基礎(chǔ)設(shè)施工程全生命周期BIM技術(shù)應(yīng)用

楊林虎 王帥 蘆志強(qiáng) 李薇 于水

京津中關(guān)村科技城智慧園區(qū)市政基礎(chǔ)設(shè)施工程為大型市政工程領(lǐng)域EPC總承包項目，涉及十余個專業(yè)。建設(shè)內(nèi)容主要包括：修建道路16條，全長約30km;涉及雨水、污水、給水、中水、燃?xì)狻崃Α㈦娏Α㈦娦诺雀黝惞艿揽傞L約300km;建設(shè)公園約17.4萬平方米，路側(cè)綠化約47.7萬平方米，河道及水環(huán)境綜合整治長度約8.8km;建設(shè)高中壓調(diào)壓站、熱源廠、公交首末站、公共停車場，占地面積約3.9萬平方米。

BIM的必要性分析

大型基礎(chǔ)設(shè)施工程通常具有地理跨度大、涉及專業(yè)多、地下管網(wǎng)排布復(fù)雜，施工作業(yè)面廣、運營期工程資產(chǎn)管理對象分布廣，問題排查與定位困難，設(shè)備、設(shè)施及供應(yīng)商信息龐雜，管理難度大等特點。本項目在上述特點基礎(chǔ)上，又有智慧運維要求，這一要求延長了工程信息的服務(wù)期限，強(qiáng)化了工程數(shù)據(jù)跨階段傳遞、更新、維護(hù)的重要性。

BIM的內(nèi)涵是能夠連接建筑全生命周期不同階段的數(shù)據(jù)，以及它整個形成的過程和這個過程所需要的資源。BIM技術(shù)能夠集成設(shè)計和施工兩個階段的信息，尤其針對基礎(chǔ)設(shè)施的綜合管線工程，可以納入管線、各類閘門、閥門的安裝和供應(yīng)信息，形成完整的竣工模型，接入運維管理平臺，為實現(xiàn)智慧運維創(chuàng)造基礎(chǔ)性條件。

利用BIM技術(shù)在可視化、參數(shù)化、信息化方面的優(yōu)勢可提高項目信息溝通效率，支持項目在環(huán)境、成本、質(zhì)量、安全、進(jìn)度等多方面的分析、檢查和模擬，提高施工階段的可預(yù)測性、可控性和精細(xì)化管理程度。將BIM技術(shù)全面應(yīng)用于道路橋梁和綜合管網(wǎng)等的設(shè)計、施工全過程，可大大減少設(shè)計變更和設(shè)計錯誤，降低潛在的施工返工風(fēng)險。

由此可見，引入BIM技術(shù)對智慧園區(qū)建設(shè)是十分必要的。

全生命周期實施BIM

該智慧園區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施工程BIM實施流程可分為BIM實施策劃、BIM準(zhǔn)備工作、BIM實施、BIM應(yīng)用總結(jié)四個階段。

BIM實施準(zhǔn)備工作主要包括：落實BIM實施所采用的各類軟、硬件資源，創(chuàng)建項目BIM元件庫、制定通用和專用工作環(huán)境，搭建協(xié)同設(shè)計管理平臺，并進(jìn)行設(shè)計工作環(huán)境托管，搭建BIM施工管理平臺，并對施工管理平臺人員進(jìn)行培訓(xùn)，同時編制項目級BIM標(biāo)準(zhǔn)，用于指導(dǎo)項目實施。

本項目采用了Bentley公司系列軟件創(chuàng)建設(shè)計和施工模型。搭建了ProjectWise協(xié)同設(shè)計平臺和4D-BIM施工管理平臺，并對施工現(xiàn)場業(yè)主方、監(jiān)理方、總承包方和各施工分部進(jìn)行了多次集中培訓(xùn)，掌握了平臺使用技能。編制了多本BIM標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)項目順利實施。

設(shè)計階段BIM應(yīng)用

創(chuàng)建了道路、橋梁、涵洞、雨污管線、交通工程等十余個專業(yè)BIM模型，同時運用無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)實現(xiàn)工程三維實景建模。按照“模型文件—結(jié)構(gòu)組裝—專業(yè)分裝—區(qū)域總裝—項目總裝”的順序逐級裝配，形成整個項目的總裝模型。在此基礎(chǔ)上開展了BIM可視化、碰撞檢查、工程量統(tǒng)計以及仿真性等多種應(yīng)用。

施工階段BIM應(yīng)用

根據(jù)現(xiàn)場施工情況，制定了項目施工模型WBS分解原則，即道路工程按照200米一段進(jìn)行劃分，橋涵工程按照構(gòu)件進(jìn)行劃分，管線工程按照井到井進(jìn)行劃分，其他專業(yè)模型按照單體劃分。施工過程中，采用“三端一云”的方式協(xié)助施工管理，即利用PC端、網(wǎng)頁端和移動端實現(xiàn)BIM模型的實時數(shù)據(jù)填報、查看。利用云平臺實現(xiàn)項目數(shù)據(jù)的集中存儲和計算分析。開展了施工方案模擬與優(yōu)化、可視化技術(shù)交底、進(jìn)度管理、質(zhì)量與安全管理、人員材料機(jī)械管理、綜合信息展示、檔案管理等多方面應(yīng)用。

（1）施工方案模擬與優(yōu)化：傳統(tǒng)施工方案的編制一般是基于二維圖紙和施工經(jīng)驗，由于缺乏現(xiàn)場驗證，其施工可行性往往無法滿足實際要求，導(dǎo)致施工方案往往是邊施工、邊修改、邊優(yōu)化，對工期、質(zhì)量和成本均產(chǎn)生較大影響。通過BIM技術(shù)三維可視化可實現(xiàn)施工方案模擬和優(yōu)化。

