BIM技術(shù)在濟(jì)南繞城高速公路二環(huán)線東環(huán)段的應(yīng)用

黃聚生

(中鐵十四局集團(tuán)第四工程有限公司 山東濟(jì)南 250002)

1 引言

建筑信息化模型(BIM)，是信息化集成的三維模型。利用三維模型可以更加直觀、立體地查看項(xiàng)目施工全過程中各個(gè)階段的具體信息[1]。

通過各個(gè)參與方協(xié)同工作，運(yùn)用BIM技術(shù)對(duì)工程進(jìn)行施工指導(dǎo)，深化設(shè)計(jì)、優(yōu)化施工方案，提高工作效率[2]；運(yùn)用BIM平臺(tái)的施工進(jìn)度管理、質(zhì)量安全管理等應(yīng)用模塊加強(qiáng)組織與協(xié)調(diào)，提高信息化管理水平[3]。

2 工程概況

濟(jì)南繞城高速公路二環(huán)線東環(huán)段第一標(biāo)段施工范圍為北起青銀高速與濟(jì)廣高速連接的唐王樞紐立交，南至東巨野河2號(hào)大橋橋頭。施工里程為K0＋000～K13＋055，標(biāo)段全長13.042 km。

本標(biāo)段主要工程數(shù)量:路基挖方7.5萬m3、路基填方289萬m3、特大橋(含轉(zhuǎn)體橋)1 591.58延米/1座、大橋1 784.5延米/6座、中橋406.2延米/7座、箱涵19道、圓管涵46道、匝道橋6座、互通立交3處、服務(wù)區(qū)1處。工期從2018年11月至2020年12月，歷時(shí)26個(gè)月。

3 BIM工作部署

3.1 BIM組織框架

BIM組織框架見圖1。

圖1 BIM組織框架

3.2 主要部門職責(zé)

明確項(xiàng)目部各崗位人員在日施工管理中輔助BIM技術(shù)推行的崗位職責(zé)[4]。

(1)工程部:技術(shù)方案掛接、施工圖紙上傳、工程量核對(duì)、進(jìn)度計(jì)劃掛接、結(jié)構(gòu)尺寸核對(duì)、三維技術(shù)交底。

(2)安質(zhì)部:安全管理協(xié)作發(fā)起、安全資料上傳、質(zhì)量管理協(xié)作發(fā)起/質(zhì)檢資料上傳。

(3)實(shí)驗(yàn)室:試驗(yàn)資料上傳、試驗(yàn)信息掛接、原材進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收。

(4)測(cè)量組:測(cè)量資料上傳、坐標(biāo)信息添加、坐標(biāo)放樣復(fù)核。

3.3 軟件應(yīng)用

BIM軟件應(yīng)用情況見表1。

表1 軟件應(yīng)用

3.4 整體部署

調(diào)研及規(guī)劃見圖2。

圖2 調(diào)研及規(guī)劃

3.5 BIM實(shí)施方案

為保障項(xiàng)目順利實(shí)施，明確各部門職責(zé)內(nèi)容，提高各部門之間工作協(xié)同效率，魯班駐場(chǎng)人員根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況和要求，建立起項(xiàng)目BIM實(shí)施方案，以加強(qiáng)項(xiàng)目BIM工作實(shí)施保障。

參考國家規(guī)范及以往項(xiàng)目實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，BIM團(tuán)隊(duì)會(huì)針對(duì)本項(xiàng)目的類型、重難點(diǎn)、應(yīng)用條件及前期的模型標(biāo)準(zhǔn)，制定適用于本項(xiàng)目的《應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》，內(nèi)容包括質(zhì)量安全管理、進(jìn)度管理、協(xié)同管理、資料管理、工程量管理、碰撞檢查等應(yīng)用工作流程。

3.6 BIM實(shí)施流程

(1)項(xiàng)目前期

BIM團(tuán)隊(duì)的成立(人員分工及培訓(xùn))、BIM實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)的建立、各單位資源整合、BIM模型的建立、平臺(tái)的建立、深化設(shè)計(jì)。

(2)施工階段

BIM平臺(tái)施工進(jìn)度、安全質(zhì)量問題上傳，圖紙文檔、施工方案、技術(shù)交底等資料關(guān)聯(lián)構(gòu)件模型及日常平臺(tái)維護(hù)、更新。

