BIM 技術(shù)在無岳高速公路項目管理中的應(yīng)用研究

龍一超LONG Yi-chao

（保利長大工程有限公司，廣州 511431）

0 引言

工程項目建設(shè)具有明顯的動態(tài)變化特征，對項目管理中的安全、質(zhì)量、進(jìn)度和成本要求較高[1]。目前施工管理主要通過圖紙和規(guī)范及指導(dǎo)書進(jìn)行，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，項目開始成立信息化管理部門，以BIM 應(yīng)用平臺為管理載體，將BIM 模型與信息化管理緊密結(jié)合起來，不僅實現(xiàn)了施工管理過程中的三維可視化、信息化、精細(xì)化的綜合管理，還打通了各個業(yè)務(wù)之間、各個參與部門之間的數(shù)據(jù)聯(lián)系，解決數(shù)據(jù)孤島，搭建“數(shù)字工地”[2]。同時，通過簡便的操作界面，易于使用人員快速接受和現(xiàn)場操作。

項目施工管理過程中，已將傳統(tǒng)的項目管理模式逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐訠IM 平臺為載體、采用基于BIM 技術(shù)及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相融合的施工管理模式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)集成，進(jìn)度、安全、質(zhì)量等信息共享以及施工全程可視化跟蹤模擬，從而項目整體管理水平得以提升[3]。

1 BIM 總體構(gòu)架思路

1.1 業(yè)務(wù)管理數(shù)字化

把建設(shè)過程的業(yè)務(wù)管理全部采用數(shù)字化的表達(dá)信息，實現(xiàn)建設(shè)過程的信息化管理。在時間維度上，將項目的策劃、施工等控制管理過程綜合起來，形成高效、集約的管理過程；在空間維度上，將項目管理的各項職能，如進(jìn)度管理、質(zhì)量管理、安全管理、信息管理等綜合起來，形成便捷、一目了然的有機(jī)整體，實現(xiàn)業(yè)務(wù)管理數(shù)字化，對工作效率、資源等各方面有廣闊的優(yōu)化空間，進(jìn)而推動著工程項目管理水平的不斷提高。

1.2 信息展現(xiàn)可視化

將傳統(tǒng)的平面的信息管理模式以三維模型為載體，基于對信息分析結(jié)果的呈現(xiàn)實現(xiàn)可視化管理。通過對建筑施工過程中的物料、空間布局信息的搜集、整合，并將其滲透到策劃、施工、采購、質(zhì)量、安全、進(jìn)度等各個環(huán)節(jié)，進(jìn)而實現(xiàn)管理上的透明化與可視化，也正是基于這種優(yōu)勢性，施工管理的可視化模式已經(jīng)成為必然趨勢。

1.3 過程控制自動化

通過對施工過程中各類數(shù)據(jù)資源的采集、整合、分析和自動化處理實現(xiàn)過程中的智能化管理，極大的提高施工效率與施工安全性。可以通過手機(jī)APP 操作界面，輕松收集和歸集。通過對歷史項目數(shù)據(jù)的積累及現(xiàn)行項目數(shù)據(jù)與大數(shù)據(jù)技術(shù)融合，將海量的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行技術(shù)的匯總、分析和處理后，提供精細(xì)化、合理的施工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1.4 推動標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、精細(xì)化的管理體系

BIM 技術(shù)的本質(zhì)是以信息化為驅(qū)動，在建設(shè)BIM 體系的過程中就必須要求管理體系的標(biāo)準(zhǔn)化，同時結(jié)合規(guī)范化的措施和落實精細(xì)化的管理要求，可以更加有效地通過信息管理手段進(jìn)行體現(xiàn)。

2 BIM 應(yīng)用情況

2.1 工程概況

安徽無岳高速公路標(biāo)段路線全長約8km，橋梁1744m/6 座。BIM 技術(shù)主要應(yīng)用于本項目橋梁工程，尤其是鋼板組合梁以及項目信息化管理系統(tǒng)中。

2.2 全員參與，建立起項目的高效協(xié)同

通過BIM 技術(shù)以三維模型為基礎(chǔ)，以協(xié)同管理為手段在施工過程的管理中建立起了全員參與的協(xié)同管理體系，實現(xiàn)了整個項目信息有效共享，按照不同的權(quán)限、角色、建立起職責(zé)履行清單，見圖1。

