BIM+物聯(lián)網(wǎng)助推信江航運(yùn)樞紐項目數(shù)字建造

毛葦 江西信江船閘通航中心

BIM這個詞語是英文單詞Building Information Modeling的縮寫，是以建筑工程項目的各項相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，進(jìn)行建筑模型的建立，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息。BIM可實(shí)現(xiàn)以工程數(shù)字化為核心的工程全生命期管理，為水運(yùn)工程建設(shè)提供新的技術(shù)，為水運(yùn)提質(zhì)增效帶來機(jī)會。

信江航運(yùn)樞紐項目數(shù)字建造是依托于信江項目建設(shè)而開展的數(shù)字化應(yīng)用，包含BIM應(yīng)用管理、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等多個場景。信江航運(yùn)樞紐項目由八字嘴航電樞紐和雙港航運(yùn)樞紐兩個項目組成，項目投資概算63.97億，其中八字嘴航電樞紐投資概算43.86億，雙港航運(yùn)樞紐投資概算20.11億；主要工程包括船閘、泄水閘、電站廠房、魚道、左右岸連接土壩、庫區(qū)防護(hù)、進(jìn)場道路、管理區(qū)房建、金屬結(jié)構(gòu)制造、機(jī)電設(shè)備采購及安裝。

1.基于BIM平臺的智慧管理應(yīng)用

數(shù)字建造：通過BIM技術(shù)應(yīng)用，結(jié)合GIS和物聯(lián)網(wǎng)，在建造中將原材料信息、試驗(yàn)數(shù)據(jù)、施工過程中的質(zhì)量檢驗(yàn)和評定資料、計量支付和變更管理數(shù)據(jù)、責(zé)任人和相關(guān)人信息等與BIM模型永久關(guān)聯(lián)，形成工程模型大數(shù)據(jù)。

1.1 指揮控制中心

1.2 數(shù)字質(zhì)量監(jiān)管

數(shù)字質(zhì)量監(jiān)管以BIM+物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為抓手，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量驗(yàn)收圖表化（首件N+驗(yàn)收），質(zhì)量巡檢信息化，質(zhì)量督查遠(yuǎn)程化，通過BIM、電子質(zhì)檢體系和實(shí)名認(rèn)證完善建立責(zé)任人質(zhì)量履職信息檔案，每個構(gòu)件從班組、監(jiān)理到項目辦人員自動生成質(zhì)量責(zé)任登記表，包括質(zhì)量驗(yàn)收、材料產(chǎn)地批號和試驗(yàn)室檢測數(shù)據(jù)全部與構(gòu)件關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量責(zé)任可追溯、項目構(gòu)件全過程數(shù)字化。

1.3 數(shù)字安全管理

著力推行網(wǎng)格化安全管理，實(shí)行手機(jī)端安全巡檢，人員積分制管理，配電箱、設(shè)備二維碼管理等功能，利用BIM技術(shù)為項目建設(shè)系上“安全帶”。以人員實(shí)名制管理為例：

項目辦重點(diǎn)推行一線班組標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)立產(chǎn)業(yè)工人培訓(xùn)基地，實(shí)行全員實(shí)名制管理，信息合格準(zhǔn)入后按照不同工種發(fā)放對應(yīng)顏色二維碼；推行安全教育積分制，管理人員現(xiàn)場巡檢過程中，對有違章行為的作業(yè)人員進(jìn)行掃碼扣分，積分不足6分時，回爐再培訓(xùn)，培訓(xùn)合格后方可上崗。

1.4 數(shù)字進(jìn)度控制

項目每月25號前通過BIM平臺分層報送下月施工進(jìn)度計劃，每天18點(diǎn)前利用手機(jī)端進(jìn)行實(shí)際進(jìn)度錄入，平臺通過不同的顏色顯示進(jìn)度滯后情況（其中銀色代表計劃進(jìn)度；藍(lán)色代表已完工；綠色代表按時完工；黃色代表滯后1-3天；橘色代表滯后3-5天；紅色代表滯后5天以上；紫色代表提前完工）并導(dǎo)出進(jìn)度分析對比表，同步短信推送實(shí)現(xiàn)進(jìn)度預(yù)警功能，隨時了解項目實(shí)際進(jìn)度和計劃進(jìn)度的差別，并生成進(jìn)度分析報告，便于調(diào)整施工方案，提高現(xiàn)場進(jìn)度管控，合理調(diào)整施工計劃及資源投入。

