BIM技術(shù)讓公路地下工程交通基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用更深入

文

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)結(jié)合地下工程建設(shè)具有體量大、投資高、周期長的特點(diǎn)，針對施工和運(yùn)維管理協(xié)同需求，展開了“基于協(xié)同工作模式的地下綜合管廊和隧道BIM技術(shù)應(yīng)用”深入研究。其研究成果獲2019年度首屆中國公路學(xué)會“交通BIM工程創(chuàng)新獎”一等獎。

項(xiàng)目：深入研究全壽命周期BIM協(xié)同工作模式

為探索公路地下工程交通基礎(chǔ)設(shè)施基于BIM技術(shù)深度應(yīng)用方法，形成基于BIM技術(shù)的有效協(xié)同管理，項(xiàng)目從設(shè)計(jì)專業(yè)協(xié)同、施工管理協(xié)同、運(yùn)維數(shù)據(jù)協(xié)同三個(gè)階段的關(guān)鍵協(xié)同問題出發(fā)，針對交通行業(yè)全壽命周期BIM協(xié)同工作模式展開深入研究，并在以地下綜合管廊、隧道為代表的多項(xiàng)地下工程中展開落地驗(yàn)證。

其中，在設(shè)計(jì)專業(yè)協(xié)同領(lǐng)域，創(chuàng)新提出“MS+OBM”復(fù)雜管廊高效翻模方法；分模塊建立多格式、多專業(yè)數(shù)據(jù)，輕量化整合子模型空間關(guān)系，提高設(shè)計(jì)效率；基于三維碰撞動、靜態(tài)檢查，發(fā)現(xiàn)專業(yè)間圖紙問題，驗(yàn)證機(jī)械運(yùn)輸路徑合理性、設(shè)備安裝可行性。在施工管理協(xié)同領(lǐng)域，完成了多種三維方案施工交底，輔助理解設(shè)計(jì)意圖；結(jié)合地下施工特點(diǎn)，優(yōu)化場地布設(shè)方案，創(chuàng)建平安工地；實(shí)現(xiàn)施工要素與模型聯(lián)動，綜合提升質(zhì)量、安全、進(jìn)度、成本的管理水平。

在運(yùn)維數(shù)據(jù)協(xié)同領(lǐng)域，統(tǒng)一了規(guī)范信息模型的創(chuàng)建、使用和管理要求，構(gòu)件綁定唯一編碼，使歷史施工數(shù)據(jù)平滑移交至運(yùn)維單位。

其研發(fā)的“BIM+GIS”智慧運(yùn)維平臺，融合多源模型數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)BIM模型與業(yè)務(wù)管理平臺掛接。該平臺包括多項(xiàng)管養(yǎng)與監(jiān)控子模塊，發(fā)布和跟蹤各專業(yè)養(yǎng)護(hù)信息，形成了一套全壽命周期BIM協(xié)同工作模式，實(shí)現(xiàn)了基于BIM的模型構(gòu)建方法創(chuàng)新、施工協(xié)同管理體系創(chuàng)新、自主產(chǎn)權(quán)運(yùn)維平臺研發(fā)及行業(yè)推廣應(yīng)用。

截至目前，該項(xiàng)目已在蘇州市城北路綜合管廊、國道312線蘇州東段改擴(kuò)建工程園區(qū)段陽澄湖隧道和蘇州南湖路快速路東延工程尹山湖隧道得到了全面應(yīng)用，累計(jì)經(jīng)濟(jì)效益約530萬元，成功解決地下工程復(fù)雜機(jī)電專業(yè)間的碰撞問題，避免因碰撞而導(dǎo)致逃生通道擁堵，有效保證公共設(shè)施的安全。有效優(yōu)化場地布置工作，創(chuàng)建平安工地，最大化減少地下工程施工對周圍交通和環(huán)境的影響，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境效益，對推動我國地下工程施工行業(yè)體質(zhì)增效和轉(zhuǎn)型升級具有重大意義。

