付功云，王立彬，青舟，高俊峰，董曉龍，孫國文

(1.中鐵第六勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,天津 300308; 2.大連地鐵集團(tuán)有限公司,大連 116000; 3.中鐵大連地鐵五號線有限公司,大連 116011; 4.中鐵一局集團(tuán)城市軌道交通工程有限公司,江蘇無錫 214000)

引言

我國城市軌道交通工程建設(shè)是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分,而地下盾構(gòu)隧道建設(shè)模式在當(dāng)前城市軌道交通工程區(qū)間建設(shè)中占據(jù)主流地位[1],是典型高風(fēng)險、高投入的系統(tǒng)性工程。一是周邊風(fēng)險源、地下地質(zhì)條件等具有變化性、不可知性,導(dǎo)致施工工藝復(fù)雜、安全隱患探知及處置難;二是施工地點(diǎn)處于城市區(qū)域,對公共安全要求高,一旦發(fā)生安全、質(zhì)量事故,社會及經(jīng)濟(jì)負(fù)面影響大;三是系統(tǒng)性工程,盾構(gòu)區(qū)間的進(jìn)度、成本與整條軌道線路的進(jìn)度、成本密切相關(guān),保障進(jìn)度、降低成本是項(xiàng)目需考慮的關(guān)鍵因素。如何融合使用BIM、GIS、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù),提高城市軌道交通盾構(gòu)隧道工程建設(shè)過程中的安全風(fēng)險、質(zhì)量、進(jìn)度、成本等的管控能力,提前發(fā)現(xiàn)問題、提前處置、提前消除隱患,已成為各級政府、建設(shè)單位及參建單位共同關(guān)注的重點(diǎn)領(lǐng)域。

在BIM與盾構(gòu)隧道施工結(jié)合應(yīng)用方面,已有部分研究案例。呂剛等[2]搭建了基于BIM、GIS和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的隧道施工可視化管理平臺,初步實(shí)現(xiàn)對鄰近建(構(gòu))筑物危險性的實(shí)時預(yù)測預(yù)報;楊威等[3]基于CarsView圖形引擎、前后端分離架構(gòu),研發(fā)鐵路隧道施工BIM管理系統(tǒng),滿足清華園隧道實(shí)踐應(yīng)用要求;陳卓等[4]在成都地鐵8號線一期工程中,通過施工模型構(gòu)建、VR虛擬駕駛艙重點(diǎn)場景仿真、基于BIM的施工進(jìn)度管理、基于BIM的工程動態(tài)移動APP、盾構(gòu)機(jī)實(shí)時狀態(tài)監(jiān)測及現(xiàn)場量測數(shù)據(jù)管理等應(yīng)用,滿足了現(xiàn)場管理需求;馬少雄等[5]依托太焦鐵路武鄉(xiāng)隧道工程,構(gòu)建鐵路建設(shè)項(xiàng)目數(shù)字化協(xié)同管理體系,包含模型、權(quán)限、工序、圍巖等級、報表等功能;魏林春等[6]歸納了盾構(gòu)隧道施工的信息類型,分別建立子模型,并將信息集成為盾構(gòu)施工信息模型,開發(fā)了B/S架構(gòu)的盾構(gòu)施工信息管理系統(tǒng);林曉東等[7]在分析GIS數(shù)據(jù)管理和BIM數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上,建立集成GIS/BIM的盾構(gòu)隧道全壽命期管理系統(tǒng)。