(3)竣工階段

BIM模型交付與驗(yàn)收。

3.7 建模細(xì)則

模型是BIM的基礎(chǔ)，建模標(biāo)準(zhǔn)為BIM模型的總綱，確立建模標(biāo)準(zhǔn)是BIM應(yīng)用的首要任務(wù)。魯班BIM團(tuán)隊(duì)在項(xiàng)目實(shí)施早期階段，根據(jù)自身BIM應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)及項(xiàng)目特點(diǎn)，編制針對(duì)本項(xiàng)目的《建模標(biāo)準(zhǔn)》，對(duì)建模原則、建模范圍及要求、模型拆分標(biāo)準(zhǔn)、模型命名標(biāo)準(zhǔn)、軟件基本設(shè)置等作出明確規(guī)定。

為規(guī)范公路市政專業(yè)建筑信息模型過程，保證建筑信息模型建模質(zhì)量和應(yīng)用質(zhì)量，邀請(qǐng)魯班工程顧問有限公司作為BIM實(shí)施顧問針對(duì)橋梁項(xiàng)目建立建模標(biāo)準(zhǔn)[5]，為本項(xiàng)目模型精細(xì)化創(chuàng)建提供有力保障。

4 BIM應(yīng)用點(diǎn)

4.1 模型創(chuàng)建

(1)參數(shù)化族庫管理

創(chuàng)建參數(shù)化族，形成企業(yè)級(jí)BIM族庫，有效優(yōu)化工作程序，使其能既好又快地建立項(xiàng)目[6]。

(2)橋梁結(jié)構(gòu)模型創(chuàng)建

通過基于Revit的可視參數(shù)化插件dynamo[7]，高效快速地建立橋梁復(fù)雜結(jié)構(gòu)模型。

4.2 圖紙問題審核

(1)提交建模成果報(bào)告。

(2)提交圖紙問題整理報(bào)告。

(3)組織模型交底會(huì)議，對(duì)BIM模型進(jìn)行審核。

(4)組織圖紙研討會(huì)，對(duì)圖紙問題逐一審核后提交設(shè)計(jì)院。

4.3 工程量統(tǒng)計(jì)

由工程部提供《五量臺(tái)賬統(tǒng)計(jì)表》設(shè)計(jì)工程量數(shù)據(jù)，BIM通過工程量明細(xì)表提供項(xiàng)目模型量數(shù)據(jù)，做對(duì)比復(fù)核后形成完整的工程量分析報(bào)告。

4.4 碰撞檢查

基于BIM的碰撞檢查，直觀地將梁體鋼筋、預(yù)應(yīng)力管道及鋼筋、預(yù)埋件等構(gòu)件進(jìn)行展示，檢查相互的碰撞點(diǎn)。在項(xiàng)目施工前發(fā)現(xiàn)問題，不至于項(xiàng)目返工，減少了人力、材料的投入，加快了工期。

此次碰撞共檢查出8個(gè)碰撞點(diǎn)，工程部對(duì)幾處碰撞點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核，通過調(diào)整梁體鋼筋的位置等方式解決了上述碰撞問題(見圖3)。

圖3 預(yù)應(yīng)力管道及鋼筋碰撞檢查報(bào)告

4.5 場(chǎng)地規(guī)劃

通過BIM技術(shù)將二維圖紙導(dǎo)入BIM軟件中建立三維基坑模型及結(jié)構(gòu)模型；對(duì)三維場(chǎng)布中的鋼筋加工場(chǎng)、木工加工場(chǎng)、材料堆放區(qū)域進(jìn)行規(guī)劃，可通過VR全景圖模擬(見圖4)。

圖4 場(chǎng)地布置

4.6 可視化方案模擬

(1)唐王樞紐互通主線上跨濟(jì)廣高速公路，日常車流量極大。通過BIM模擬架梁過程中4個(gè)階段的道路導(dǎo)改情況，階段1:梁板架至到高速路南側(cè)，車輛正常行駛；階段2:梁板架至高速路左幅，車輛導(dǎo)改至右幅；階段3:梁板架至高速路右幅，車輛導(dǎo)改至左幅；階段4:跨越濟(jì)廣高速架梁完成，恢復(fù)正常行駛。模擬交通改造后的道路運(yùn)行情況，可以更加直觀地發(fā)現(xiàn)道路改造后出現(xiàn)的問題，預(yù)估施工難度，提前規(guī)劃部署?；贐IM的方案交底可使溝通更順暢(見圖5)。