成果：三方面創(chuàng)新技術(shù)詳解

“基于協(xié)同工作模式的地下綜合管廊和隧道BIM技術(shù)應(yīng)用”項(xiàng)目的研究成果，有效提高了設(shè)計(jì)過程中地下工程的艙室結(jié)構(gòu)和帶狀機(jī)電構(gòu)件的建模效率，并通過多專業(yè)協(xié)同的三維可視化碰撞檢查，大大提高了圖紙會審的實(shí)效性，增強(qiáng)了施工過程與BIM子模型關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了成本變更自動統(tǒng)計(jì)、工期進(jìn)度預(yù)估，提升了地下工程施工的信息化和智能化水平。其中，主要創(chuàng)新成果包含以下幾方面。

完成了專業(yè)協(xié)同方法設(shè)計(jì)

高級建模方法：采用“ABD+MS”建立異形節(jié)點(diǎn)和標(biāo)準(zhǔn)段，成功克服了綜合管廊長距離、復(fù)雜結(jié)構(gòu)的拼裝定位問題；采用“MS+OBM”建立機(jī)電構(gòu)件單元庫，解決了地下工程多專業(yè)、大體量的機(jī)電構(gòu)件建模效率低的問題。

多專業(yè)碰撞檢查：基于Bentley的參考功能集合主體結(jié)構(gòu)、供電照明等多專業(yè)模型，發(fā)現(xiàn)了上萬處主體結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼筋、橋架、防火門開啟碰撞等。

實(shí)景模型輔助遷改：通過BIM模型與實(shí)景模型融合，進(jìn)行了陽澄湖隧道9期交通組織的方案論證，保證地下開挖期間地面道路的交通暢通；3期地下管線遷改模擬，保證施工順利進(jìn)行。

華海公司承建的蘇州地鐵2號線獲得國家綠色施工及節(jié)能減排達(dá)標(biāo)競賽優(yōu)勝工程金獎

完成了施工管理協(xié)同方法設(shè)計(jì)

質(zhì)量管理：通過三維動畫視頻、輕量化移動端模型、VR互動體驗(yàn)方式進(jìn)行開挖、圍護(hù)、頂管等工序協(xié)同交底；采用激光儀對頂管機(jī)姿態(tài)（軸線、水平、扭轉(zhuǎn)）進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，控制實(shí)際頂進(jìn)路線與BIM設(shè)計(jì)路線偏差，保證施工質(zhì)量。

安全管理：基于施工場地和周邊環(huán)境，完成施工現(xiàn)場總平面布置，根據(jù)施工現(xiàn)場狀態(tài)模擬大型施工車輛運(yùn)輸路徑，保證現(xiàn)場的秩序和安全。

進(jìn)度管理：通過BIM技術(shù)進(jìn)行工程進(jìn)度模擬和跟蹤，幫助項(xiàng)目進(jìn)度的三維可視化管理。

成本管理：將項(xiàng)目造價(jià)與BIM子模型掛接，自動統(tǒng)計(jì)用料量，幫助實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目成本的三維可視化管理。

完成了運(yùn)維管理協(xié)同方法設(shè)計(jì)

建立建模標(biāo)準(zhǔn)：在項(xiàng)目前期建立建模標(biāo)準(zhǔn)，對每一榀構(gòu)件的類型、位置和編碼等BIM建模信息，以及項(xiàng)目施工模擬、進(jìn)度管理、竣工驗(yàn)收等建筑信息模型的創(chuàng)建、使用和管理要求方面進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范要求。

系統(tǒng)信息集成：結(jié)合B e nt ley和S up erM ap開發(fā)“BIM+GIS”智慧運(yùn)維平臺，融合BIM模型、項(xiàng)目實(shí)景模型、GIS地圖進(jìn)行模型數(shù)據(jù)，并將業(yè)務(wù)信息與BIM模型掛接。

項(xiàng)目主體管養(yǎng)模塊：綜合顯示項(xiàng)目主體管養(yǎng)信息，對隧道主體結(jié)構(gòu)、路面、排水設(shè)施的定期養(yǎng)護(hù)任務(wù)發(fā)布與結(jié)果跟蹤，幫助項(xiàng)目主體運(yùn)維進(jìn)行可視化運(yùn)維管理。