文獻(xiàn)檢索結(jié)果表明,已有多位專家開展BIM平臺在盾構(gòu)隧道施工中的應(yīng)用研究,但存在部分技術(shù)路線瓶頸導(dǎo)致適用性較低、部分功能不全、不能覆蓋盾構(gòu)施工全過程等問題。依托大連地鐵5號線火梭區(qū)間海底盾構(gòu)隧道工程需求,結(jié)合大直徑泥水平衡盾構(gòu)施工方案,研發(fā)了一套盾構(gòu)隧道施工BIM管理平臺,集成了BIM設(shè)計(jì)模型、環(huán)境模型、地質(zhì)模型、設(shè)備模型、施工報表、監(jiān)理報表、管理流程、盾構(gòu)機(jī)PLC數(shù)據(jù)、視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、第三方監(jiān)測數(shù)據(jù)、智能傳感器數(shù)據(jù)、人工巡檢APP、人工填報接口等,實(shí)現(xiàn)了盾構(gòu)施工過程安全、質(zhì)量、進(jìn)度、成本等管理,有效保障了盾構(gòu)隧道安全施工,提高工程質(zhì)量,加快施工進(jìn)度并提前洞通,降低工程成本。

1 工程概況

大連地鐵5號線線路全長24.484 km,起于虎灘新區(qū)站,止于后關(guān)村站,大致呈南北走向。其中,火梭區(qū)間位于火車站站與梭魚灣站之間,全長2 870 m,海域段長2 310 m,巖溶強(qiáng)發(fā)育區(qū)跨度1 538 m,采用φ12.26 m泥水平衡盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn),海底盾構(gòu)隧道復(fù)雜條件展示見圖1。

圖1 大連地鐵5號線海底盾構(gòu)隧道復(fù)雜條件展示

該海底隧道是國內(nèi)首次大直徑穿越巖溶強(qiáng)烈發(fā)育區(qū)的超級穿海工程[8],海底溶洞呈馬蜂窩狀并形成三大溶洞群,最大溶洞高29 m,線巖溶率達(dá)到13.7%;存在軍事敏感區(qū)、香爐礁航道、碼頭等眾多風(fēng)險源,施工過程不能及時有效管控;存在多種安全風(fēng)險監(jiān)測數(shù)據(jù)無關(guān)聯(lián)分析而形成信息孤島,無法使數(shù)據(jù)價值達(dá)到最大化。傳統(tǒng)二維信息管理系統(tǒng)無法保障地質(zhì)復(fù)雜、風(fēng)險源眾多、信息孤島等復(fù)雜條件下的順利施工,從而引入BIM平臺集成相關(guān)數(shù)據(jù),綜合多方數(shù)據(jù)進(jìn)行三維可視化研判與指導(dǎo)施工。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 技術(shù)架構(gòu)

BIM平臺采用3層技術(shù)架構(gòu),分別為服務(wù)層、支撐層與應(yīng)用層,BIM平臺技術(shù)架構(gòu)見圖2。

圖2 海底盾構(gòu)隧道施工BIM管理平臺技術(shù)架構(gòu)

服務(wù)層基于WebGL三維引擎實(shí)現(xiàn)三維場景構(gòu)建、空間分析等,并對外輸出數(shù)據(jù)服務(wù)、三維服務(wù)等接口;線性數(shù)據(jù)存儲于MySQL數(shù)據(jù)庫中,盾構(gòu)點(diǎn)位數(shù)據(jù)經(jīng)Redis數(shù)據(jù)緩存、篩選后導(dǎo)入MySQL數(shù)據(jù)庫中;BIM模型、二維管理信息、二維設(shè)計(jì)圖紙、三維坐標(biāo)信息等以文件形式存儲;通過一鍵發(fā)布輪詢服務(wù)、隊(duì)列服務(wù)實(shí)現(xiàn)多種格式BIM模型轉(zhuǎn)換為BIM平臺模型統(tǒng)一格式,并整合管理與瀏覽。

支撐層通過BIM模型一鍵發(fā)布實(shí)現(xiàn)不同格式BIM模型自動上傳到BIM平臺并成為二維管理信息的載體[9];Spring Boot/Cloud框架支撐快速開發(fā)、微服務(wù)[10]等后端服務(wù);AVUE框架支撐前端頁面的產(chǎn)品化開發(fā)模式;研發(fā)利用數(shù)據(jù)庫讀取權(quán)限、JavaScript調(diào)用、API接口、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備硬件接入等系統(tǒng)集成綜合框架[11],支撐多源數(shù)據(jù)的采集分析;預(yù)留人工智能深度學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)分析等接口,在BIM平臺積累大量數(shù)據(jù)之后,對LSTM[12]深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練,通過趨勢預(yù)測與實(shí)際結(jié)果對比,優(yōu)化算法模型,最終實(shí)現(xiàn)基于BIM平臺的人工監(jiān)測、智能儀器監(jiān)測、盾構(gòu)監(jiān)測等預(yù)測功能。

