BIM 技術在無岳高速公路項目管理中的應用研究

龍一超LONG Yi-chao

（保利長大工程有限公司，廣州 511431）

0 引言

工程項目建設具有明顯的動態變化特征，對項目管理中的安全、質量、進度和成本要求較高[1]。目前施工管理主要通過圖紙和規范及指導書進行，隨著互聯網技術的不斷發展，項目開始成立信息化管理部門，以BIM 應用平臺為管理載體，將BIM 模型與信息化管理緊密結合起來，不僅實現了施工管理過程中的三維可視化、信息化、精細化的綜合管理，還打通了各個業務之間、各個參與部門之間的數據聯系，解決數據孤島，搭建“數字工地”[2]。同時，通過簡便的操作界面，易于使用人員快速接受和現場操作。

項目施工管理過程中，已將傳統的項目管理模式逐漸轉變為以BIM 平臺為載體、采用基于BIM 技術及互聯網技術相融合的施工管理模式，實現數據集成，進度、安全、質量等信息共享以及施工全程可視化跟蹤模擬，從而項目整體管理水平得以提升[3]。

1 BIM 總體構架思路

1.1 業務管理數字化

把建設過程的業務管理全部采用數字化的表達信息，實現建設過程的信息化管理。在時間維度上，將項目的策劃、施工等控制管理過程綜合起來，形成高效、集約的管理過程；在空間維度上，將項目管理的各項職能，如進度管理、質量管理、安全管理、信息管理等綜合起來，形成便捷、一目了然的有機整體，實現業務管理數字化，對工作效率、資源等各方面有廣闊的優化空間，進而推動著工程項目管理水平的不斷提高。

1.2 信息展現可視化

將傳統的平面的信息管理模式以三維模型為載體，基于對信息分析結果的呈現實現可視化管理。通過對建筑施工過程中的物料、空間布局信息的搜集、整合，并將其滲透到策劃、施工、采購、質量、安全、進度等各個環節，進而實現管理上的透明化與可視化，也正是基于這種優勢性，施工管理的可視化模式已經成為必然趨勢。

1.3 過程控制自動化

通過對施工過程中各類數據資源的采集、整合、分析和自動化處理實現過程中的智能化管理，極大的提高施工效率與施工安全性。可以通過手機APP 操作界面，輕松收集和歸集。通過對歷史項目數據的積累及現行項目數據與大數據技術融合，將海量的信息數據進行技術的匯總、分析和處理后，提供精細化、合理的施工基礎數據。

1.4 推動標準化、規范化、精細化的管理體系

BIM 技術的本質是以信息化為驅動，在建設BIM 體系的過程中就必須要求管理體系的標準化，同時結合規范化的措施和落實精細化的管理要求，可以更加有效地通過信息管理手段進行體現。

2 BIM 應用情況

2.1 工程概況

安徽無岳高速公路標段路線全長約8km，橋梁1744m/6 座。BIM 技術主要應用于本項目橋梁工程，尤其是鋼板組合梁以及項目信息化管理系統中。

2.2 全員參與，建立起項目的高效協同

通過BIM 技術以三維模型為基礎，以協同管理為手段在施工過程的管理中建立起了全員參與的協同管理體系，實現了整個項目信息有效共享，按照不同的權限、角色、建立起職責履行清單，見圖1。

圖1 管理流程體系

2.3 BIM 可視化管理

2.3.1 三維模型精細呈現設計細節

通過三維建模首先使得工程技術人員在施工前更加深刻得理解工程內容，同時通過三維模型進行技術交流和探討，便于工程技術人員直觀掌握了解設計意圖，見圖2。

圖2 鋼板組合梁結構三維模型

2.3.2 基于BIM 平臺全面整合設計的各項信息與參數

基于BIM 模型的成果和設計數據，通過管理平臺，全面地整合各項數據，每個結構物之間的關系、鋼板組合梁各部件之間的連接等各種場景的信息得以更加清晰逼真的形式體現工程實景，同時通過三維的展示方式，可以任意角度查看，實現參與各方更加直觀地宏觀掌握工程場景，在主體模型與既有地形模型相結合后，極大的方便了施工方案的制定和審核。

