基于BIM技術(shù)的鐵路工程項目管理應(yīng)用

王猛

基于BIM技術(shù)的鐵路工程項目管理應(yīng)用

王猛

（中鐵三局集團有限公司運輸工程分公司，山西 晉中 030600）

為解決衢寧鐵路項目施工中遇到的難點和問題，提高項目管理效率，項目前期引入了BIM技術(shù)，同時決定開發(fā)基于鐵路項目應(yīng)用特點的BIM云平臺。該平臺是以三維可視化模型為載體，以BIM應(yīng)用點為核心，通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，形成互連互動的協(xié)同管理信息系統(tǒng)，包含對項目質(zhì)量、安全、進度、成本和文檔資料等方面的集中管控，為BIM技術(shù)在鐵路施工應(yīng)用提供建議。

BIM云平臺；鐵路施工應(yīng)用；組織方案；項目管理

1 項目概況

新建衢州至寧德鐵路1標，位于浙江省衢州市境內(nèi)，正線全長40.71 km。路基及附屬工程30段23.16 km；橋梁工程30座5 877 km；隧道6座12.24 km，涵洞103座；車站4座。四電遷改工程40.71 km，正線鋪軌235.172 km，站線鋪軌57.20 km，改建線路16.53 km；全線955孔T梁的預(yù)制、架設(shè)；房屋、站場改造工程等。

2 引入BIM技術(shù)的原因

引入BIM技術(shù)的原因有以下幾個：①工程面臨營業(yè)線點多線長，涉及7個專業(yè)，協(xié)調(diào)難度大，利用BIM協(xié)同平臺提高協(xié)同效率；②站改復(fù)雜，安全風(fēng)險高，各工序穿插施工，通過對施工組織方案進行模擬保證施工安全有序；③6座隧道長達12 km，地質(zhì)復(fù)雜，工期壓力大，通過進度管控保證節(jié)點工期；④連續(xù)梁、頂進涵、公跨鐵數(shù)量多、施工難度大，通過BIM技術(shù)對專項施工方案進行模擬保障了施工安全、提高了現(xiàn)場施工質(zhì)量和效率。

鑒于以上工程重難點，在項目前期策劃過程中決定引入BIM技術(shù)以解決施工現(xiàn)場難點問題，提高施工質(zhì)量、保證施工安全、為工程增收創(chuàng)效。

3 BIM技術(shù)應(yīng)用

3.1 總體思路

項目BIM技術(shù)應(yīng)用總體思路為：采用自主建模和自主應(yīng)用的模式開展相關(guān)BIM技術(shù)應(yīng)用，成立項目BIM技術(shù)應(yīng)用攻關(guān)小組，BIM應(yīng)用平臺為企業(yè)自主研發(fā)的“Real BIM協(xié)同管理平臺”。主要應(yīng)用組織架構(gòu)分為三級，第一層級公司BIM研究院，第二層級公司科技開發(fā)部，第三層級項目BIM小組。BIM研究院負責(zé)BIM技術(shù)應(yīng)用的宏觀政策導(dǎo)向、組織保障，公司科技開發(fā)部負責(zé)項目BIM技術(shù)應(yīng)用的技術(shù)支持與培養(yǎng)相關(guān)BIM應(yīng)用人才，項目BIM小組為BIM技術(shù)應(yīng)用的具體實施單位。項目相關(guān)部門人員組建BIM團隊，進行項目施工過程的BIM技術(shù)應(yīng)用，應(yīng)用過程及時反饋相關(guān)問題，公司給與解決。通過上下聯(lián)動的方式，結(jié)合項目的具體施工難題開展相關(guān)BIM技術(shù)落地應(yīng)用，同時在項目施工前期使用BIM技術(shù)，保證發(fā)揮出BIM技術(shù)的最大化效益。

3.2 BIM技術(shù)應(yīng)用準備

3.2.1 組建團隊

項目組建了BIM技術(shù)應(yīng)用攻關(guān)小組，領(lǐng)導(dǎo)作為小組組長負責(zé)BIM技術(shù)的整體應(yīng)用，克服項目BIM技術(shù)應(yīng)用的中層阻力，項目BIM技術(shù)小組人員均取得相關(guān)BIM技能認證。

