BIM技术在济南绕城高速公路二环线东环段的应用

黄聚生

(中铁十四局集团第四工程有限公司 山东济南 250002)

1 引言

建筑信息化模型(BIM)，是信息化集成的三维模型。利用三维模型可以更加直观、立体地查看项目施工全过程中各个阶段的具体信息[1]。

通过各个参与方协同工作，运用BIM技术对工程进行施工指导，深化设计、优化施工方案，提高工作效率[2]；运用BIM平台的施工进度管理、质量安全管理等应用模块加强组织与协调，提高信息化管理水平[3]。

2 工程概况

济南绕城高速公路二环线东环段第一标段施工范围为北起青银高速与济广高速连接的唐王枢纽立交，南至东巨野河2号大桥桥头。施工里程为K0＋000～K13＋055，标段全长13.042 km。

本标段主要工程数量:路基挖方7.5万m3、路基填方289万m3、特大桥(含转体桥)1 591.58延米/1座、大桥1 784.5延米/6座、中桥406.2延米/7座、箱涵19道、圆管涵46道、匝道桥6座、互通立交3处、服务区1处。工期从2018年11月至2020年12月，历时26个月。

3 BIM工作部署

3.1 BIM组织框架

BIM组织框架见图1。

图1 BIM组织框架

3.2 主要部门职责

明确项目部各岗位人员在日施工管理中辅助BIM技术推行的岗位职责[4]。

(1)工程部:技术方案挂接、施工图纸上传、工程量核对、进度计划挂接、结构尺寸核对、三维技术交底。

(2)安质部:安全管理协作发起、安全资料上传、质量管理协作发起/质检资料上传。

(3)实验室:试验资料上传、试验信息挂接、原材进场验收。

(4)测量组:测量资料上传、坐标信息添加、坐标放样复核。

3.3 软件应用

BIM软件应用情况见表1。

表1 软件应用

3.4 整体部署

调研及规划见图2。

图2 调研及规划

3.5 BIM实施方案

为保障项目顺利实施，明确各部门职责内容，提高各部门之间工作协同效率，鲁班驻场人员根据项目实际情况和要求，建立起项目BIM实施方案，以加强项目BIM工作实施保障。

参考国家规范及以往项目实施经验，BIM团队会针对本项目的类型、重难点、应用条件及前期的模型标准，制定适用于本项目的《应用标准》，内容包括质量安全管理、进度管理、协同管理、资料管理、工程量管理、碰撞检查等应用工作流程。

3.6 BIM实施流程

(1)项目前期

BIM团队的成立(人员分工及培训)、BIM实施标准的建立、各单位资源整合、BIM模型的建立、平台的建立、深化设计。

(2)施工阶段

BIM平台施工进度、安全质量问题上传，图纸文档、施工方案、技术交底等资料关联构件模型及日常平台维护、更新。

(3)竣工阶段

BIM模型交付与验收。

3.7 建模细则

模型是BIM的基础，建模标准为BIM模型的总纲，确立建模标准是BIM应用的首要任务。鲁班BIM团队在项目实施早期阶段，根据自身BIM应用经验及项目特点，编制针对本项目的《建模标准》，对建模原则、建模范围及要求、模型拆分标准、模型命名标准、软件基本设置等作出明确规定。

为规范公路市政专业建筑信息模型过程，保证建筑信息模型建模质量和应用质量，邀请鲁班工程顾问有限公司作为BIM实施顾问针对桥梁项目建立建模标准[5]，为本项目模型精细化创建提供有力保障。

4 BIM应用点

4.1 模型创建

(1)参数化族库管理

创建参数化族，形成企业级BIM族库，有效优化工作程序，使其能既好又快地建立项目[6]。

(2)桥梁结构模型创建

通过基于Revit的可视参数化插件dynamo[7]，高效快速地建立桥梁复杂结构模型。

4.2 图纸问题审核

(1)提交建模成果报告。

(2)提交图纸问题整理报告。

(3)组织模型交底会议，对BIM模型进行审核。

(4)组织图纸研讨会，对图纸问题逐一审核后提交设计院。

4.3 工程量统计

由工程部提供《五量台账统计表》设计工程量数据，BIM通过工程量明细表提供项目模型量数据，做对比复核后形成完整的工程量分析报告。

4.4 碰撞检查

基于BIM的碰撞检查，直观地将梁体钢筋、预应力管道及钢筋、预埋件等构件进行展示，检查相互的碰撞点。在项目施工前发现问题，不至于项目返工，减少了人力、材料的投入，加快了工期。

此次碰撞共检查出8个碰撞点，工程部对几处碰撞点进行复核，通过调整梁体钢筋的位置等方式解决了上述碰撞问题(见图3)。

图3 预应力管道及钢筋碰撞检查报告

4.5 场地规划

通过BIM技术将二维图纸导入BIM软件中建立三维基坑模型及结构模型；对三维场布中的钢筋加工场、木工加工场、材料堆放区域进行规划，可通过VR全景图模拟(见图4)。

图4 场地布置

4.6 可视化方案模拟

(1)唐王枢纽互通主线上跨济广高速公路，日常车流量极大。通过BIM模拟架梁过程中4个阶段的道路导改情况，阶段1:梁板架至到高速路南侧，车辆正常行驶；阶段2:梁板架至高速路左幅，车辆导改至右幅；阶段3:梁板架至高速路右幅，车辆导改至左幅；阶段4:跨越济广高速架梁完成，恢复正常行驶。模拟交通改造后的道路运行情况，可以更加直观地发现道路改造后出现的问题，预估施工难度，提前规划部署。基于BIM的方案交底可使沟通更顺畅(见图5)。