圖1 管理流程體系

2.3 BIM 可視化管理

2.3.1 三維模型精細(xì)呈現(xiàn)設(shè)計細(xì)節(jié)

通過三維建模首先使得工程技術(shù)人員在施工前更加深刻得理解工程內(nèi)容，同時通過三維模型進(jìn)行技術(shù)交流和探討，便于工程技術(shù)人員直觀掌握了解設(shè)計意圖，見圖2。

圖2 鋼板組合梁結(jié)構(gòu)三維模型

2.3.2 基于BIM 平臺全面整合設(shè)計的各項信息與參數(shù)

基于BIM 模型的成果和設(shè)計數(shù)據(jù)，通過管理平臺，全面地整合各項數(shù)據(jù)，每個結(jié)構(gòu)物之間的關(guān)系、鋼板組合梁各部件之間的連接等各種場景的信息得以更加清晰逼真的形式體現(xiàn)工程實景，同時通過三維的展示方式，可以任意角度查看，實現(xiàn)參與各方更加直觀地宏觀掌握工程場景，在主體模型與既有地形模型相結(jié)合后，極大的方便了施工方案的制定和審核。

2.3.3 可視化交底，更加有利于信息的傳遞與溝通

基于BIM 模型成果可以快速地構(gòu)建技術(shù)交底的視頻與動畫，通過三維動畫視頻的制作，可實現(xiàn)工藝流程的三維交底，讓交底技術(shù)成為真正看得見、看得懂、記得住的施工技術(shù)，即便是從未接觸過的新員工們都能夠?qū)φ麄€施工流程、技術(shù)要點和施工注意事項一目了然[4]。

2.3.4 查漏補(bǔ)缺，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計圖紙與實際施工間沖突

提前模擬施工現(xiàn)場，有效發(fā)現(xiàn)設(shè)計與施工過程之間存在問題，并在方案編制階段采取有效措施予以解決，以確保施工進(jìn)度和安全。

3 BIM 應(yīng)用案例

如鋼板組合梁鋼梁安裝時項目衙前河大橋小曲率半徑鋼梁安裝問題等，解決方案如下：

①衙前河大橋，曲線半徑1100m。根據(jù)設(shè)計要求，鋼梁制作時，主梁腹板必須跟隨曲線半徑制作成弧形，不得“以直代曲”?；⌒武摿簩嶋H喂梁過程中，通過架橋機(jī)后支腿和前中支腿時兩側(cè)空間狹小，為本項目施工難點，采用BIM 模擬小曲率半徑橋梁鋼梁安裝存在的安全性問題，大橋鋼梁安裝模型見圖3。

圖3 曲線半徑1100m 橋梁41m 鋼梁安裝模型

②大橋設(shè)計為（3×40m+3×40m+3×40m）跨徑組合，設(shè)計鋼梁最長節(jié)段長度41m。根據(jù)曲率半徑計算41m 長鋼梁的弧度較直線鋼梁跨中翼緣外擴(kuò)最大19cm，鋼梁最寬處7.85m，平行喂梁所需橫向?qū)挾?.04m。

③架橋機(jī)設(shè)計前中支腿凈空8.15m，當(dāng)鋼梁跨中通過架橋機(jī)前中支腿時，外緣一側(cè)間距最小為（8.15-8.04）÷2=5.5cm。根據(jù)理論計算，曲線鋼梁可順利通過架橋機(jī)前中支腿，但實際施工過程中，仍存在碰撞風(fēng)險，見圖4。

圖4 曲線半徑1100m 橋梁41m 鋼梁安裝存在碰撞風(fēng)險

④針對曲線鋼梁安裝施工，擬采取以下措施避免發(fā)生碰撞：

鋼梁前移時，安排1 名總指揮，4 名觀測人員，攜帶對講機(jī)時時觀測，發(fā)現(xiàn)異常，立即停止前移作業(yè)。4 名觀測人員在架橋機(jī)前后每個支腿各分配1 人，以便全方位無死角觀測。