應(yīng)用層通過梳理盾構(gòu)施工業(yè)務(wù)需求,集成相關(guān)數(shù)據(jù)并定制化開發(fā)相關(guān)專業(yè)應(yīng)用,在依托工程中,以盾構(gòu)隧道施工過程管理為主,包含安全管理、質(zhì)量管理、進(jìn)度管理、成本管理等,并預(yù)留設(shè)計(jì)階段、運(yùn)維階段應(yīng)用拓展接口,通過瀏覽器、移動端等方式對外提供服務(wù)。

2.2 數(shù)據(jù)整理與處理

依托工程中施工管理數(shù)據(jù)包含基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、BIM模型數(shù)據(jù)、BIM模型附屬信息、安全風(fēng)險數(shù)據(jù)、進(jìn)度數(shù)據(jù)、質(zhì)量數(shù)據(jù)、成本數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)、材料信息等[13],不同數(shù)據(jù)采用不同的數(shù)據(jù)梳理、集成處理方式。基于BIM平臺的盾構(gòu)隧道工程數(shù)據(jù)整理與處置見表1。

表1 基于BIM平臺的盾構(gòu)隧道工程數(shù)據(jù)梳理與處置

2.3 關(guān)鍵技術(shù)

基于B/S模式、先進(jìn)且成熟、滿足移動應(yīng)用、具有廣泛適用性的WebGL三維引擎[15],將自主研發(fā)的一鍵發(fā)布工具、多源數(shù)據(jù)系統(tǒng)集成框架等融合封裝為三維底層框架,對外暴露開發(fā)接口;為滿足盾構(gòu)機(jī)1 300多個數(shù)據(jù)點(diǎn)位、每個數(shù)據(jù)點(diǎn)位3～20條數(shù)據(jù)、每隔10 s刷新一次的大吞吐數(shù)據(jù)存儲與應(yīng)用要求(數(shù)據(jù)量約為3MB/10 s),采用Redis高速緩存相關(guān)數(shù)據(jù),篩選后傳入MySQL線性數(shù)據(jù)庫進(jìn)行應(yīng)用[16];依托Spring Boot/Cloud微服務(wù)框架,部署B(yǎng)IM模型轉(zhuǎn)換、安全、質(zhì)量、進(jìn)度、成本、流程、用戶管理等微服務(wù),降低各應(yīng)用之間的耦合度,提高服務(wù)穩(wěn)定性;前端采用AVUE,基于事前端緩存技術(shù)、三維模型存儲于router緩存中、router keep-alive配置是否刷新,實(shí)現(xiàn)不重復(fù)或不頻繁加載三維模型的目標(biāo),有效降低三維模型及信息加載量,解決移動應(yīng)用流量不足、三維場景加載慢的關(guān)鍵瓶頸。

3 BIM模型

BIM設(shè)計(jì)及應(yīng)用軟件眾多,如美國AutoDesk、法國Dassault、美國Bentley、廣聯(lián)達(dá)、中望軟件等[17],在依托工程中,依據(jù)設(shè)計(jì)對象不同選擇不同的適配軟件,模型精度滿足GB/T51235—2017《建筑信息模型施工應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》要求,基于軌道交通工程BIM標(biāo)準(zhǔn)體系[18],在BIM平臺中融合為一體。