图5 道路导改模拟

(2)根据施工方案，对跨胶济铁路转体桥进行虚拟建造和工艺模拟，对施工关键点进行剖析[8]。主要有:转体前现浇支架的拆除、转体结构的施工过程(如球铰、转盘、滑道的安装)；转体过程中的动态监控；转体后的封固转盘等(见图6)。

图6 转体桥施工模拟

提高项目管理人员对关键技术的掌握水平，并对作业班组进行三维交底[9]，有效解决了各作业班组协调问题。

4.7 现场监控

施工现场安装监控等电子设备，在终端监控视频。通过BIM管理平台在相关位置绑定监控设备，可以准确看到施工人员、技术人员所处位置，同时可以观察现场的施工进度。

4.8 平台管理

将BIM模型导入其中，平台可以对BIM模型的各种数据进行识别。现场各工区技术员采用手机移动APP将现场施工实际数据快速便捷地录入平台的最终基础工程数据库(见图7)。

图7 管理平台

4.8.1 进度管理

技术员或BIM对应负责人通过电脑端Luban iWorks Civil或移动端Luban iWorks APP录入每个结构的实际进度，结合进度计划功能录入计划进度；将实际进度和计划进度进行对比，对实际进度落后于计划进度较大的施工段落进行分析，及时对现场进度进行管理，提高项目对现场进度的管控(见图8)。

图8 进度管理

采用BIM系统平台[10]，不仅可以直观展示项目形象进度，且集成了实际进度、计划进度，增加工程延误提醒，方便施工管理人员进行资源调配[11]。

(1)导入进度计划:导入工程进度表格并生成工程计划。

(2)设置任务责任人:任务二次拆分并分配责任人。

(3)同步施工进度:责任人在移动端填写完成情况并同步到计划中。

(4)超期提醒:当出现工程超期，系统给项目责任人推送。

4.8.2 成本管理

人、机、料供应计划以落地执行为目的，实现计划冲突自动提醒，提升进度计划可操作性，避免出现计划、施工“两张皮”，进度、实施不相符。充分发挥信息化技术的可视化优势，通过后台数据分析人、机、料及关联的进度计划，使产值情况一目了然。如果偏离计划值较大，为计调调整提供可靠数据支持。

4.8.3 物资管理

对原材料、所用机械及设备的需求计划、采购计划、现场验收入库、发料和领料进行全过程管理。

原材料进场报验单(钢筋、砂石料、水泥等)，由现场人员上传原材料生产信息、合格证书等资料，备注进场日期、批次、现场人员信息等。

4.8.4 构件信息管理

采用BIM系统平台，按照属性和属性值的方式将施工信息添加到构件上，并可以进行批量提取使用，如计量计价、核对工程量、统计施工台账等。

4.8.5 资料管理

通过资料管理模块，可以将施工管理全过程各个阶段所需要的施工技术、安全、成本、物资等相关资料(包括施工方案、技术交底、设计变更单等)等录入。

每条信息都与模型关联，根据材料信息可追查到使用部位，同时也可反向查询材料质量信息，以便有需要时追溯质量问题源头。

在生产过程中，每完成一个重要工序，需统计施工内容的具体信息，组合成为一套较为齐全的记录。BIM技术的快速发展，为项目的后续可查提供了可实现的方式，帮助项目建立虚拟的资料档案馆(见图9)。

图9 资料管理

4.8.6 安全质量管理

通过各移动终端，包括手机、平板电脑等，收集相关数据，对存在安全、质量问题的部位或样板部位拍照，文字或语音描述，上传到对应模型构件；@对应负责人和相关人，提出整改要求和整改时间；对应负责人收到信息后，根据整改要求进行整改回复，形成闭合，还可以将文档记录导出，便于现场管理员分析、统计质量安全问题根源，提出更合理的防范措施。形成施工现场质量风险、质量安全样板等资料库，与BIM模型随时关联，便于现场施工过程中、竣工验收时的各方面数据的统计管理。

可通过移动终端浏览BIM模型和图纸，标记发现的问题及现场质量安全问题附加以现场照片上传至BIM平台[12]，明确整改责任人，对问题进行限期整改，避免了冗长的下发整改时间，并实现了施工安全质量的实时跟踪，确保施工进度有序开展(见图10)。

图10 安全质量管理

5 结束语

根据BIM技术在济南绕城高速公路二环线东环段的管理应用可以得出BIM技术的优势:BIM技术应用直观形象，能降低施工管理对象的专业门槛；BIM技术能进行方案预演，有助于管理人员进行决策；BIM管理有利于公司推广“一个平台，一套管理”的标准化管理念；BIM模型施工数据积累也是施工企业项目经验的积累，助推企业健康发展。

但BIM技术也存在不足，如BIM数据的输入和产出还不成正比，无法完全做到让数据说话，采用数据指导施工；公路工程体量过大，BIM数据过多，不利于集团公司的信息管理，信息的去芜存菁以及各业务口的协同协作仍需要很长的路要走；BIM技术更深层次的推广往往涉及到项目组织架构的变化。

总之，BIM技术的应用是大势所趋，要结合公司自身的发展，找出一条适合自己的BIM技术应用道路。