3.2.2 配備軟硬件

配備了相關(guān)建模軟件及BIM應(yīng)用軟件，均為正版軟件，在軟件方面保障BIM技術(shù)被順利應(yīng)用。硬件方面，建模端，計算機硬件平臺為聯(lián)想M8450T專業(yè)級圖形工作站或更高配置，計算機數(shù)量滿足BIM工作各相關(guān)部門的使用需要。應(yīng)用端計算機不需要專用圖形工作站配置，普通辦公電腦配置即可滿足。

3.2.3 搭建云平臺

研發(fā)出鐵路BIM技術(shù)，應(yīng)用Real BIM云平臺部署在企業(yè)服務(wù)器，同時取得了軟件著作權(quán)。制定了BIM技術(shù)應(yīng)用操作手冊，分配各賬號權(quán)限，并制定了相應(yīng)BIM應(yīng)用流程與管理制度。制定了統(tǒng)一的BIM技術(shù)應(yīng)用操作手冊，創(chuàng)建賬號、分配權(quán)限，保證后期BIM應(yīng)用有序?qū)嵤?。同時制定了BIM應(yīng)用流程和管理制度。

3.3 施工BIM應(yīng)用

3.3.1 拌和站場地布置

利用GIS模型在不影響周邊生態(tài)環(huán)境的情況下，將東接縣道北臨國道的位置作為拌和站廠址。通過拌和站三維場地布置，輔助場地方案的論證和調(diào)整。

3.3.2 梁廠場地布置

對辦公區(qū)、制梁區(qū)、存梁區(qū)等進行了合理布置，減少了臨建土地用量，復(fù)耕工作減少，符合綠色環(huán)保理念；對后期的運梁路線進行了規(guī)劃與模擬，確定了合理的運梁路線，縮短運距，提高運梁效率。

3.3.3 BIM+GIS

通過平臺在線瀏覽模型，進行視景分析可以使管理人員清晰了解鐵路沿線的地理環(huán)境，在臨建選址、便道策劃上起到了輔助決策的作用。

3.3.4 項目協(xié)同

基于模型對圖紙問題進行在線會審與交流，消除歧義，提高協(xié)同效率。在施工現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題時，隨時拍照并上傳平臺掛接模型后提醒具體施工負責(zé)人整改，從而提高協(xié)同效率。

3.3.5 材料統(tǒng)計

在線提取各施工階段材料用量，將材料用量導(dǎo)入到物資管理系統(tǒng)精確配置物料，嚴格卡控施工班組，施工現(xiàn)場限額領(lǐng)料，避免材料浪費。

3.3.6 進度管控

通過計劃與實際進度模擬，指定工點負責(zé)人后系統(tǒng)自動發(fā)出預(yù)警推送，便于管理人員對下階段工期計劃進行及時調(diào)整，保證項目各施工節(jié)點工期。

3.3.7 工藝模擬

利用BIM技術(shù)三維可視化特點，制作了水中墩施工、隧道三級開挖施工等工藝模擬，通過可視化的模擬指導(dǎo)技術(shù)人員、作業(yè)人員，提高理解方案的效率，保證后期施工安全、質(zhì)量。同時，形成可視化的三維作業(yè)指導(dǎo)書，用于指導(dǎo)新職工的教學(xué)。

3.3.8 三維定位

利用BIM技術(shù)三維空間定位預(yù)應(yīng)力波紋管道，提前制作定位井字筋，保證預(yù)應(yīng)力管道精確定位。

3.3.9 0號段多孔振搗

應(yīng)用BIM技術(shù)，模擬布置振搗管道，預(yù)知梁體碰撞點，及時對鋼筋及預(yù)埋件進行微調(diào)，使振搗棒能夠到達支座等鋼筋密集處，解決了混凝土振搗密實性問題，特別是保證了橋梁支座鋼筋密集處的混凝土實體質(zhì)量。

