謝瑞龍，李毓，黃永強，李勇兵，謝沁蕓

（1重慶市建筑科學研究院，重慶 400016；2云南省交通運輸廳，云南昆明650031；3云南昆楚高速公路投資開發(fā)有限公司，云南昆明 650030；4昆明樂寧教育信息咨詢有限公司，昆明 650032）

0 引言

轉體橋梁屬于橋梁工程中比較特殊的一種施工方法，橋梁轉體施工是指將橋梁結構在非設計軸線位置制作澆筑或拼接成形后，通過轉體就位的一種施工方法。它可以將在障礙上空的作業(yè)轉化為岸上或近地面的作業(yè)。根據橋梁結構的轉動方向，它可分為豎向轉體施工法、水平轉體施工法（簡稱豎轉法和平轉法）以及平轉與豎轉相結合的方法，其中以平轉法應用最多。主要應用于上跨峽谷、河流、鐵路、高速公路等不能做支撐的情況。轉體橋的轉體系統(tǒng)由下轉盤、上轉盤、球鉸、滑道、牽引系統(tǒng)組成，轉體過程一般通過千斤頂對拉牽引索，形成旋轉力偶，實現(xiàn)轉體。

1 工程概況

昆楚高速（勤豐至和平試驗段）主起點K60+622，位于祿豐縣大德村，路線由東向西布線，全長733m。其中大德大橋跨越成昆鐵路（大德站與勤豐營站間），跨越鐵路立交橋為該項目的重點工程。上跨成昆鐵路立交橋工程分為左右兩幅，左幅橋梁全長254m，右幅橋梁全長294m，造價約7000萬。該工程采用轉體施工，整幅進行轉體，將T構逆時針方向轉體66°至成橋位置，速度0.016～0.02rad/min，重量約15000t，一次轉體就位，轉體作業(yè)時間約60min。

轉體橋梁施工環(huán)境復雜、施工難度大、要求高、工期緊、協(xié)調關系多、信息量巨大，傳統(tǒng)施工管理中亟待解決以下問題：（1）傳統(tǒng)橋梁設計與施工階段嚴重脫節(jié)，全過程管理無從談起；（2）項目管理粗放化嚴重，缺乏精細化管理與先進技術的融合；（3）業(yè)主在整個管理過程中參與度低，缺乏應有的話語權；（4）項目實施過程中信息量巨大，參建各方難以及時獲取有效信息，實現(xiàn)協(xié)同管理。鑒于此，該項目擬采用基于BIM技術的工程管理信息化平臺來實現(xiàn)轉體橋梁工程從設計到施工再到運維的全過程信息化管理，從而實現(xiàn)項目精細化管理，保證項目的質量、安全、進度、成本、環(huán)保等目標的實現(xiàn)。

BIM的價值在于工程設施全生命的信息管理，BIM技術的應用圍繞工程設施的設計、施工、運維等過程展開[1-2]。

在設計階段，采用BIM核心建模軟件進行建模，可以與專業(yè)分析軟件進行數(shù)據交互，實現(xiàn)節(jié)能分析、環(huán)境分析、客流量分析、結構分析、統(tǒng)計算量等功能，并且可以很方便地進行方案比選和優(yōu)化；利用模型的三維特性，可以通過虛擬漫游、3D打印等技術更好地進行方案展示；利用構件的空間幾何信息，可以檢查多專業(yè)設計帶來的管線碰撞、空間沖突，提高設計質量；利用模型的三維屬性，可以自動生成圖紙，并且在某一處設計發(fā)生變更時，可以進行關聯(lián)性的自動修改[3]。

在施工階段，可以利用模型的三維可視化特性，將各構件與施工進度數(shù)據關聯(lián)，形成建造過程的動畫，即“4D”BIM；在結合各構件的建造費用(或資源)，形成3D模型+時間+成本的“5D”BIM；在施工過程模擬中，可以考慮場地內的施工機械運動(如車輛路線、塔吊旋轉等)，并檢驗整個施工過程中是否存在空間沖突[4]。應用BIM技術，還可以提高施工的精度和自動化程度：從BIM模型中提取空間數(shù)據，導入GPS中，可以實現(xiàn)輔助放樣；對于施工過程監(jiān)測數(shù)據，可以通過BIM技術進行三維可視化的云圖式呈現(xiàn)；對于工廠預制構件，可以將幾何數(shù)據導入加工機械中，提高預制構件的加工精度；對于構件植入RFID芯片，結合物聯(lián)網技術，可以提高物資信息的管理效率。對于大體型的結構物，在結構建成后，可以通過三維激光掃描數(shù)據與設計數(shù)據的比較檢驗施工質量。