2.3.3 可視化交底，更加有利于信息的傳遞與溝通

基于BIM 模型成果可以快速地構建技術交底的視頻與動畫，通過三維動畫視頻的制作，可實現工藝流程的三維交底，讓交底技術成為真正看得見、看得懂、記得住的施工技術，即便是從未接觸過的新員工們都能夠對整個施工流程、技術要點和施工注意事項一目了然[4]。

2.3.4 查漏補缺，及時發現設計圖紙與實際施工間沖突

提前模擬施工現場，有效發現設計與施工過程之間存在問題，并在方案編制階段采取有效措施予以解決，以確保施工進度和安全。

3 BIM 應用案例

如鋼板組合梁鋼梁安裝時項目衙前河大橋小曲率半徑鋼梁安裝問題等，解決方案如下：

①衙前河大橋，曲線半徑1100m。根據設計要求，鋼梁制作時，主梁腹板必須跟隨曲線半徑制作成弧形，不得“以直代曲”。弧形鋼梁實際喂梁過程中，通過架橋機后支腿和前中支腿時兩側空間狹小，為本項目施工難點，采用BIM 模擬小曲率半徑橋梁鋼梁安裝存在的安全性問題，大橋鋼梁安裝模型見圖3。

圖3 曲線半徑1100m 橋梁41m 鋼梁安裝模型

②大橋設計為（3×40m+3×40m+3×40m）跨徑組合，設計鋼梁最長節段長度41m。根據曲率半徑計算41m 長鋼梁的弧度較直線鋼梁跨中翼緣外擴最大19cm，鋼梁最寬處7.85m，平行喂梁所需橫向寬度8.04m。

③架橋機設計前中支腿凈空8.15m，當鋼梁跨中通過架橋機前中支腿時，外緣一側間距最小為（8.15-8.04）÷2=5.5cm。根據理論計算，曲線鋼梁可順利通過架橋機前中支腿，但實際施工過程中，仍存在碰撞風險，見圖4。

圖4 曲線半徑1100m 橋梁41m 鋼梁安裝存在碰撞風險

④針對曲線鋼梁安裝施工，擬采取以下措施避免發生碰撞：

鋼梁前移時，安排1 名總指揮，4 名觀測人員，攜帶對講機時時觀測，發現異常，立即停止前移作業。4 名觀測人員在架橋機前后每個支腿各分配1 人，以便全方位無死角觀測。

在鋼梁最外緣端頭四個角以及兩側跨中處采用醒目標識進行標記（可用小紅旗），易于觀測。

若前移過程中發現鋼梁或吊具與支腿之間凈距較小時：立即停止鋼梁前移作業—鎖定天車縱移—采用前后兩臺天車同時橫移的方式調整凈距，確保凈距≥10cm 后—鎖定天車橫移—再進行鋼梁前移作業，直至鋼梁全部安全通過中支腿。

⑤端橫梁超寬沖突擬解決方案。

原設計端橫梁安裝時整體寬度為8.38m，外緣距離鋼梁腹板840mm。架橋機設計凈空8.5m，理論可通過，但曲線鋼梁無法通過架橋機中支腿進行安裝。

發現問題后，項目立即上報業主和設計代表對端橫梁進行優化，優化后外緣距離鋼梁腹板495mm，鋼梁整體寬度調整為7.69m，可滿足鋼梁順利通過架橋機中支腿。

⑥每聯首跨鋼梁安裝與架橋機碰撞解決方案。

采用BIM 軟件模擬架橋機進行鋼梁安裝，正常架梁時，架橋機前支腿橫梁高度約2.5m，存在鋼梁與架橋機前支腿橫梁碰撞風險。

鋼梁前端與架橋機前支腿橫梁位置關系情況：正常架梁時，對于單孔40m 跨徑橋梁，鋼梁長度為41m。由于架橋機中支腿頂托高度約60cm，鋼梁梁底必須高于底托通行，而普通架橋機前支腿橫梁距離墩頂高度僅為2.5m，不能滿足鋼梁安裝要求。