3.1 環(huán)境模型

采集地面建筑、地形地貌等數(shù)據(jù)及影像,沿線分左右延伸200 m建立地表環(huán)境。在依托工程中,海底部分按照測量數(shù)據(jù)建模,環(huán)境模型面積約為3 km2。采用3dsMAX、Revit等軟件建模還原周邊環(huán)境、采用開放的衛(wèi)星數(shù)據(jù)作為底層,將多個環(huán)境模型的大連城建地方坐標(biāo)體系轉(zhuǎn)換為WGS84坐標(biāo)體系,導(dǎo)入到BIM平臺以WGS84坐標(biāo)體系為基準(zhǔn)整合,基于BIM平臺的環(huán)境模型展示見圖3。

圖3 基于BIM平臺的環(huán)境模型展示

3.2 地質(zhì)模型

根據(jù)物探資料,在理正、Excel等軟件中整理,根據(jù)地面高程、不同巖層深度,在建模軟件中生成三維地質(zhì)模型,部分不連貫的地層采用智能擬合生成不同地質(zhì)分界面。在依托工程中,地質(zhì)復(fù)雜程度高,根據(jù)初勘、詳勘、?？?、CT物探的數(shù)據(jù),通過AglosGeo軟件生成地質(zhì)三維模型,導(dǎo)入BIM平臺中,在BIM平臺中實(shí)現(xiàn)剖切地質(zhì)體、提取鉆井柱地質(zhì)分層信息等基礎(chǔ)功能。據(jù)統(tǒng)計(jì),依托工程地質(zhì)模型全長2 870 m,地質(zhì)體體積1.054×107m3。地質(zhì)模型形象、導(dǎo)入BIM平臺后的展示見圖4。

圖4 地質(zhì)模型展示

3.3 盾構(gòu)機(jī)等設(shè)備模型

簡單設(shè)備采用CAD、Revit、MicroStation等建模,復(fù)雜曲面設(shè)備采用Catia、Solidworks等建模,高精度模型存在圖形面多、在BIM平臺中完全仿真表現(xiàn)困難等問題,從管理角度考慮,精細(xì)化模型并不是必備條件,通常經(jīng)3dsMAX減面后導(dǎo)入BIM平臺。在依托工程中,泥水平衡盾構(gòu)機(jī)模型根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙、安裝圖紙、盾構(gòu)機(jī)安裝現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)等綜合信息,采用Catia軟件進(jìn)行建模與維護(hù)。經(jīng)統(tǒng)計(jì),泥水平衡盾構(gòu)機(jī)設(shè)備直徑12.26 m,全長189 m,模型體量54.60 MB,盾構(gòu)機(jī)模型展示見圖5。

圖5 盾構(gòu)機(jī)模型展示

3.4 隧道區(qū)間模型

隧道區(qū)間通常通過Civil3D創(chuàng)建平曲面和縱斷面生成海底隧道線路,導(dǎo)入Revit軟件。在Revit軟件中創(chuàng)建參數(shù)化管片族、典型隧道輪廓族,根據(jù)自適應(yīng)族特性,隧道輪廓族通過陣列沿隧道線路中心線生成整個隧道模型,并且將該成果輕量化導(dǎo)入BIM平臺。在依托工程中,基于Revit軟件二次開發(fā)盾構(gòu)隧道模型自動生成工具,輸入管片寬度、厚度、外徑、孔洞位置、材質(zhì)、口子件尺寸、軌枕尺寸及間距、軌道尺寸、擋板位置及尺寸、旋轉(zhuǎn)角度等關(guān)鍵參數(shù)[19],通過參數(shù)化驅(qū)動生成區(qū)間隧道模型。經(jīng)統(tǒng)計(jì),隧道全長2 870 m,寬12.26 m,共計(jì)35 186.2 m2。包含1 435環(huán)、11 480個管片、1 435個口子件、軌枕等,模型體量達(dá)到395.32 MB。盾構(gòu)管片模型展示見圖6。

