實(shí)際位置真實(shí)施工情況，結(jié)合平臺(tái)實(shí)時(shí)進(jìn)度模型，有效提供對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)人員的管控和調(diào)度。

同步開(kāi)發(fā)跨平臺(tái)登錄接口，利用微信公眾號(hào)的便捷特性與其集成，便于BIM技術(shù)應(yīng)用各參與人員隨時(shí)隨地通過(guò)各種途徑訪問(wèn)和管理BIM管理平臺(tái)。

3 效益分析

通過(guò)BIM技術(shù)與管理平臺(tái)的協(xié)同工作，提前發(fā)現(xiàn)并解決了設(shè)計(jì)過(guò)程中的疏漏，減少現(xiàn)場(chǎng)返工、停工等工期延誤情況發(fā)生，節(jié)約了大量施工和管理成本；為采購(gòu)等工作提供依據(jù)，減少了材料浪費(fèi)；提高了參建各方工作效率，節(jié)約了工程建設(shè)協(xié)調(diào)時(shí)間；BIM管理平臺(tái)的應(yīng)用建立起項(xiàng)目各參建方協(xié)同管理體系，充分體現(xiàn)全員參與的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)信息共享與項(xiàng)目建設(shè)全程實(shí)時(shí)把控新局面。

4 結(jié)束語(yǔ)

BIM技術(shù)在施工管理中的深度應(yīng)用，成功解決了溝通效率低、信息不通暢的問(wèn)題，極大地提高了工作效率和施工質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化、可視化建設(shè)管理，突破“BIM+互聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)在復(fù)雜橋梁等工程應(yīng)用中的技術(shù)瓶頸，同時(shí)也為BIM技術(shù)的應(yīng)用與推廣創(chuàng)造了價(jià)值。