BIM技術在濟南繞城高速公路二環線東環段的應用

黃聚生

(中鐵十四局集團第四工程有限公司 山東濟南 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、立體地查看項目施工全過程中各個階段的具體信息[1]。

通過各個參與方協同工作，運用BIM技術對工程進行施工指導，深化設計、優化施工方案，提高工作效率[2]；運用BIM平臺的施工進度管理、質量安全管理等應用模塊加強組織與協調，提高信息化管理水平[3]。

2 工程概況

濟南繞城高速公路二環線東環段第一標段施工范圍為北起青銀高速與濟廣高速連接的唐王樞紐立交，南至東巨野河2號大橋橋頭。施工里程為K0＋000～K13＋055，標段全長13.042 km。

本標段主要工程數量:路基挖方7.5萬m3、路基填方289萬m3、特大橋(含轉體橋)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、服務區1處。工期從2018年11月至2020年12月，歷時26個月。

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

明確項目部各崗位人員在日施工管理中輔助BIM技術推行的崗位職責[4]。

(1)工程部:技術方案掛接、施工圖紙上傳、工程量核對、進度計劃掛接、結構尺寸核對、三維技術交底。

(2)安質部:安全管理協作發起、安全資料上傳、質量管理協作發起/質檢資料上傳。

(3)實驗室:試驗資料上傳、試驗信息掛接、原材進場驗收。

(4)測量組:測量資料上傳、坐標信息添加、坐標放樣復核。

3.3 軟件應用

BIM軟件應用情況見表1。

表1 軟件應用

3.4 整體部署

調研及規劃見圖2。

圖2 調研及規劃

3.5 BIM實施方案

為保障項目順利實施，明確各部門職責內容，提高各部門之間工作協同效率，魯班駐場人員根據項目實際情況和要求，建立起項目BIM實施方案，以加強項目BIM工作實施保障。

參考國家規范及以往項目實施經驗，BIM團隊會針對本項目的類型、重難點、應用條件及前期的模型標準，制定適用于本項目的《應用標準》，內容包括質量安全管理、進度管理、協同管理、資料管理、工程量管理、碰撞檢查等應用工作流程。

3.6 BIM實施流程

(1)項目前期

BIM團隊的成立(人員分工及培訓)、BIM實施標準的建立、各單位資源整合、BIM模型的建立、平臺的建立、深化設計。

(2)施工階段

BIM平臺施工進度、安全質量問題上傳，圖紙文檔、施工方案、技術交底等資料關聯構件模型及日常平臺維護、更新。

(3)竣工階段

BIM模型交付與驗收。

3.7 建模細則

模型是BIM的基礎，建模標準為BIM模型的總綱，確立建模標準是BIM應用的首要任務。魯班BIM團隊在項目實施早期階段，根據自身BIM應用經驗及項目特點，編制針對本項目的《建模標準》，對建模原則、建模范圍及要求、模型拆分標準、模型命名標準、軟件基本設置等作出明確規定。

為規范公路市政專業建筑信息模型過程，保證建筑信息模型建模質量和應用質量，邀請魯班工程顧問有限公司作為BIM實施顧問針對橋梁項目建立建模標準[5]，為本項目模型精細化創建提供有力保障。

4 BIM應用點

4.1 模型創建

(1)參數化族庫管理

創建參數化族，形成企業級BIM族庫，有效優化工作程序，使其能既好又快地建立項目[6]。

(2)橋梁結構模型創建

通過基于Revit的可視參數化插件dynamo[7]，高效快速地建立橋梁復雜結構模型。

4.2 圖紙問題審核

(1)提交建模成果報告。

(2)提交圖紙問題整理報告。

(3)組織模型交底會議，對BIM模型進行審核。

(4)組織圖紙研討會，對圖紙問題逐一審核后提交設計院。

4.3 工程量統計

由工程部提供《五量臺賬統計表》設計工程量數據，BIM通過工程量明細表提供項目模型量數據，做對比復核后形成完整的工程量分析報告。

4.4 碰撞檢查

基于BIM的碰撞檢查，直觀地將梁體鋼筋、預應力管道及鋼筋、預埋件等構件進行展示，檢查相互的碰撞點。在項目施工前發現問題，不至于項目返工，減少了人力、材料的投入，加快了工期。

此次碰撞共檢查出8個碰撞點，工程部對幾處碰撞點進行復核，通過調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 預應力管道及鋼筋碰撞檢查報告

4.5 場地規劃

通過BIM技術將二維圖紙導入BIM軟件中建立三維基坑模型及結構模型；對三維場布中的鋼筋加工場、木工加工場、材料堆放區域進行規劃，可通過VR全景圖模擬(見圖4)。

圖4 場地布置

4.6 可視化方案模擬

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

圖5 道路導改模擬

(2)根據施工方案，對跨膠濟鐵路轉體橋進行虛擬建造和工藝模擬，對施工關鍵點進行剖析[8]。主要有:轉體前現澆支架的拆除、轉體結構的施工過程(如球鉸、轉盤、滑道的安裝)；轉體過程中的動態監控；轉體后的封固轉盤等(見圖6)。