圖5 道路導(dǎo)改模擬

(2)根據(jù)施工方案，對(duì)跨膠濟(jì)鐵路轉(zhuǎn)體橋進(jìn)行虛擬建造和工藝模擬，對(duì)施工關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行剖析[8]。主要有:轉(zhuǎn)體前現(xiàn)澆支架的拆除、轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的施工過程(如球鉸、轉(zhuǎn)盤、滑道的安裝)；轉(zhuǎn)體過程中的動(dòng)態(tài)監(jiān)控；轉(zhuǎn)體后的封固轉(zhuǎn)盤等(見圖6)。

圖6 轉(zhuǎn)體橋施工模擬

提高項(xiàng)目管理人員對(duì)關(guān)鍵技術(shù)的掌握水平，并對(duì)作業(yè)班組進(jìn)行三維交底[9]，有效解決了各作業(yè)班組協(xié)調(diào)問題。

4.7 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控

施工現(xiàn)場(chǎng)安裝監(jiān)控等電子設(shè)備，在終端監(jiān)控視頻。通過BIM管理平臺(tái)在相關(guān)位置綁定監(jiān)控設(shè)備，可以準(zhǔn)確看到施工人員、技術(shù)人員所處位置，同時(shí)可以觀察現(xiàn)場(chǎng)的施工進(jìn)度。

4.8 平臺(tái)管理

將BIM模型導(dǎo)入其中，平臺(tái)可以對(duì)BIM模型的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別?，F(xiàn)場(chǎng)各工區(qū)技術(shù)員采用手機(jī)移動(dòng)APP將現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)際數(shù)據(jù)快速便捷地錄入平臺(tái)的最終基礎(chǔ)工程數(shù)據(jù)庫(見圖7)。

圖7 管理平臺(tái)

4.8.1 進(jìn)度管理

技術(shù)員或BIM對(duì)應(yīng)負(fù)責(zé)人通過電腦端Luban iWorks Civil或移動(dòng)端Luban iWorks APP錄入每個(gè)結(jié)構(gòu)的實(shí)際進(jìn)度，結(jié)合進(jìn)度計(jì)劃功能錄入計(jì)劃進(jìn)度；將實(shí)際進(jìn)度和計(jì)劃進(jìn)度進(jìn)行對(duì)比，對(duì)實(shí)際進(jìn)度落后于計(jì)劃進(jìn)度較大的施工段落進(jìn)行分析，及時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度進(jìn)行管理，提高項(xiàng)目對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度的管控(見圖8)。

圖8 進(jìn)度管理

采用BIM系統(tǒng)平臺(tái)[10]，不僅可以直觀展示項(xiàng)目形象進(jìn)度，且集成了實(shí)際進(jìn)度、計(jì)劃進(jìn)度，增加工程延誤提醒，方便施工管理人員進(jìn)行資源調(diào)配[11]。

(1)導(dǎo)入進(jìn)度計(jì)劃:導(dǎo)入工程進(jìn)度表格并生成工程計(jì)劃。

(2)設(shè)置任務(wù)責(zé)任人:任務(wù)二次拆分并分配責(zé)任人。

(3)同步施工進(jìn)度:責(zé)任人在移動(dòng)端填寫完成情況并同步到計(jì)劃中。

(4)超期提醒:當(dāng)出現(xiàn)工程超期，系統(tǒng)給項(xiàng)目責(zé)任人推送。

4.8.2 成本管理

人、機(jī)、料供應(yīng)計(jì)劃以落地執(zhí)行為目的，實(shí)現(xiàn)計(jì)劃沖突自動(dòng)提醒，提升進(jìn)度計(jì)劃可操作性，避免出現(xiàn)計(jì)劃、施工“兩張皮”，進(jìn)度、實(shí)施不相符。充分發(fā)揮信息化技術(shù)的可視化優(yōu)勢(shì)，通過后臺(tái)數(shù)據(jù)分析人、機(jī)、料及關(guān)聯(lián)的進(jìn)度計(jì)劃，使產(chǎn)值情況一目了然。如果偏離計(jì)劃值較大，為計(jì)調(diào)調(diào)整提供可靠數(shù)據(jù)支持。

4.8.3 物資管理

對(duì)原材料、所用機(jī)械及設(shè)備的需求計(jì)劃、采購計(jì)劃、現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收入庫、發(fā)料和領(lǐng)料進(jìn)行全過程管理。

原材料進(jìn)場(chǎng)報(bào)驗(yàn)單(鋼筋、砂石料、水泥等)，由現(xiàn)場(chǎng)人員上傳原材料生產(chǎn)信息、合格證書等資料，備注進(jìn)場(chǎng)日期、批次、現(xiàn)場(chǎng)人員信息等。