3.3.10 三維可視化

對轉(zhuǎn)體橋核心構(gòu)件球鉸進行三維可視化精細建模，提高對工程的實際指導(dǎo)作用。臺車變截面模擬，以施工臺車為基礎(chǔ)，針對不同尺寸的隧道斷面，模擬臺車尺寸調(diào)節(jié)形式，以適應(yīng)不同尺寸斷面的施工。

3.3.11 碰撞檢查

將鋼筋及鋼絞線模型導(dǎo)入Navisworks Manage中進行鋼筋及鋼絞線碰撞檢測并生成碰撞報告，進一步排查確定碰撞點（共計104處）。提前發(fā)現(xiàn)碰撞點指導(dǎo)鋼筋安裝，確保鋼筋綁扎順利施工。

3.3.12 方案對比

運用BIM技術(shù)對兩種不同施工方案進行動態(tài)模擬，綜合分析連續(xù)梁0#滿堂腳手架和預(yù)埋牛腿臨時支架兩種不同施工方案的材料消耗量、工程施工成本、施工速度以及現(xiàn)場施工實際情況，得出連續(xù)梁0#塊采用預(yù)埋牛腿臨時支架施工較合理。

3.3.13 受力檢算

將BIM技術(shù)與Midas相結(jié)合，對0號段托架進行受力檢算，保障臨時支架的使用安全、可靠。

3.3.14 數(shù)值仿真

利用ANSYS軟件進行隧道開挖數(shù)值仿真模擬，合理選擇開挖方案，保障開挖安全。

3.3.15 安全管理

利用BIM技術(shù)創(chuàng)建安全模擬視頻，將安全施工模擬視頻導(dǎo)入多媒體安全培訓(xùn)箱，將施工的風(fēng)險點和危險源列出，用于施工班組技術(shù)人員的安全培訓(xùn)，避免安全事故的發(fā)生，效果顯著。

3.3.16 檔案管理

將項目施工涉及的所有圖紙、文件、施工過程中的數(shù)據(jù)資料等檔案及時上傳至平臺并與具體模型掛接，統(tǒng)一管理，快捷檢索，同時便于后期業(yè)主方運營維護。

3.3.17 “BIM+”應(yīng)用

BIM+二維碼，將平臺生成的構(gòu)件二維碼下載打印后，張貼在各構(gòu)件上，現(xiàn)場技術(shù)人員利用手機掃描后即可了解構(gòu)件的所有參數(shù)，便于施工現(xiàn)場人員查詢與管理。BIM+VR，項目制作了連續(xù)梁施工工藝VR體驗和高空墜落、高空墜物等5項安全VR體驗，通過VR體驗，施工人員如臨其境，保證了后期施工的質(zhì)量和安全。BIM+AR，將創(chuàng)建好的BIM模型導(dǎo)入觸摸一體機，掃描圖紙可進行模型AR瀏覽（放大、旋轉(zhuǎn)、剖切等），使管理人員、施工人員更加了解各構(gòu)件的空間位置及形態(tài)。BIM+3D打印，將BIM模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后切片處理，進行相關(guān)復(fù)雜模型的3D打印，打印的模型用于展示、教學(xué)指導(dǎo)，效果顯著。3D打印的模型定制化程度高，成本低。

4 總結(jié)

目前鐵路BIM技術(shù)應(yīng)用尚屬于探索應(yīng)用階段，沒有形成成熟的技術(shù)路線及BIM應(yīng)用解決方案。BIM技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用于衢寧鐵路站前1標施工中，取得了顯著的經(jīng)濟、社會、環(huán)保效益，通過實踐應(yīng)用證明成果成熟可靠。應(yīng)用研究總結(jié)形成了相對完善的鐵路BIM技術(shù)應(yīng)用解決方案，探索了BIM技術(shù)在鐵路施工領(lǐng)域的應(yīng)用點與價值點，并結(jié)合BIM技術(shù)在節(jié)能減排方面做了成功探索。成果適用于鐵路等線性工程施工，且該研究項目是工程建設(shè)領(lǐng)域的必然方向，具有廣闊的推廣和應(yīng)用前景。

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TU767

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2021.01.018

2095－6835（2021）01－0056－02

王猛（1983—），男，本科，高級工程師，項目經(jīng)理，研究方向為土木工程。

〔編輯：張思楠〕