圖6 轉體橋施工模擬

提高項目管理人員對關鍵技術的掌握水平，并對作業班組進行三維交底[9]，有效解決了各作業班組協調問題。

4.7 現場監控

施工現場安裝監控等電子設備，在終端監控視頻。通過BIM管理平臺在相關位置綁定監控設備，可以準確看到施工人員、技術人員所處位置，同時可以觀察現場的施工進度。

4.8 平臺管理

將BIM模型導入其中，平臺可以對BIM模型的各種數據進行識別。現場各工區技術員采用手機移動APP將現場施工實際數據快速便捷地錄入平臺的最終基礎工程數據庫(見圖7)。

圖7 管理平臺

4.8.1 進度管理

技術員或BIM對應負責人通過電腦端Luban iWorks Civil或移動端Luban iWorks APP錄入每個結構的實際進度，結合進度計劃功能錄入計劃進度；將實際進度和計劃進度進行對比，對實際進度落后于計劃進度較大的施工段落進行分析，及時對現場進度進行管理，提高項目對現場進度的管控(見圖8)。

圖8 進度管理

采用BIM系統平臺[10]，不僅可以直觀展示項目形象進度，且集成了實際進度、計劃進度，增加工程延誤提醒，方便施工管理人員進行資源調配[11]。

(1)導入進度計劃:導入工程進度表格并生成工程計劃。

(2)設置任務責任人:任務二次拆分并分配責任人。

(3)同步施工進度:責任人在移動端填寫完成情況并同步到計劃中。

(4)超期提醒:當出現工程超期，系統給項目責任人推送。

4.8.2 成本管理

人、機、料供應計劃以落地執行為目的，實現計劃沖突自動提醒，提升進度計劃可操作性，避免出現計劃、施工“兩張皮”，進度、實施不相符。充分發揮信息化技術的可視化優勢，通過后臺數據分析人、機、料及關聯的進度計劃，使產值情況一目了然。如果偏離計劃值較大，為計調調整提供可靠數據支持。

4.8.3 物資管理

對原材料、所用機械及設備的需求計劃、采購計劃、現場驗收入庫、發料和領料進行全過程管理。

原材料進場報驗單(鋼筋、砂石料、水泥等)，由現場人員上傳原材料生產信息、合格證書等資料，備注進場日期、批次、現場人員信息等。

4.8.4 構件信息管理

采用BIM系統平臺，按照屬性和屬性值的方式將施工信息添加到構件上，并可以進行批量提取使用，如計量計價、核對工程量、統計施工臺賬等。

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階段所需要的施工技術、安全、成本、物資等相關資料(包括施工方案、技術交底、設計變更單等)等錄入。

每條信息都與模型關聯，根據材料信息可追查到使用部位，同時也可反向查詢材料質量信息，以便有需要時追溯質量問題源頭。

在生產過程中，每完成一個重要工序，需統計施工內容的具體信息，組合成為一套較為齊全的記錄。BIM技術的快速發展，為項目的后續可查提供了可實現的方式，幫助項目建立虛擬的資料檔案館(見圖9)。

圖9 資料管理

4.8.6 安全質量管理

通過各移動終端，包括手機、平板電腦等，收集相關數據，對存在安全、質量問題的部位或樣板部位拍照，文字或語音描述，上傳到對應模型構件；@對應負責人和相關人，提出整改要求和整改時間；對應負責人收到信息后，根據整改要求進行整改回復，形成閉合，還可以將文檔記錄導出，便于現場管理員分析、統計質量安全問題根源，提出更合理的防范措施。形成施工現場質量風險、質量安全樣板等資料庫，與BIM模型隨時關聯，便于現場施工過程中、竣工驗收時的各方面數據的統計管理。

可通過移動終端瀏覽BIM模型和圖紙，標記發現的問題及現場質量安全問題附加以現場照片上傳至BIM平臺[12]，明確整改責任人，對問題進行限期整改，避免了冗長的下發整改時間，并實現了施工安全質量的實時跟蹤，確保施工進度有序開展(見圖10)。

圖10 安全質量管理

5 結束語

根據BIM技術在濟南繞城高速公路二環線東環段的管理應用可以得出BIM技術的優勢:BIM技術應用直觀形象，能降低施工管理對象的專業門檻；BIM技術能進行方案預演，有助于管理人員進行決策；BIM管理有利于公司推廣“一個平臺，一套管理”的標準化管理念；BIM模型施工數據積累也是施工企業項目經驗的積累，助推企業健康發展。

但BIM技術也存在不足，如BIM數據的輸入和產出還不成正比，無法完全做到讓數據說話，采用數據指導施工；公路工程體量過大，BIM數據過多，不利于集團公司的信息管理，信息的去蕪存菁以及各業務口的協同協作仍需要很長的路要走；BIM技術更深層次的推廣往往涉及到項目組織架構的變化。

總之，BIM技術的應用是大勢所趨，要結合公司自身的發展，找出一條適合自己的BIM技術應用道路。