圖6 盾構(gòu)管片模型展示

3.5 基于BIM平臺整合模型

復(fù)雜條件下海底盾構(gòu)隧道工程涉及在建工程、已建工程、地表環(huán)境、地下環(huán)境、設(shè)備模型等,模型來源復(fù)雜、格式多樣,為提高BIM平臺的普適性,自主研發(fā)基于BIM平臺的BIM模型一鍵發(fā)布接口,通過Web頁面提供坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、格式轉(zhuǎn)換、輕量化、屬性入庫、加密及歸檔等功能。BIM模型上傳后校驗(yàn),通過則自動發(fā)布,不通過則提示錯誤原因,由上傳人完善后重新上傳。在依托工程中,基礎(chǔ)模型通過一鍵發(fā)布接口上傳,集成相關(guān)二三維管理信息,以WGS84坐標(biāo)體系為骨架組合成工程整體信息模型,見圖7,并以此為基礎(chǔ)開展盾構(gòu)施工三維可視化管理應(yīng)用。

圖7 以WGS84為骨架融合成工程整體信息模型

4 BIM平臺應(yīng)用

根據(jù)盾構(gòu)隧道工程特點(diǎn)及業(yè)主管理需求,BIM平臺在施工階段主要應(yīng)用包括安全、質(zhì)量、進(jìn)度、成本等。為決策者能夠迅速掌握工程關(guān)鍵信息,為合理決策提供依據(jù),在依托工程中,提取盾構(gòu)隧道施工重點(diǎn)數(shù)據(jù),集中在同一個頁面中展示并形成大屏首頁,大屏首頁展示見圖8。

圖8 大屏首頁展示

4.1 安全管理

BIM平臺通過集成第三方安全系統(tǒng)數(shù)據(jù)、攝像頭監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、盾構(gòu)機(jī)數(shù)據(jù)、智能監(jiān)測儀器數(shù)據(jù)(沉降、位移、變形、壓力、應(yīng)力、水位等)[20]、人工監(jiān)測報表、施工日志、監(jiān)理日志等信息,開展施工安全管理工作,支撐監(jiān)控量測、視頻監(jiān)控、風(fēng)險源管理以及隱患排查等功能。通過二三維關(guān)聯(lián)定位,將二維數(shù)據(jù)與三維模型關(guān)聯(lián),當(dāng)超出系統(tǒng)安全閾值時,發(fā)起預(yù)警及處置流程。最終達(dá)到基于BIM平臺的安全處置規(guī)范化、安全問題可視化、處置過程知識化等目標(biāo),提高工程安全管理水平。

在依托工程中,BIM平臺在硬件接入盾構(gòu)機(jī)PLC二維實(shí)時參數(shù)的基礎(chǔ)上,集成人工監(jiān)測報表、智能監(jiān)測儀器數(shù)據(jù)、視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)及第三方安全系統(tǒng)數(shù)據(jù)等,見圖9。以三維方式關(guān)聯(lián)周邊風(fēng)險源,并對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)分析,BIM平臺結(jié)合GIS系統(tǒng)進(jìn)行三維動態(tài)展示,根據(jù)預(yù)設(shè)的監(jiān)測閾值,觸發(fā)后自動預(yù)警、發(fā)起處置流程、處置完畢后進(jìn)入消警流程,在施工過程中更加便捷直觀地掌握多源數(shù)據(jù)綜合分析后的安全監(jiān)控實(shí)時動態(tài)。

圖9 基于BIM平臺安全管理功能展示

4.2 質(zhì)量管理

基于BIM平臺進(jìn)行關(guān)鍵環(huán)節(jié)質(zhì)量管理工作,巡檢APP定位或者掃描電子標(biāo)簽關(guān)聯(lián)模型并發(fā)起質(zhì)量隱患處置流程、直觀查看隱患、分析預(yù)警、處置流程跟蹤與統(tǒng)計(jì)。具有即發(fā)現(xiàn)即上報的優(yōu)勢,避免上報與處置的遺漏,且移動APP關(guān)聯(lián)GIS、構(gòu)件、二維碼等(圖10),效率高、處置快,能夠有效提高施工質(zhì)量管理水平。

圖10 移動APP質(zhì)量巡檢上報(GIS定位、掃碼關(guān)聯(lián)定位、構(gòu)件樹選擇定位)