在運維階段，BIM在建筑領域主要應用在空間管理、資產管理、維護管理、公共安全管理、能耗管理等幾個方面?？臻g管理包括空間分配、空間規(guī)劃、租賃管理等，資產管理包括日常管理、資產盤點、折舊管理、報表管理等，維護管理包括維護計劃、巡查管理和報修管理等，公共安全管理包括火災報警、安全防范、應急聯(lián)動，能耗管理包括數(shù)據采集、數(shù)據分析和報警管理等。其中，橋梁結構可以借鑒的領域主要包括資產管理和維護管理[5]。

BIM的出現(xiàn)，使交通道路從傳統(tǒng)的二維設計轉變?yōu)槿S設計。使用基于BIM的軟件系統(tǒng)，先進行結構的三維設計，然后通過生成二維的工程圖，再將工程圖交付施工現(xiàn)場[6]。在設計過程中可以隨時直觀地看到結構的三維模型，這個三維模型不同于CAD中的三維模型，它包含結構構件名稱、生成方法、與其他構件的邏輯關系等信息[7]。BIM使設計過程中協(xié)同更簡便。BIM將整個設計整合到一個共享的三維信息模型，各設計人員通過共享的三維模型進行分項設計，同時可以查看到其他設計人員的動態(tài)，隨時發(fā)現(xiàn)相沖突的地方，并及時調整自己的設計。修改后的設計可以及時反饋到其他設計人員，將原來設計人員的口頭溝通轉化為軟件系統(tǒng)識別，極大地提高了設計效率，保證了信息傳遞的完整和準確性[8]。

在BIM技術的革新中，工程界的許多領域，如建筑、市政、工業(yè)等領域，都從其強大的信息整合能力受益，公路工程中的BIM應用也正在蓬勃興起?？梢灶A見，BIM技術在公路工程規(guī)劃、設計、建設及運維階段的項目管理方面可以發(fā)揮巨大的作用。

BIM技術應該是一個工程全生命周期的應用，涵蓋了從規(guī)劃到設計再到施工，最后到運維階段的一系列的應用，理論上應該是包羅萬象的。在我們實際應用過程中，在規(guī)劃、設計階段更多的是應用可視化這一特點，如三維協(xié)同設計，設計過程三維化，所見即所得，再通過工具應用實現(xiàn)多專業(yè)多角度的仿真分析及評價，例如方案比選優(yōu)化、碰撞、視距分析等，最后提供BIM模型及數(shù)據信息成果，為后續(xù)的建設期及運維期提供應用基礎，這些應用大部分都是工具級的，可以利用現(xiàn)有的BIM軟件原生的工具及一些二次開發(fā)的工具來實現(xiàn)[9]。而在建設及運維階段更注重的是信息的管理，模型這個時候更多的是作為一個信息的載體和管理的對象，通過信息應用在施工階段可以實現(xiàn)施工組織推演、進度、投資、質量、安全等方面的高效、精準管理，運維過程能夠對資產及養(yǎng)護信息進行集成管理，而這些應用大部分都是需要利用集成的平臺來進行的，也就是平臺級的應用。所以BIM技術在公路工程上的應用應該是包含工具及平臺的龐大的系統(tǒng)性應用[10]。