1.5 數(shù)字金屬結(jié)構(gòu)制作與安裝

數(shù)字金屬結(jié)構(gòu)制作與安裝利用BIM平臺自定義添加屬性的特點(diǎn)，結(jié)合二維碼技術(shù)，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件尺寸、重量、材料信息、安裝和驗(yàn)收等信息的全過程管理，保證金屬結(jié)構(gòu)的區(qū)域化、信息化管理，實(shí)現(xiàn)安裝和預(yù)埋件的無差別對接。當(dāng)前已進(jìn)場的金屬結(jié)構(gòu)（人字門、平面定輪鋼板門等）均已經(jīng)張貼二維碼，現(xiàn)場掃碼即可獲取施工過程信息。

1.6 電子檔案管理

電子檔案數(shù)字管理平臺由三大業(yè)務(wù)子系統(tǒng)和一個數(shù)字認(rèn)證簽字系統(tǒng)組成：計量支付管理、質(zhì)量管理（內(nèi)業(yè)資料填報）、電子檔案管理，平臺以檔案價值為核心，以信息資源整合與共享（計量支付管理和質(zhì)量管理數(shù)據(jù)）為基礎(chǔ)，將工程建設(shè)過程中生成的、有價值的重要檔案信息資源借助信息技術(shù)進(jìn)行數(shù)字化的收集、管理和提供利用，實(shí)現(xiàn)建設(shè)項目檔案管理智能化、信息化。

1.6.1 計量支付管理

計量支付管理主要包括：合同管理、計量支付、變更管理等；通過對各參建單位的信息登記、合同審批、計量支付全過程信息化收集，依托云計算及移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析、電子簽章，建立起協(xié)同、整合、高效的動態(tài)工程造價管理體系，按設(shè)定的業(yè)務(wù)流程進(jìn)行線上申報、審批，生成有效的PDF格式電子文件，作為檔案的基礎(chǔ)資料，便于歸檔。同時實(shí)現(xiàn)計量清單與質(zhì)檢資料管理互通，系統(tǒng)通過驗(yàn)證質(zhì)檢資料的簽批情況判定是否給予計量，對資料不齊全的系統(tǒng)自動判定不予計量。

(2)制作紙橋：學(xué)生綜合運(yùn)用科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)等知識建造紙橋，教師對制作過程進(jìn)行指導(dǎo)，學(xué)生記錄制作過程中遇到的困惑與經(jīng)驗(yàn)，以便后續(xù)交流反思。

1.6.2 質(zhì)量管理

結(jié)合本項目實(shí)際情況，項目辦組織各參建單位討論制定、規(guī)范了《港口集團(tuán)信江航運(yùn)樞紐項目施工管理表格》、《港口集團(tuán)信江航運(yùn)樞紐項目船閘工程質(zhì)檢表格》、《港口集團(tuán)信江航運(yùn)樞紐項目泄水閘工程質(zhì)檢表格》、《港口集團(tuán)信江航運(yùn)樞紐項目圍堰工程質(zhì)檢表格》、《港口集團(tuán)信江航運(yùn)樞紐項目電站廠房質(zhì)檢表格》等用表。通過系統(tǒng)將傳統(tǒng)的紙質(zhì)報送轉(zhuǎn)換成線上填報，按設(shè)定的業(yè)務(wù)流程進(jìn)行線上申報、審批，解決文件在各單位部門之間來回等候?qū)徟?、蓋章等繁瑣工作，通過平臺電子簽章功能，自動生成合法有效的PDF電子文件，且同步完成了電子檔案資料的收集工作，便于歸檔。

1.6.3 檔案管理

電子檔案管理實(shí)現(xiàn)與各業(yè)務(wù)系統(tǒng)（計量支付系統(tǒng)、質(zhì)量管理系統(tǒng)、試驗(yàn)系統(tǒng)等）對接功能，建設(shè)過程中產(chǎn)生的各類文件經(jīng)過電子簽章后，快速進(jìn)行分類整理、案卷編制、收集組卷、歸檔管理，自動生成封面、卷內(nèi)目錄、脊背、備考表、案卷目錄、檔號，最終以電子檔案形式長期保存，全過程無紙化，保證電子檔案的真實(shí)性、完整性、可用性。

2.基于BIM技術(shù)的精細(xì)化施工應(yīng)用

2.1 基于BIM技術(shù)的自動化鋼筋加工系統(tǒng)