在依托工程中,通過巡檢APP提交質(zhì)量問題到BIM平臺,問題列表關(guān)聯(lián)三維模型與GIS坐標(biāo)或問題標(biāo)簽漂浮在施工場景模型中,點(diǎn)擊定位質(zhì)量問題地點(diǎn)或部位,并發(fā)起處置流程,相關(guān)處置措施留檔,經(jīng)分析建設(shè)質(zhì)量管理知識庫,最終達(dá)到發(fā)現(xiàn)問題自動匹配處置措施的目標(biāo)。相關(guān)處置措施,如盾構(gòu)管片破損不同程度及對應(yīng)處置狀態(tài)、盾構(gòu)姿態(tài)錯誤后的糾偏調(diào)整方案等,經(jīng)工程實(shí)踐檢驗(yàn)可行,輸出三維可視化知識作為BIM咨詢、BIM平臺等數(shù)字化產(chǎn)品的基礎(chǔ)。

4.3 進(jìn)度管理

基于BIM平臺導(dǎo)入Project或Excel格式的形象進(jìn)度數(shù)據(jù),系統(tǒng)集成施工日志、盾構(gòu)機(jī)實(shí)時位置等實(shí)際進(jìn)度數(shù)據(jù),分別與BIM模型進(jìn)行關(guān)聯(lián),實(shí)現(xiàn)多版本形象進(jìn)度與實(shí)際進(jìn)度對比。進(jìn)度的提前與滯后預(yù)警,結(jié)合環(huán)境及施工情況分析原因指導(dǎo)施工,保障施工進(jìn)度。

在依托工程中,通過BIM平臺導(dǎo)入工程形象進(jìn)度數(shù)據(jù),與盾構(gòu)環(huán)號對應(yīng)的管片模型關(guān)聯(lián),使得盾構(gòu)各管片環(huán)模型附加該環(huán)計(jì)劃完工時間;同時,通過PLC硬接盾構(gòu)機(jī)實(shí)時進(jìn)度數(shù)據(jù),為各管片環(huán)附加實(shí)際完工時間,管片環(huán)的計(jì)劃完工時間與實(shí)際拼裝時間對比,實(shí)現(xiàn)形象計(jì)劃進(jìn)度與實(shí)際施工進(jìn)度之間關(guān)系分析,自動判斷當(dāng)前狀態(tài)是正常施工、超前施工還是滯后施工,并在BIM平臺中用不同的顏色進(jìn)行區(qū)分展示。針對進(jìn)度滯后狀態(tài),綜合考慮了地質(zhì)、周邊風(fēng)險源、安全、質(zhì)量、成本等因素影響,有效指導(dǎo)科學(xué)合理、有針對性地調(diào)整施工方案、施工計(jì)劃等,確保了依托工程提前洞通?；贐IM平臺進(jìn)度管理功能展示見圖11。

圖11 基于BIM平臺進(jìn)度管理功能展示

4.4 成本管控

在BIM平臺中,根據(jù)施工單位提供的計(jì)量清單文件,查看對應(yīng)工程計(jì)量部位在三維場景中的空間位置,與現(xiàn)場比對確認(rèn)是否已經(jīng)完成;基于WBS、CBS編碼統(tǒng)一,選擇當(dāng)前工程量清單對應(yīng)模型統(tǒng)計(jì)工程量并輸出總價,復(fù)核模型工程量總價與計(jì)量清單總價是否一致;提供數(shù)據(jù)接口,可選擇集成財(cái)務(wù)系統(tǒng)支付憑證,快速完成資金支付工作?；贐IM平臺三維方式復(fù)核工程量清單有利于保障資金合理利用、達(dá)到成本管控目的、提高資金支付效率。