目前國內主要的BIM管理平臺分為兩類，第一類是專業(yè)軟件公司制作的通用性管理平臺，如魯班、廣聯(lián)達、品茗等；第二類是一些咨詢公司根據業(yè)主需求定制開發(fā)的平臺，如設計院、軟件開發(fā)公司等。魯班是國內較早進行BIM數(shù)據管理平臺開發(fā)的公司，目前其產品主要涉及建筑工程平臺、路橋市政平臺、智慧城市平臺。魯班平臺利用云服務器進行底層建模數(shù)據的提取與處理，最終供應用端使用。該平臺具有良好的用戶體驗。品茗公司在數(shù)據管理平臺方面起步相對較晚，但其發(fā)展思路和模式與魯班類似。廣聯(lián)達的數(shù)據管理平臺主要依賴其BIM5D管理平臺，但是該平臺以單機版的形式進行推廣，使得企業(yè)的數(shù)據集成難度加大。國內定制開發(fā)的平臺主要是設計院和軟件開發(fā)公司，設計院的平臺雖然從界面上看內容涵蓋豐富，但是畢竟由于專業(yè)的限制，使得平臺在開發(fā)過程中更多的是站在設計方角度進行開發(fā)的。定制開發(fā)是目前很多大型項目采用的主要方式，該方式的主要優(yōu)勢在于信息存儲安全、功能個性化定制、界面優(yōu)化簡介、使用便利高效。

2 基于BIM技術的項目信息化管理平臺應用

2.1 平臺功能規(guī)劃

基于BIM技術的項目信息化管理平臺的主要用途，是為了更好地實現(xiàn)施工過程的精細化管理，因此良好的功能規(guī)劃將決定系統(tǒng)的成敗與管理效果。根據工程項目管理理論以及工程實踐，該項目的信息化管理平臺的主要功能包括：信息化管理、質量管控、投資管理、進度管理、安全管控等幾個部分，具體詳見圖1。

2.2 平臺整體構架

平臺的整體框架涵蓋項目準備階段、施工階段和運維階段。利用云服務器和云計算功能實現(xiàn)從BIM模型創(chuàng)建到PC端管理平臺以及移動端APP的管理應用，詳見圖2。

2.3 平臺信息管理功能模塊

圖1 基于BIM技術的項目信息化管理平臺功能規(guī)劃示意圖

圖2 基于BIM技術的項目信息化管理平臺整體框架示意圖

根據管理需要及檔案歸檔要求，建立在線檔案庫，實現(xiàn)資料的在線歸檔及分類查閱。在通過模型沙盤快速拾取各部位（構件）的質量、安全、投資、進度、信息及相關施工方案、施工圖、會議紀要、監(jiān)理通知外，可督促項目資料的同步編制，隨時檢查檔案完整性，確保項目竣工驗收階段快速完成檔案驗收并歸檔移交，提升項目檔案管理水平，詳見圖3。

2.4 平臺進度管理功能模塊

通過計劃進度的導入，自動生成項目計劃進度預演，進一步細分年、月、日施工任務量，輔助制定項目用地計劃、拆遷計劃、材料采購計劃、試驗檢測計劃、資金使用計劃等；隨著實際進度的填報，自動生成項目形象進度及項目進度偏差展示；對于關鍵線路延期自動預警，項目管理人員實時掌握項目進度情況并對偏差做出及時調整，確保項目進度的整體可控，詳見圖4。同時，進度管理還可以完成施工進度仿真，詳見圖5。

圖3 基于BIM技術的項目信息化管理平臺信息管理功能模塊示意圖

圖4 基于BIM技術的項目信息化管理平臺進度管理功能模塊示意圖

圖5 基于BIM技術的項目信息化管理平臺施工進度仿真塊示意圖

此外，在實際工作中，項目的平臺還可以用于計劃進度與實際進度的比對。通過工程管理平臺電子沙盤模塊，與無人機現(xiàn)場巡視結合，使工程形象進度更加直觀，豐富。圖6中18#墩樁基進度差異經比較后，BIM模型有直觀的展示，施工方立即增加設備確保18#墩側邊坡圍護結構的形成，方便后續(xù)承臺的施工。

圖6 基于BIM技術的項目信息化管理平臺進度差異分析示意圖

2.5 平臺協(xié)同管理功能模塊

實現(xiàn)了對施工方案報審、現(xiàn)場施工報驗、中間計量申請、質量安全協(xié)同處理、專題報告審批等多方協(xié)作事項，實現(xiàn)了在線任務填報、參建管理人員在線審批，提高了溝通效率，加快了任務處理速度；通過任務流程的在線查詢，實時掌握任務審批進展，實現(xiàn)了各項協(xié)同任務的在線發(fā)起與逐項處理解決，提升了整體管理水平。該項目的平臺協(xié)同管理主要應用點包括：任務協(xié)同、方案審批協(xié)同、質量整改協(xié)同、安全問題協(xié)同，詳見圖7、圖8、圖9。