（2）可視化技術(shù)交底：通過移動設(shè)備可將BIM施工方案帶入施工現(xiàn)場。對照現(xiàn)場實際情況進(jìn)行可視化技術(shù)交底，極大地方便了施工人員對施工方案的直觀了解。

（3）進(jìn)度管理：現(xiàn)場工作人員根據(jù)每天施工進(jìn)度在移動端填報進(jìn)度數(shù)據(jù)。以填報數(shù)據(jù)和施工進(jìn)度計劃為基礎(chǔ)，可以選擇按照計劃進(jìn)度或?qū)嶋H進(jìn)度，進(jìn)行施工進(jìn)度模擬和進(jìn)度追蹤分析，發(fā)現(xiàn)偏差，及時采取措施糾正。

（4）質(zhì)量與安全管理：當(dāng)管理人員（發(fā)起人）發(fā)現(xiàn)問題后，可直接在移動端上傳圖片，填寫問題描述和整改要求，發(fā)送給整改人。整改人收到整改通知后，根據(jù)整改要求完成整改，并將整改情況以及整改后的照片反饋給發(fā)起人，發(fā)起人收到反饋信息后，對整改情況進(jìn)行驗收確認(rèn)，形成“發(fā)起—整改—確認(rèn)”的閉環(huán)管理。

（5）施工綜合信息展示：創(chuàng)建了施工綜合信息大屏，設(shè)置了項目位置、進(jìn)度分析、安全施工天數(shù)、當(dāng)前任務(wù)進(jìn)度、實時問題、問題月度數(shù)量統(tǒng)計、問題分類統(tǒng)計、問題實時狀態(tài)統(tǒng)計等八個功能模塊，匯總現(xiàn)場重要信息，為快速科學(xué)決策提供依據(jù)。

（6）其他管理：利用BIM施工管理平臺，通過賦予不同人員角色和權(quán)限進(jìn)行人員管理，確保工程信息安全;通過收料單、發(fā)料單、盤點單實現(xiàn)工程材料的嚴(yán)格管理;通過掃描機(jī)械設(shè)備二維碼，可填報機(jī)械的臺班、檢查和維修情況，實現(xiàn)機(jī)械管理。通過人員、材料、機(jī)械的管理，可以進(jìn)一步提高現(xiàn)場精細(xì)化管理水平。

運維階段BIM應(yīng)用

根據(jù)園區(qū)頂層設(shè)計，針對基礎(chǔ)設(shè)施的智慧運營管理指標(biāo)包括：（1）市政管網(wǎng)智能化監(jiān)測管理率80%以上;（2）交通誘導(dǎo)屏和智能停車場覆蓋率100%;（3）智能路燈覆蓋率90%以上。

結(jié)合智慧運營管理要求，在施工階段將相關(guān)構(gòu)件、設(shè)備、傳感器、管線的閘門和閥門等的安裝位置、規(guī)格型號、尺寸、生產(chǎn)單位、安裝單位、安裝日期等信息錄入施工管理平臺，在竣工驗收階段形成竣工模型，進(jìn)行數(shù)字化移交，并接入園區(qū)數(shù)據(jù)中心，用于道路維護(hù)、綜合管線維修、設(shè)備設(shè)施管控、突發(fā)事件處置等方面園區(qū)的智慧運營管理。

結(jié)論與建議

BIM技術(shù)在本項目的應(yīng)用，創(chuàng)新形成了協(xié)同設(shè)計、協(xié)同管理工作模式，實現(xiàn)了模型信息從設(shè)計階段到施工階段，再到運維階段的高效傳遞，形成了一次BIM技術(shù)在智慧園區(qū)市政工程領(lǐng)域全生命周期應(yīng)用的重要實踐，為后續(xù)類似工程應(yīng)用提供參考案例。利用BIM技術(shù)在可視化、協(xié)同性、優(yōu)化性、仿真性方面的優(yōu)勢，革新了傳統(tǒng)設(shè)計和施工管理手段，體現(xiàn)了BIM技術(shù)在提高溝通效率、精細(xì)化管理、形成數(shù)字資產(chǎn)方面的重要作用和價值貢獻(xiàn)。

智能化是全球發(fā)展趨勢，結(jié)合項目智慧運營要求，在項目策劃、BIM準(zhǔn)備工作、BIM實施等階段均需要考慮智慧運維需求，在BIM模型創(chuàng)建時要增加與智慧運維相關(guān)的基礎(chǔ)模型創(chuàng)建;在施工管理平臺搭建時要增加與智慧運維相關(guān)的過程信息采集功能，將設(shè)計和施工階段的基礎(chǔ)性信息傳遞到運維階段。

由于BIM技術(shù)在我國建設(shè)領(lǐng)域應(yīng)用才剛剛開始，相關(guān)配套條件還不完全成熟。雖然BIM技術(shù)在本項目的應(yīng)用取得了一定應(yīng)用成果，但在應(yīng)用過程中也出現(xiàn)了對BIM認(rèn)識不到位、協(xié)同設(shè)計流程和協(xié)同管理流程不完善、平臺之間接口不匹配等問題。為此，筆者建議在今后類似工程BIM應(yīng)用時，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)對BIM的宣傳、提高認(rèn)識，完善設(shè)計階段協(xié)同設(shè)計流程和施工階段協(xié)同管理流程，通過二次開發(fā)進(jìn)一步完善不同平臺之間的數(shù)據(jù)接口等相關(guān)工作，以更好地推進(jìn)BIM實施，發(fā)揮BIM在項目全生命周期應(yīng)用的更大價值。