項目應(yīng)用自主研發(fā)基于BIM技術(shù)的自動化鋼筋加工系統(tǒng)進(jìn)行快速鋼筋建模，15天完成了主體結(jié)構(gòu)全部鋼筋模型的繪制工作。速度較傳統(tǒng)鋼筋建模提升5倍，建模后即可由模型數(shù)據(jù)直接生成鋼筋下料單。系統(tǒng)充分考慮鋼筋保護(hù)層的控制，建模過程中將鋼筋尺寸計算準(zhǔn)確，通過三維模型逐步校準(zhǔn)。相比傳統(tǒng)下料方式，三維模型可反映出更多的空間信息，可保證鋼筋下料尺寸精準(zhǔn)無誤。此算法可得出鋼筋加工的理論最優(yōu)解，本工程東大河鋼筋綜合利用率可達(dá)99.2%，西大河一枯期鋼筋綜合利用率可達(dá)99.3%，相比傳統(tǒng)工程減少了4%左右的鋼筋損耗。鋼筋加工車間采用自動化設(shè)備加人工輔助的模式進(jìn)行鋼筋加工工作，使最終綜合功效達(dá)到最高。

2.2 無人機(jī)航測

在超大深基坑施工過程中，人工測量難以實(shí)現(xiàn)對不規(guī)則地形數(shù)據(jù)的快速采集，從而造成對土方作業(yè)實(shí)際進(jìn)度信息掌控的滯后。不能及時找到問題進(jìn)行糾偏，導(dǎo)致難以保證施工的順利進(jìn)行。本項目采用無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)對土方、砂石料等進(jìn)行方量測量，可對不規(guī)則物體進(jìn)行快速測量，實(shí)現(xiàn)土方的日出工程量，精細(xì)控制土方開挖，也可實(shí)現(xiàn)混凝土骨料的精細(xì)控制，避免因材料準(zhǔn)備不足造成窩工。運(yùn)用三維傾斜攝影技術(shù)，其直接經(jīng)濟(jì)成本可比傳統(tǒng)方法減少近0.5%-1.0%。

2.3 BIM-AR

以BIM模型為基礎(chǔ)，結(jié)合最新的AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，進(jìn)行現(xiàn)場AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)交底。輔導(dǎo)班組長和工人利用手機(jī)微信掃一掃，AR識別相關(guān)圖紙，自動從云端抓取相應(yīng)圖紙的三維模型，形象的展示出相關(guān)構(gòu)件建成后的狀態(tài)，讓現(xiàn)場人員更加容易理解圖紙。

2.4 BIM-VR

VR虛擬現(xiàn)實(shí)交底，沉浸式的體驗(yàn)工程項目完工后各個部位的構(gòu)件形態(tài)，以及各個構(gòu)件的基礎(chǔ)屬性信息，直觀的感受項目基本情況，更好更快的理解圖紙，融入項目。VR安全體驗(yàn)近乎真實(shí)的模擬觸電、坍塌、高處墜落、車輛傷害、淹溺、機(jī)械傷害等20多項不同場景的安全事故。沉浸體驗(yàn)會將培訓(xùn)人員置身真實(shí)的災(zāi)害場景中，讓人充分認(rèn)識到災(zāi)害預(yù)防的重要性，并學(xué)會對應(yīng)的安全防范知識和正確的逃生措施。

3.基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧工地管理應(yīng)用

智慧工地平臺是利用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)+5G技術(shù)，從施工現(xiàn)場抓起，集成人員、安全、環(huán)境、材料等關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，打造了“端+云+大數(shù)據(jù)”的業(yè)務(wù)體系和新管理模式。實(shí)現(xiàn)勞務(wù)、安全、環(huán)境、材料各業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的智能化、互聯(lián)網(wǎng)化管理，提升建筑工地的精益生產(chǎn)管理水平，實(shí)現(xiàn)“互聯(lián)網(wǎng)+”與建筑工地的跨界融合，促進(jìn)行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級?，F(xiàn)有系統(tǒng)包括：遠(yuǎn)程視頻會議、遠(yuǎn)程督查、AI事件分析遠(yuǎn)程監(jiān)控、拌和站、試驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)時監(jiān)控、環(huán)保監(jiān)測、安全監(jiān)測等。

3.1 AI視頻分析

八字嘴和雙港施工重點(diǎn)區(qū)域和主要路口一共設(shè)置監(jiān)控點(diǎn)37處，每個監(jiān)控設(shè)備均植入本項目獨(dú)立開發(fā)的AI程序算法，可自動分析安全行為，如是否佩戴安全帽、安全繩和口罩，并識別現(xiàn)場物品堆放是否滿足安全文明施工要求，如果出現(xiàn)違規(guī)行為，可自動識別并預(yù)警，將預(yù)警分析結(jié)果發(fā)送到各區(qū)域網(wǎng)格員，網(wǎng)格員通過現(xiàn)場及AI識別平臺處理，智能識別、事件自動分類、自動取證、智能預(yù)警，使現(xiàn)場管理部門將更多精力投入到處置過程中，大大提升了項目管理要求、提高違規(guī)事件處置效率、降低人工成本。