在鋼梁最外緣端頭四個角以及兩側(cè)跨中處采用醒目標(biāo)識進(jìn)行標(biāo)記（可用小紅旗），易于觀測。

若前移過程中發(fā)現(xiàn)鋼梁或吊具與支腿之間凈距較小時：立即停止鋼梁前移作業(yè)—鎖定天車縱移—采用前后兩臺天車同時橫移的方式調(diào)整凈距，確保凈距≥10cm 后—鎖定天車橫移—再進(jìn)行鋼梁前移作業(yè)，直至鋼梁全部安全通過中支腿。

⑤端橫梁超寬沖突擬解決方案。

原設(shè)計端橫梁安裝時整體寬度為8.38m，外緣距離鋼梁腹板840mm。架橋機(jī)設(shè)計凈空8.5m，理論可通過，但曲線鋼梁無法通過架橋機(jī)中支腿進(jìn)行安裝。

發(fā)現(xiàn)問題后，項目立即上報業(yè)主和設(shè)計代表對端橫梁進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化后外緣距離鋼梁腹板495mm，鋼梁整體寬度調(diào)整為7.69m，可滿足鋼梁順利通過架橋機(jī)中支腿。

⑥每聯(lián)首跨鋼梁安裝與架橋機(jī)碰撞解決方案。

采用BIM 軟件模擬架橋機(jī)進(jìn)行鋼梁安裝，正常架梁時，架橋機(jī)前支腿橫梁高度約2.5m，存在鋼梁與架橋機(jī)前支腿橫梁碰撞風(fēng)險。

鋼梁前端與架橋機(jī)前支腿橫梁位置關(guān)系情況：正常架梁時，對于單孔40m 跨徑橋梁，鋼梁長度為41m。由于架橋機(jī)中支腿頂托高度約60cm，鋼梁梁底必須高于底托通行，而普通架橋機(jī)前支腿橫梁距離墩頂高度僅為2.5m，不能滿足鋼梁安裝要求。

⑦針對每聯(lián)第一跨鋼梁安裝施工，采取以下措施避免發(fā)生碰撞：

聯(lián)系架橋機(jī)廠家對架橋機(jī)前支腿設(shè)計橫梁下凈空進(jìn)行調(diào)整設(shè)計和驗算。

鋼梁最大梁高2.1m，剪力釘0.2m，支座系統(tǒng)0.155m。

理論需通行空間=2.1×2+0.2+0.155=4.555m＜5.8m，擬將架橋機(jī)前支腿橫梁凈空調(diào)整至5.8m。

4 項目管理信息系統(tǒng)中主要功能

4.1 構(gòu)件管理

根據(jù)規(guī)范對模型進(jìn)行的分部分項劃分后形成單獨的構(gòu)件，點擊結(jié)構(gòu)構(gòu)件可以在BIM 模型中定位并用顏色突出顯示該構(gòu)件，點擊BIM 模型構(gòu)件同樣可以在結(jié)構(gòu)中定位構(gòu)件，同時可查看構(gòu)件屬性、制作構(gòu)件視口、二維碼等。

4.2 二維碼管理

通過已施工結(jié)構(gòu)物，生成二維碼信息，通過手機(jī)“掃一掃”，即可顯示過程中原材料、設(shè)計參數(shù)和施工過程中存在的質(zhì)量、安全等問題，具有可追溯性。

4.3 設(shè)計管理

將施工文檔、施工圖紙納入BIM 平臺設(shè)計管理模塊，實現(xiàn)線上文件存檔，并且將各項平臺數(shù)據(jù)共享，隨時隨地可以通過手機(jī)APP 進(jìn)行查看。

4.4 質(zhì)量、安全管理

為項目工程問題、質(zhì)量問題、安全問題可應(yīng)用手機(jī)端BIM 應(yīng)用平臺隨時隨地進(jìn)行發(fā)布，圖文并茂，指定對應(yīng)管理人員進(jìn)行落實并整改回復(fù)。所發(fā)布問題和電腦PC 端同步，存在問題可關(guān)聯(lián)至模型，并留存問題記錄。現(xiàn)場施工員接收到問題，及時安排工班進(jìn)行整改，真正做到問題及時處理、一崗雙責(zé)，甚至一崗多責(zé)。

