BIM及信息化在PPP项目中的应用

徐蓉

上海同济工程项目管理咨询有限公司 上海 202150

1 项目概况

大连湾海底隧道建设工程北起梭鱼湾20号路，南至人民路，道路等级为城市快速路，双向六车道规模，主线设计速度为60km/h。主线包括南北两岸接线段及沉管隧道段，全长5098m，其中接线道路长341m、沉管隧道长3035m、明挖暗埋隧道长1472m、敞开段长250m。全线长约5100m。隧道为跨海预制安装沉管结构，沉管段由18节预制管节组成，分别为13节180m直线管节、5节140m曲线管节，沉管最大重量6万吨，主要施工工序包括基槽挖泥及炸礁、基床抛石及高精度整平、沉管预制与安装等。（图示1）

图1 工程地理位置图

2 项目管理难点

(1) 结构型式多。本工程包括预制沉管结构、现浇暗埋段隧道结构、止水围堰、市政道路、地上地下立交等多种结构型式，涉及水运、市政、建筑、公路、机电等多种相关专业。

(2) 环保要求高。施工区域位于大连核心港区，毗邻东港、梭鱼湾、钻石湾等商务区，环境保护十分重要。

(3) 实体+数字化工程双移交。本工程为国内首例双产品移交项目，项目建设采用数字化技术，提交数字化产品为运维期服务。

3 实施目标

(1) 实现数字化建造与应用，利用BIM的可视化发现各类施工中的问题。通过数字化模型预施工，同时兼顾环境模拟，优化施工方案及相应设备配备。

(2) 建立完善的施工现场信息化管理系统，通过物联网、BIM+等信息技术与项目施工管理深度结合提质增效。建立完善的视觉识别系统，着力解决当前工地现场管理的突出问题，围绕现场人员、材料、设备等重要资源的管理，构建远程智能监管平台，进行资源整合。借助现场信息的采集和分析，解决不合理资源配置。

(3) 形成可用于运维管理的交付模型。与运维单位提前对接，共同筹划项目BIM模型交付标准，根据标准要求对于模型动态更新，最终产品能满足各项BIM模型交付要求。

(4) 为项目培养BIM及信息化跨专业人才，工区相关人员具备能利用BIM技术解决本工区重点、难点工艺的问题；能通过信息化手段对本工区人机料进行动态管理。

(5) 借助本项目BIM与信息化示范工地的建设契机，摸索并建立关于PPP项目在施工期信息化管理与运维期双产品移交的项目级管理流程，为日后类似项目的建设与运行提供借鉴。

4 数字化及信息化建设

4.1 BIM建模与标准

编制项目BIM应用实施策划、项目建模标准及管理办法，总工办BIM中心根据每月工区BIM工作完成情况进行绩效考评。BIM建模主要以欧特克平台软件为工具，建模过程中同时建立模型族库，不断更新与完善编制建模标准等技术文件。

北岸工程以地形模型，区域内海底地表以及周围建筑模型为主（含沉管预制厂及辅建区）。陆上结构，包括南、北岸沉箱预制场地、钢筋加工场地、混凝土预制场地、办公生活区等，要求模型精确完整模拟各部位结构形式。水上结构包括南、北岸沉箱、胸墙、上料码头、沉管、挡浪墙等结构[1]。

附属设施包括机电、排水线路管道内容等。

南岸工程以港池及陆域部分两部分进行建模。港池部分针对港池挖泥、炸礁，港池内施工道路、材料堆场及设备布设，主体结构，设备泵房及丙码头恢复，围护桩（咬合桩、灌注桩）等内容建模；陆域部分针对围护桩（咬合桩、灌注桩、格构柱），旋喷桩，基坑开挖及支护，覆土回填等内容建模。

4.2 标准制定

建立BIM建模标，准确定建模深度。建立统一的项目单位和坐标；以图纸为数据来源，参考其他地方BIM标准确定建模原则，并使用相同标准进行模型数据深化更新；明确模型命名规则；确定各专业BIM模型在项目不同周期建模精度等[2]。