4.8.4 構(gòu)件信息管理

采用BIM系統(tǒng)平臺(tái)，按照屬性和屬性值的方式將施工信息添加到構(gòu)件上，并可以進(jìn)行批量提取使用，如計(jì)量計(jì)價(jià)、核對(duì)工程量、統(tǒng)計(jì)施工臺(tái)賬等。

4.8.5 資料管理

通過資料管理模塊，可以將施工管理全過程各個(gè)階段所需要的施工技術(shù)、安全、成本、物資等相關(guān)資料(包括施工方案、技術(shù)交底、設(shè)計(jì)變更單等)等錄入。

每條信息都與模型關(guān)聯(lián)，根據(jù)材料信息可追查到使用部位，同時(shí)也可反向查詢材料質(zhì)量信息，以便有需要時(shí)追溯質(zhì)量問題源頭。

在生產(chǎn)過程中，每完成一個(gè)重要工序，需統(tǒng)計(jì)施工內(nèi)容的具體信息，組合成為一套較為齊全的記錄。BIM技術(shù)的快速發(fā)展，為項(xiàng)目的后續(xù)可查提供了可實(shí)現(xiàn)的方式，幫助項(xiàng)目建立虛擬的資料檔案館(見圖9)。

圖9 資料管理

4.8.6 安全質(zhì)量管理

通過各移動(dòng)終端，包括手機(jī)、平板電腦等，收集相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)存在安全、質(zhì)量問題的部位或樣板部位拍照，文字或語音描述，上傳到對(duì)應(yīng)模型構(gòu)件；@對(duì)應(yīng)負(fù)責(zé)人和相關(guān)人，提出整改要求和整改時(shí)間；對(duì)應(yīng)負(fù)責(zé)人收到信息后，根據(jù)整改要求進(jìn)行整改回復(fù)，形成閉合，還可以將文檔記錄導(dǎo)出，便于現(xiàn)場(chǎng)管理員分析、統(tǒng)計(jì)質(zhì)量安全問題根源，提出更合理的防范措施。形成施工現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)、質(zhì)量安全樣板等資料庫，與BIM模型隨時(shí)關(guān)聯(lián)，便于現(xiàn)場(chǎng)施工過程中、竣工驗(yàn)收時(shí)的各方面數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)管理。

可通過移動(dòng)終端瀏覽BIM模型和圖紙，標(biāo)記發(fā)現(xiàn)的問題及現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量安全問題附加以現(xiàn)場(chǎng)照片上傳至BIM平臺(tái)[12]，明確整改責(zé)任人，對(duì)問題進(jìn)行限期整改，避免了冗長的下發(fā)整改時(shí)間，并實(shí)現(xiàn)了施工安全質(zhì)量的實(shí)時(shí)跟蹤，確保施工進(jìn)度有序開展(見圖10)。

圖10 安全質(zhì)量管理

5 結(jié)束語

根據(jù)BIM技術(shù)在濟(jì)南繞城高速公路二環(huán)線東環(huán)段的管理應(yīng)用可以得出BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì):BIM技術(shù)應(yīng)用直觀形象，能降低施工管理對(duì)象的專業(yè)門檻；BIM技術(shù)能進(jìn)行方案預(yù)演，有助于管理人員進(jìn)行決策；BIM管理有利于公司推廣“一個(gè)平臺(tái)，一套管理”的標(biāo)準(zhǔn)化管理念；BIM模型施工數(shù)據(jù)積累也是施工企業(yè)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)的積累，助推企業(yè)健康發(fā)展。

但BIM技術(shù)也存在不足，如BIM數(shù)據(jù)的輸入和產(chǎn)出還不成正比，無法完全做到讓數(shù)據(jù)說話，采用數(shù)據(jù)指導(dǎo)施工；公路工程體量過大，BIM數(shù)據(jù)過多，不利于集團(tuán)公司的信息管理，信息的去蕪存菁以及各業(yè)務(wù)口的協(xié)同協(xié)作仍需要很長的路要走；BIM技術(shù)更深層次的推廣往往涉及到項(xiàng)目組織架構(gòu)的變化。

總之，BIM技術(shù)的應(yīng)用是大勢(shì)所趨，要結(jié)合公司自身的發(fā)展，找出一條適合自己的BIM技術(shù)應(yīng)用道路。