項(xiàng)目設(shè)備管養(yǎng)模塊：綜合顯示項(xiàng)目設(shè)備管養(yǎng)信息，隧道設(shè)備日常巡檢表、定期養(yǎng)護(hù)計(jì)劃表的電子化分發(fā)、上傳與信息統(tǒng)計(jì)，幫助項(xiàng)目管理人員對項(xiàng)目設(shè)備運(yùn)維進(jìn)行可視化運(yùn)維管理。

項(xiàng)目監(jiān)控檢測管養(yǎng)模塊：綜合顯示隧道監(jiān)控檢測管養(yǎng)信息，幫助項(xiàng)目管理人員對隧道內(nèi)、外部監(jiān)控信息及力學(xué)、安全等多源檢測設(shè)備的實(shí)時(shí)檢測信息進(jìn)行可視化運(yùn)維管理。

公司：四方面取得多項(xiàng)科技創(chuàng)新成果

華海公司承建的無錫地鐵2號線軌道工程01標(biāo)榮獲2013年度第三批江蘇省建筑施工文明工地

“基于協(xié)同工作模式的地下綜合管廊和隧道BIM技術(shù)應(yīng)用”項(xiàng)目的第一完成單位——中鐵上海工程局集團(tuán)華海工程有限公司（簡稱“華海公司”），是以軌道交通工程施工為主的大型綜合性施工企業(yè)，并在軌道工程施工、地下車站施工、盾構(gòu)區(qū)間施工、高架區(qū)間施工等方面，取得了多項(xiàng)科技創(chuàng)新成果。

軌道工程施工

華海公司是國內(nèi)第一家從事城市軌道工程施工、鋼軌焊接及無縫線路施工的企業(yè)。作為市政總承包一級，華海公司具備國內(nèi)所有道床形式的施工能力，以及同時(shí)開工建設(shè)5條軌道線路的施工能力，創(chuàng)造了作業(yè)面日進(jìn)度200米，項(xiàng)目月進(jìn)度12公里的紀(jì)錄。

截至目前，華海公司承建了上海、廣東廣州、江蘇南京、浙江寧波、江蘇蘇州、江蘇無錫、天津、遼寧大連、深圳等9個(gè)城市共計(jì)29條軌道交通、城際鐵路、有軌電車等線路，累計(jì)鋪軌848.6公里，占國內(nèi)開通運(yùn)營里程約17%。其中，華海公司承建的上海一號線獲得“詹天佑”大獎，上海二號線等獲得上海市“白玉蘭”獎，蘇州二號線獲得國家綠色施工及節(jié)能減排達(dá)標(biāo)競賽優(yōu)勝工程金獎，華海公司軌道方面獲得31項(xiàng)發(fā)明或?qū)嵱眯滦蛯＠〉?項(xiàng)省部級以上工法獎勵(lì)，所研發(fā)的機(jī)械設(shè)備和施工工藝在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位，廣泛被國內(nèi)鋪軌單位采用。

地下車站施工

2005年至今的十余年時(shí)間，華海公司先后承建上海、南京、杭州、蘇州、寧波、無錫、深圳等城市地下車站近30座，建筑面積達(dá)45000平方米，包括超寬基坑、超深基坑、異形基坑、明挖順做基坑、逆做基坑、暗挖順做基坑、換乘站點(diǎn)基坑、涉水域范圍的超深基坑等，成功解決了在砂層、超厚淤泥層、巖層及各類復(fù)雜型地層中進(jìn)行地鐵深基坑施工的難題，積累了寶貴的施工經(jīng)驗(yàn)，形成了標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化、流程化的施工管理模式。