圖7 基于BIM技術的項目信息化管理平臺任務協(xié)同管理示意圖

圖8 基于BIM技術的項目信息化管理平臺質量整改協(xié)同管理示意圖

圖9 基于BIM技術的項目信息化管理平臺安全問題協(xié)同管理示意圖

項目平臺利用PC端和手機APP端實現(xiàn)信息聯(lián)動管理，對質量整改問題實現(xiàn)協(xié)同。

3 平臺應用點小結及效果分析

3.1 應用點小結

該項目基于BIM技術的項目信息化管理平臺對橋梁工程進行管理，主要應用點如下：

（1） 信息管理

建立在線檔案庫，實現(xiàn)資料的在線歸檔及分類查閱。通過模型沙盤快速拾取各部位（構件）的質量、安全、投資、進度信息及相關施工方案、會議紀要、監(jiān)理通知等，并督促項目資料同步編制與完整性的檢查，確保項目竣工時快速完成檔案驗收并歸檔移交，提升項目檔案管理水平。

（2） 進度管理

通過計劃進度的導入，模擬建造過程，輔助制定項目用地計劃、拆遷計劃、材料采購計劃、試驗檢測計劃、資金使用計劃等。實際施工進度的填報，自動生成項目形象進度及偏差展示，對于關鍵線路延期自動預警，實時掌握項目進度情況并對偏差做出及時調整，確保整體進度滿足要求。

（3） 投資管理

收方記錄、工程變更與中間計量資料的實時與模型關聯(lián)實現(xiàn)在線查閱，形成竣工工程量。

（4）協(xié)同任務管理

對施工方案報審、現(xiàn)場施工報驗、中間計量申請、質量安全協(xié)同處理、專題報告審批等多方協(xié)作事項，實現(xiàn)了在線任務填報與審批，提高了溝通效率，加快了處理速度。通過任務流程的在線查詢，實時掌握審批進展，實現(xiàn)了各協(xié)同任務的在線發(fā)起與逐項處理解決，提升了整體管理水平。

3.2 應用效果分析

（1）通過可視化管理平臺

實現(xiàn)了項目管理信息在線歸檔與實時查閱、項目進度模擬與形象進度展示及偏差分析、協(xié)同任務的在線處理，提高了整個項目整體管理水平，節(jié)約了硬件投資約62萬，達到了信息化工程管理目標。

（2）前置管控理念

成功植入設計師、工程師理念，在項目前期規(guī)避了大量的返工風險，防范了重大安全、質量事故的發(fā)生，提高了轉體結構橋梁的工程質量，成果斐然，優(yōu)化主墩及20—22#墩（臺）支架現(xiàn)澆施工工藝，節(jié)省施工時間，目前已為工程節(jié)約改造成本48萬，為實現(xiàn)優(yōu)質工程打下堅實基礎。

（3）工程技術交底

成功應用BIM模型、三維深化圖和施工動畫技術交底，對重大施工方案進行論證及優(yōu)化，同時快速提高各參建單位人員的整體技術水平。

（4）隊伍建設與人才培養(yǎng)

建設單位培養(yǎng)了大量BIM人才、積累BIM應用經驗，通過該工程BIM建模及項目管理平臺應用，再加上BIM技術人員的實踐應用，大大提高了單位的BIM整體技術和信息化服務水平。

4 結論及展望

該項目將BIM建模、碰撞檢測、施工動畫仿真、無人機三維實景建模、三維激光掃描等多種前沿技術融入到轉體橋梁項目中，將多種數(shù)據信息集成化開發(fā)出基于BIM技術的項目管理信息化平臺，為實現(xiàn)轉體橋梁精細化施工管理奠定了堅實的基礎。實踐證明，BIM技術在發(fā)現(xiàn)圖紙錯誤、技術交底、工程量統(tǒng)計、碰撞檢測、信息集成等方面較傳統(tǒng)管理模式具有無可比擬的優(yōu)勢，該技術的實施為項目管理帶來了巨大的技術經濟效益，具有良好的推廣前景。隨著科技的不斷進步，BIM技術必將獲得更大的發(fā)展，BIM+3D打印、BIM+IOT、BIM+GIS、BIM+新工法交底、BIM+VR、BIM+AR、智慧工地等新技術必將逐步進入項目精細化管理領域。