4.5 工程動態(tài)留痕

項目工程動態(tài)可應(yīng)用手機(jī)端BIM 應(yīng)用平臺隨時隨地進(jìn)行發(fā)布，圖文并茂，形成工程進(jìn)展、質(zhì)量、安全留痕等。

4.6 工序管理

物料追蹤模塊跟蹤項目工程實體進(jìn)展情況，現(xiàn)場技術(shù)員利用BIM 平臺對現(xiàn)場工程實體進(jìn)展情況進(jìn)行反饋，如：樁基開孔-樁基沖進(jìn)-樁基終孔-混凝土灌注-樁基檢測等狀態(tài)，對應(yīng)進(jìn)展情況關(guān)聯(lián)模型對應(yīng)結(jié)構(gòu)物，從而達(dá)到跟蹤工程實體進(jìn)展情況效果。

5 項目管理應(yīng)用特點

5.1 性能優(yōu)越、操作簡單

支持精細(xì)BIM 模型與實景模型，采用了可視化管理操作模式，增強(qiáng)了易用性。

5.2 業(yè)務(wù)專業(yè)、功能完整

涵蓋工序卡控、工序?qū)憣崱踩|(zhì)量進(jìn)度管理、二維碼物料跟蹤、現(xiàn)場管理、對比分析、智能預(yù)警等功能，加強(qiáng)了精細(xì)化、規(guī)范化的過程管理。

5.3 業(yè)務(wù)相互關(guān)聯(lián)、數(shù)據(jù)互聯(lián)互通

實現(xiàn)了各平臺的信息自動關(guān)聯(lián)，便于隨時隨地用不同方法查看各項信息，提高了工作效率。

5.4 現(xiàn)場采集、真實可靠

強(qiáng)化手機(jī)現(xiàn)場管理，實現(xiàn)了手機(jī)端現(xiàn)場信息查詢與調(diào)閱、現(xiàn)場任務(wù)處理、數(shù)據(jù)采集等功能，提高了數(shù)據(jù)采集效率和現(xiàn)場的信息溝通效率。

5.5 智能預(yù)警、輔助決策

通過對各指標(biāo)項的趨勢和規(guī)律的分析，動態(tài)預(yù)測指標(biāo)項的發(fā)展趨勢，提前發(fā)現(xiàn)可能異常的指標(biāo)，提供多維度的分析成果以輔助決策，向智慧建造邁進(jìn)。

6 結(jié)論

BIM 技術(shù)的應(yīng)用與實施極大地推動了工程信息化的進(jìn)程，將工程建設(shè)從機(jī)械化向信息化、智能化的腳步進(jìn)行邁進(jìn)，但是我們也深刻的感受到：

①首先，BIM 技術(shù)的應(yīng)用與實施由于缺乏統(tǒng)一的認(rèn)識和交付的標(biāo)準(zhǔn)，在建設(shè)過程中容易出現(xiàn)思想不統(tǒng)一，方向不明確，導(dǎo)致很多工作需要反復(fù)研究與驗證。

②其次，BIM 技術(shù)以三維圖形技術(shù)為基礎(chǔ)，特別是公路隧道線形和支護(hù)特點，要求場景大、路線長，圖形處理技術(shù)目前還存在一定的技術(shù)難度，高性能計算機(jī)的投入與大場景的支持都還有待科技發(fā)展以后去更加有效地提升用戶體驗。

③最后，BIM 技術(shù)的應(yīng)用落地需要投入大量的人力、物力、財力作為支撐，項目在推動BIM 技術(shù)應(yīng)用的同時應(yīng)充分考慮這部分費用。

本項目BIM 技術(shù)主要應(yīng)用于橋梁工程，尤其是鋼板組合梁。以安全、質(zhì)量、進(jìn)度為核心業(yè)務(wù)構(gòu)建協(xié)同可視化應(yīng)用管理平臺，實現(xiàn)“業(yè)務(wù)管理數(shù)字化、建造過程智能化、信息展示可視化”，形成一整套鋼板組合梁施工技術(shù)，為后續(xù)項目施工提供有效的、更加形象的參考依據(jù)和技術(shù)保障，進(jìn)而降低項目施工協(xié)調(diào)難度，提升管理水平。