在依托工程中,BIM平臺集成泥水平衡盾構(gòu)機(jī)的注漿量、密封油脂、膨潤土等使用量數(shù)據(jù),配合人工報表,實(shí)時監(jiān)測材料消耗情況,同時結(jié)合地質(zhì)巖溶模型、風(fēng)險源狀況等計(jì)算的材料計(jì)劃消耗值,設(shè)定各管片環(huán)對應(yīng)材料計(jì)劃消耗值大于120%或低于80%為預(yù)警閾值,達(dá)到閾值后觸發(fā)遠(yuǎn)程專家會審流程,綜合研判過量、過少的材料消耗是否合理,判斷是否需要在CT物探數(shù)據(jù)、超前鉆物探數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上重新物探,確保材料消耗處于合理范圍,最終達(dá)到了降低非正常材料消耗目標(biāo),在保障安全施工的前提下有效節(jié)約成本?；贐IM平臺成本管控功能展示見圖12。

圖12 基于BIM平臺成本管控功能展示

5 結(jié)論與建議

依托大連地鐵5號線火梭區(qū)間海底盾構(gòu)隧道工程,研發(fā)海底盾構(gòu)隧道施工BIM管理平臺,通過三維可視化交底與輔助指導(dǎo)施工,縮短工期72 d;指導(dǎo)巖溶處置,節(jié)省材料5%,約1 100萬元;盾構(gòu)糾偏、巖溶與盾構(gòu)掘進(jìn)時空關(guān)系仿真模擬、盾構(gòu)掘進(jìn)實(shí)時監(jiān)測綜合分析等,大大降低因掘進(jìn)誤差、巖溶特大風(fēng)險源物探誤差等引起的盾構(gòu)機(jī)陷落而導(dǎo)致廢棄工程的風(fēng)險。在依托工程中的實(shí)踐應(yīng)用,驗(yàn)證了BIM平臺在城市軌道交通工程盾構(gòu)隧道建設(shè)過程中三維可視化管理應(yīng)用的可行性及先進(jìn)性。

(1)多源異構(gòu)的靜動態(tài)數(shù)據(jù)融合,BIM模型、生產(chǎn)管理信息等以GIS為骨架融合形成時空整體,突破了實(shí)際工程中存在的多種軟件設(shè)計(jì)、格式不兼容,多種管理信息數(shù)據(jù)不互通的關(guān)鍵瓶頸。

(2)多源安全風(fēng)險數(shù)據(jù)集成,綜合多方因素可視化分析與處置,有效提高了安全管理能力,降低了安全事故發(fā)生幾率。

(3)二三維關(guān)聯(lián)快速定位并跟蹤處置,快速定位存在質(zhì)量問題的地點(diǎn)、快速處置、追蹤處置過程、處置完畢后結(jié)束流程,構(gòu)建三維直觀的閉環(huán)管理場景,減少了質(zhì)量隱患,提高了工程質(zhì)量。

(4)實(shí)際進(jìn)度與形象進(jìn)度實(shí)時對比綜合分析進(jìn)度異常原因并輔助決策,有針對性地調(diào)整施工方案,有效保障了依托工程提前洞通。

(5)材料用量異常結(jié)合地質(zhì)狀況分析,針對材料消耗過量、過少等問題,分析原因并制定解決方案,合理規(guī)避了材料浪費(fèi)風(fēng)險,降低了工程成本。

BIM平臺在依托工程中實(shí)踐應(yīng)用,存在基于B/S模式瀏覽器(如Google Chrome)應(yīng)用訪問內(nèi)存限制1.4 GB、場景總體模型輕量化后體量仍超過1 GB導(dǎo)致加載速度偏慢、通過CT物探數(shù)據(jù)生成三維溶洞模型技術(shù)路線自動化程度不高、多源數(shù)據(jù)綜合分析中部分結(jié)論需人工修正判斷等問題,下一步考慮結(jié)合大數(shù)據(jù)、人工智能、互聯(lián)網(wǎng)+等技術(shù),解決BIM平臺應(yīng)用瓶頸,并繼續(xù)深入研究盾構(gòu)隧道施工BIM平臺數(shù)字化、智能化方向的應(yīng)用,向盾構(gòu)隧道工程的設(shè)計(jì)階段、運(yùn)維階段拓展,最終形成盾構(gòu)隧道工程BIM全生命周期管理平臺。