4.3 信息化建设

各工区配备信息化管理员，实行管理员牵头，其他施工员及各职能部门人员全员参与管理方式，以完成信息化管理任务为目标，实现南、北岸工程信息化管理全覆盖。

主要设备名称与实现目标：

(1) 门禁系统。工区人员及工人进出场管控、记录、考评。

(2) 远程视频监控及网络建设。监控项目全径、管内等作业现场，为其它信息化设备提供稳定网络。

(3) 施工管理平台。辅助总部各部门动态管控施工现场如安全、质量、进度等问题，信息可追溯。

(4) 智能化环境检测设备。现场环境情况监控，提高环保管理质量。

(5) 塔吊检测仪。用于检测沉箱预制场移动塔吊、干坞现场移动塔吊。

(6) LED显示大屏。直观显示现场人员环境等信息，与门禁联动。

(7) 厂区内人员定位系统。管内作业人员定位。

(8) 施工船舶管理平台。组织船舶调度。

5 数字化及信息化实施方案

总部总工办BIM中心牵头负责整个项目的BIM建模工作，工区BIM小组根据具体施工任务负责本工区施工范围的建模工作，工作内容如下（见表1）

表1 各工区BIM应用主要方向

5.1 实体建模

工区开展相关建模工作，需将平、断面图按对应位置、尺寸比例导入Revit视图中，通过拉伸、放样、放样融合及空心形状等工具建立模型。每个施工段或港池内每个作业面分组建模，最终汇总与总体模型内。所有常规模型按其功能，结构分类附予材质，如混凝土、钢材、粉质黏土、强风化岩等，材质的外观图像也随之附上。

利用BIM技术，选择合适的软件，以计算规则为依据，通过建模确定构件实体位置，输入与算量有关的构件属性，通过软件自动算量，自动计算得到构件实体的工程量，自动进行汇总统计，得到工程量清单。针对不同的需求，可以按不同类别进行分类统计，如按构件型号、按里程值、按不同材料、按标高等实现多角度高精度的工程量统计，为项目进度管理、成本管理提供基础数据。

总工办BIM中心创建项目专用样板分发工区，并对完成模型进行统一整合（见图2）。

图2 项目模型

5.2 地形地质模型探索

指导三工区根据地勘数据指导其进行主线地质地层模型建立，通过简易化的操作，能将主线复杂的底层结构通过可视化的方式显现完成，满足工程量计算、任意断面查询、任意地质层可视化查看分析等应用。在施工过程中要求工区应根据补勘数据，不断完善地质地层信息，形成真实数据库[3]。

5.3 碰撞检查

指导五工区，通过三维模型可直观的反应结构的空间位置及构成，部分位置可进行工艺升级。通过三维方式发现图纸中的错、漏、碰、缺与专业间的冲突。

指导其它工区，根据建立的模型，进行碰撞检查，将结果反馈给设计，辅助进行施工图审核；结合过程中的设计修改，及时修改模型，辅助设计意图的理解。在碰撞检测方面主要分两部分，第一部分利用已经搭建完成的施工场地环境模型和碰撞检查软件就拟建施工围挡、设施等征地红线区域内的建筑、设施进行干涉检测，通过碰撞模拟，提前做好迁改工作。第二部分对北岸临建内部根据设计的图纸创建管线的BIM模型，通过碰撞检测，分析各专业的管线位置，及时发现管线问题，避免在施工过程中设计的不完善导致无法顺利进行造成的成本增加。

5.4 场地布置

深化干坞辅建区、南北岸大小临建等场地布置模拟，各工区根据自身需要，通过整体模型进行各类可视化方案汇报，并能通过可视化布置发现不合理问题，总工办BIM中心针对此相应需求，利用720全景技术与VR技术探索新的交互与应用模式（见图3）。

图3 BIM与航拍混合的场地布设

5.5 进度推演与工艺模拟

编制《复杂工艺下的可视化应用实践》指导文件，针对重点难点工艺持续性开展工艺模拟及进度推演等相关工作，并以最终接头缩尺实验作为应用样板进行推广与学习，最终目的是让工区利用现有技术在手段不断细化工艺，就复杂问题进行针对性的推演模拟。

5.6 可视化交底

通过技术积累不断完善可视化交底的流程与模拟，在工区层面进行推广，着重关注交底的落地与使用，着力培养工区可视化应用人才。

应用720全景技术，针对此技术选择有价值的分项开展应用尝试。

5.7 监控及网络布设

现场视频采集系统主要负责现场图形采集、录像存储、网桥数据传送等。

根据现场实际平面布置情况，采集系统主要分为两大部分，一是沉管预制干坞及辅建区，干坞施工阶段计划安装4-6处视频监控，生产阶段则根据实际需要对监控数量进行增加及迁改；另一部分为工程主线区，即南北岸与水上监控区，计划北岸安装3-4处监控，南岸安装4-6处监控。

水上监控以水上船舶监控为主，同时配合船舶施工管理平台对主线施工情况进行把控。管内施工监控则计划以北岸为网络源头，对管内进行网络全覆盖，监控信号可通过有线或无线方式布局。

6 结语

(1) 随着信息化、物联网、5G网络、AI智能等技术的日益普及，工程建筑行业借助这些技术的发展，融入日常的项目管理中，实现了建设施工管理的信息化、可视化、智能化，提升了管理效率，降低了安全风险。

(2) 受制于这些技术自身的发展及应用普及程度，工程建筑行业对于这些技术的应用还只限于管理层面，并未实现施工作业的智能化、智慧化，这再后续的研究中是重点方向。同时，大量信息化、物联网等基础设施的采购安装，对于PPP项目的投资控制也是一项难点，要在需求和费用之间找到一个平衡点。