盾構(gòu)區(qū)間施工

近年來，華海公司先后完成了江蘇蘇州軌道交通1號線和4號線3個(gè)標(biāo)段盾構(gòu)區(qū)間施工，累計(jì)掘進(jìn)里程14.9公里。在保證安全、優(yōu)質(zhì)的前提下，華海公司通過合理組織、優(yōu)化資源配置、加強(qiáng)現(xiàn)場管理等措施加快施工進(jìn)度，在蘇州軌道交通4號線11標(biāo)創(chuàng)造了蘇州市1臺盾構(gòu)機(jī)單日掘進(jìn)29環(huán)、單周掘進(jìn)144環(huán)、單月掘進(jìn)494環(huán)的施工進(jìn)度紀(jì)錄。在蘇州軌道交通工程盾構(gòu)區(qū)間施工中，采用雙側(cè)凍結(jié)和雙側(cè)開挖技術(shù)，完成了1號線09標(biāo)蘇州目前最長聯(lián)絡(luò)通道25.4米建設(shè)，完成了4號線11標(biāo)花港路至江陵西路站區(qū)間，共計(jì)2.78公里，這也是截至目前蘇州單線最長的盾構(gòu)區(qū)間建設(shè)。

高架區(qū)間施工

近年來，華海公司先后承建了上海市軌道交通11號線北段延伸工程、寧和城際軌道交通一期、上海市軌道交通9號線一期、寧高城際軌道交通二期等多項(xiàng)城市軌道高架區(qū)間工程，累計(jì)施工軌道高架區(qū)間超過20公里。

針對城市軌道高架區(qū)間的特殊設(shè)計(jì)，華海公司技術(shù)團(tuán)隊(duì)組織攻關(guān)，解決了一系列技術(shù)難題，為華海公司城市軌道高架區(qū)間施工積累了豐富的施工經(jīng)驗(yàn)。例如上海市軌道交通11號線北段延伸工程是國內(nèi)首條跨省城市軌道工程，針對該工程復(fù)雜的施工環(huán)境，華海公司開創(chuàng)性的設(shè)計(jì)出龍門吊半空變跨施工工藝，確保龍門吊在不拆除的情況下變跨過站，獲得國家發(fā)明專利；在寧和城際軌道項(xiàng)目中，華海公司因地制宜的采用貝雷梁支架形式，快速的形成流水作業(yè)，顯著減低施工成本，提高施工質(zhì)量，得到業(yè)主高度評價(jià)，由業(yè)主組織各施工單位觀摩學(xué)習(xí)，計(jì)劃進(jìn)行推廣。

華海公司承建寧波地鐵1號線土建V標(biāo)櫻花公園站獲寧波市2011年度“安康杯”競賽優(yōu)勝企業(yè)

華海公司“華海一號”盾構(gòu)機(jī)應(yīng)用于首條太湖地鐵隧道

華海公司技術(shù)實(shí)力展示

華海公司是以從事軌道交通工程施工為主的大型綜合性施工企業(yè)，現(xiàn)擁有市政公用工程總承包一級、橋梁工程專業(yè)承包一級、鐵路電務(wù)工程專業(yè)承包一級、鐵路電氣化專業(yè)承包一級、鐵路工程總承包三級資質(zhì)，具有城市軌道交通工程專業(yè)承包資質(zhì)。

作為主建單位，華海公司參與了廣州地鐵、南京地鐵、杭州地鐵、蘇州有軌電車、無錫地鐵、寧波地鐵、深圳地鐵、重慶地鐵、常州地鐵等全國10余個(gè)城市近40條軌道交通線路的建設(shè)，公司地鐵鋪軌里程占全國已開通地鐵總長的七分之一。從城市交通軌道工程、地下（高架）車站、盾構(gòu)（高架）區(qū)間，到停車場、出入場聯(lián)接線，公司專業(yè)化、精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化施工能力不斷增強(qiáng)，在全國城市軌道交通建設(shè)領(lǐng)域，施工技術(shù)、建設(shè)業(yè)績均處于領(lǐng)先地位。公司極其重視工藝創(chuàng)新和技術(shù)研發(fā)，先后自主開發(fā)了科研成果、工法、專利達(dá)100余種，為推動行業(yè)技術(shù)進(jìn)步和國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供了強(qiáng)有力的支持。

華海公司已逐步發(fā)展成為中國建筑業(yè)全面掌握普鐵、高鐵、地鐵、輕軌、有軌電車鋪架核心技術(shù)并處于國內(nèi)領(lǐng)先、世界先進(jìn)水平的領(lǐng)軍企業(yè)。