3.2 試驗(yàn)機(jī)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集監(jiān)控

自動采集試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)過程和結(jié)果數(shù)據(jù),通過傳感技術(shù)、移動通訊技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用，完成試驗(yàn)過程中試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集，并上傳監(jiān)控平臺，從源頭保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)性；業(yè)主、監(jiān)理和工程管理人員能及時掌握水泥、混凝土和鋼筋的檢測質(zhì)量以及馬歇爾試驗(yàn)數(shù)據(jù)、軟化點(diǎn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)、針入度試驗(yàn)數(shù)據(jù)等瀝青各大指標(biāo)。通過平臺就可以查詢、統(tǒng)計、分析、追溯各工程項目工地試驗(yàn)室的試驗(yàn)檢測數(shù)據(jù)，同時根據(jù)試驗(yàn)檢測標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)不合格數(shù)據(jù)的短信報警。

3.3 拌合站生產(chǎn)質(zhì)量監(jiān)控

每個標(biāo)段的拌合站均安裝拌合站監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)自動采集每盤混凝土的澆筑部位、強(qiáng)度等級和出料時間，自動分析每盤混凝土配合比，不合格的通過釘釘推送，相關(guān)人整改，同時實(shí)現(xiàn)拌合樓混凝土生產(chǎn)數(shù)據(jù)匯總，輔助工程進(jìn)度決策。

3.4 檢測云系統(tǒng)

試驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)所有參數(shù)在試驗(yàn)過程中及時錄入系統(tǒng)，一經(jīng)采集不可更改。關(guān)鍵參數(shù)試驗(yàn)檢測數(shù)據(jù)如混凝土試件抗壓強(qiáng)度、水泥膠砂抗壓抗折強(qiáng)度、鋼筋拉伸試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)自動采集與傳輸，所有報告、記錄系統(tǒng)內(nèi)自動生成，試驗(yàn)報告網(wǎng)上審批簽發(fā)，確保檢測報告真實(shí)有效。

3.5 雙輪銑數(shù)字化指揮系統(tǒng)

在西大河防滲墻施工研發(fā)使用雙輪銑數(shù)字化智慧系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過數(shù)字化模塊實(shí)現(xiàn)制漿系統(tǒng)自動化操控，引入精密傳感、圖像識別，移動端APP等技術(shù)“增智增慧”，實(shí)現(xiàn)精細(xì)監(jiān)測施工參數(shù)。將數(shù)據(jù)加密傳輸至云端，將實(shí)際施工的數(shù)據(jù)自動引入檢驗(yàn)批，自動生成記錄及評定表格等，大幅提高了資料編制效率和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度，確保可查可溯，科學(xué)核算成本。與傳統(tǒng)雙輪銑防滲墻施工相比，減少技術(shù)人員和資料員50%以上工作量，大幅提升工作效率和現(xiàn)場設(shè)備管理水平。

4.項目總結(jié)

自開工建設(shè)以來，信江航運(yùn)樞紐項目數(shù)字建造應(yīng)用成果斐然。本項目作為江西省交通運(yùn)輸廳2018年公路水運(yùn)建設(shè)工程BIM技術(shù)推廣應(yīng)用試點(diǎn)工程，并參與《江西省公路水運(yùn)BIM應(yīng)用導(dǎo)則》編制；2019年，八字嘴航電樞紐被列為“交通部科技示范項目”，作為全國唯一一個入選的水運(yùn)項目，數(shù)字建造部分占據(jù)其示范內(nèi)容的40%；2020年基于信息化應(yīng)用的網(wǎng)格化安全管理被交通部評為“平安交通創(chuàng)新案例”在全省推廣。榮獲12項省部級BIM大賽獎項，包括2021年度中國公路學(xué)會“交通BIM工程創(chuàng)新獎”一等獎、中國建筑業(yè)協(xié)會第六屆BIM大賽一等獎、第一屆中施企協(xié)BIM大賽一等獎、第四屆“優(yōu)路杯”全國BIM技術(shù)大賽金獎、第五屆“科創(chuàng)杯”BIM大賽一等獎、第十二屆“創(chuàng)新杯”建筑信息模型（BIM）應(yīng)用大賽二等成果、2020年度公路學(xué)會“交通BIM創(chuàng)新獎”二等獎等。

項目將BIM+應(yīng)用與管理大綱相結(jié)合，在實(shí)施過程中切實(shí)根據(jù)項目需求，深入挖掘項目應(yīng)用，加強(qiáng)自我總結(jié)，努力提升，將港口集團(tuán)信江航運(yùn)樞紐項目基于BIM+智慧管理的模式打造成行業(yè)標(biāo)桿，助力水運(yùn)項目建設(shè)管理。