⑦針對每聯第一跨鋼梁安裝施工，采取以下措施避免發生碰撞：

聯系架橋機廠家對架橋機前支腿設計橫梁下凈空進行調整設計和驗算。

鋼梁最大梁高2.1m，剪力釘0.2m，支座系統0.155m。

理論需通行空間=2.1×2+0.2+0.155=4.555m＜5.8m，擬將架橋機前支腿橫梁凈空調整至5.8m。

4 項目管理信息系統中主要功能

4.1 構件管理

根據規范對模型進行的分部分項劃分后形成單獨的構件，點擊結構構件可以在BIM 模型中定位并用顏色突出顯示該構件，點擊BIM 模型構件同樣可以在結構中定位構件，同時可查看構件屬性、制作構件視口、二維碼等。

4.2 二維碼管理

通過已施工結構物，生成二維碼信息，通過手機“掃一掃”，即可顯示過程中原材料、設計參數和施工過程中存在的質量、安全等問題，具有可追溯性。

4.3 設計管理

將施工文檔、施工圖紙納入BIM 平臺設計管理模塊，實現線上文件存檔，并且將各項平臺數據共享，隨時隨地可以通過手機APP 進行查看。

4.4 質量、安全管理

為項目工程問題、質量問題、安全問題可應用手機端BIM 應用平臺隨時隨地進行發布，圖文并茂，指定對應管理人員進行落實并整改回復。所發布問題和電腦PC 端同步，存在問題可關聯至模型，并留存問題記錄。現場施工員接收到問題，及時安排工班進行整改，真正做到問題及時處理、一崗雙責，甚至一崗多責。

4.5 工程動態留痕

項目工程動態可應用手機端BIM 應用平臺隨時隨地進行發布，圖文并茂，形成工程進展、質量、安全留痕等。

4.6 工序管理

物料追蹤模塊跟蹤項目工程實體進展情況，現場技術員利用BIM 平臺對現場工程實體進展情況進行反饋，如：樁基開孔-樁基沖進-樁基終孔-混凝土灌注-樁基檢測等狀態，對應進展情況關聯模型對應結構物，從而達到跟蹤工程實體進展情況效果。

5 項目管理應用特點

5.1 性能優越、操作簡單

支持精細BIM 模型與實景模型，采用了可視化管理操作模式，增強了易用性。

5.2 業務專業、功能完整

涵蓋工序卡控、工序寫實、安全質量進度管理、二維碼物料跟蹤、現場管理、對比分析、智能預警等功能，加強了精細化、規范化的過程管理。

5.3 業務相互關聯、數據互聯互通

實現了各平臺的信息自動關聯，便于隨時隨地用不同方法查看各項信息，提高了工作效率。

5.4 現場采集、真實可靠

強化手機現場管理，實現了手機端現場信息查詢與調閱、現場任務處理、數據采集等功能，提高了數據采集效率和現場的信息溝通效率。

5.5 智能預警、輔助決策

通過對各指標項的趨勢和規律的分析，動態預測指標項的發展趨勢，提前發現可能異常的指標，提供多維度的分析成果以輔助決策，向智慧建造邁進。

6 結論

BIM 技術的應用與實施極大地推動了工程信息化的進程，將工程建設從機械化向信息化、智能化的腳步進行邁進，但是我們也深刻的感受到：

①首先，BIM 技術的應用與實施由于缺乏統一的認識和交付的標準，在建設過程中容易出現思想不統一，方向不明確，導致很多工作需要反復研究與驗證。

②其次，BIM 技術以三維圖形技術為基礎，特別是公路隧道線形和支護特點，要求場景大、路線長，圖形處理技術目前還存在一定的技術難度，高性能計算機的投入與大場景的支持都還有待科技發展以后去更加有效地提升用戶體驗。

③最后，BIM 技術的應用落地需要投入大量的人力、物力、財力作為支撐，項目在推動BIM 技術應用的同時應充分考慮這部分費用。

本項目BIM 技術主要應用于橋梁工程，尤其是鋼板組合梁。以安全、質量、進度為核心業務構建協同可視化應用管理平臺，實現“業務管理數字化、建造過程智能化、信息展示可視化”，形成一整套鋼板組合梁施工技術，為后續項目施工提供有效的、更加形象的參考依據和技術保障，進而降低項目施工協調難度，提升管理水平。