王興濤
(甘肅路橋第三公路工程有限責(zé)任公司,甘肅蘭州 730030)
G341線環(huán)縣二車公路為《國家公路網(wǎng)規(guī)劃(2013年-2030年)》東西橫線中膠南至海晏公路的組成部分,是在建的打慶、甜永、銀固高速公路的連接線,也是慶陽市煤炭、石油運(yùn)輸及省際出境通道。本項(xiàng)目起點(diǎn)位于慶陽市環(huán)縣(二十里溝口),與甜木公路路相接,途經(jīng)洪德、虎洞、車道、毛井、蘆家灣等鄉(xiāng)鎮(zhèn),終點(diǎn)位于車路崾峴(甘寧界),與寧夏S203線相接,該項(xiàng)目實(shí)施對加快慶陽市公路網(wǎng)建設(shè)步伐,對后續(xù)盤活省內(nèi)資源、填補(bǔ)交通基礎(chǔ)設(shè)施短板具有示范意義。而數(shù)字化轉(zhuǎn)型是國家既定的戰(zhàn)略方針,也是交通強(qiáng)國的目的之一,更是達(dá)成智慧化公路管理必不可少的環(huán)節(jié)之一。
當(dāng)公路工程企業(yè)隨著科技進(jìn)步而采用新技術(shù)、新模式來開展業(yè)務(wù)工作中,他們就是在實(shí)施數(shù)字化轉(zhuǎn)型。數(shù)字化轉(zhuǎn)型從根本上是企業(yè)對于新技術(shù)、新手段的一次創(chuàng)新應(yīng)用,通過數(shù)字化轉(zhuǎn)型實(shí)現(xiàn)高效的管理。
現(xiàn)階段我們的認(rèn)知,相比新技術(shù)的不斷出現(xiàn),技術(shù)的落后更讓人頭痛。在許多種情況下,這一點(diǎn)都是可以實(shí)現(xiàn)的。我們的智能設(shè)備上存有可保證我們每一天高效辦公及生活的所需數(shù)據(jù),這些功能包括文字圖片處理工具、鬧鐘、支付方式、音視頻等功能。但是,當(dāng)新技術(shù)不能為我們所用時(shí),不能為我們提供便利時(shí),我們會(huì)感到非常無助。例如,一次次技術(shù)交流因?yàn)橹挥袔讖埇F(xiàn)場照片把工地的全貌展示不全而導(dǎo)致問題解決不全面等。
所以,工程類企業(yè)必須進(jìn)行技術(shù)投資,以便于我們所期望的方式為技術(shù)員、工人、項(xiàng)目決策者、道路管理者、道路使用者提供服務(wù)。要部署互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)及移動(dòng)應(yīng)用等數(shù)據(jù)服務(wù),必須采用全新的存儲(chǔ)、分析、自動(dòng)化和管理方式。之后,業(yè)主及客戶會(huì)要求實(shí)現(xiàn)更多功能的完善及改進(jìn),因?yàn)樗麄儠?huì)在日常工作及生活中慢慢習(xí)慣于某些體驗(yàn),從而在潛移默化中不斷形成工程類企業(yè)從傳統(tǒng)粗放的管理到數(shù)字化精細(xì)管理的轉(zhuǎn)型。
實(shí)景建模過程中,采用哈瓦無人機(jī)搭載RTK(動(dòng)態(tài)GPS)進(jìn)行傾斜攝影測量,提高測量精度。采用“BentLey Context Capture”及“BentLey Context Capture Editor”對傾斜測量模型進(jìn)行建立及修改,保證實(shí)景模型能滿足精度及質(zhì)量相關(guān)要求。
BIM模型制作過程中,三維地形模型的建立采用“Autodesk Infraworks”及“BentLey OpenRoads Designer”雙平臺(tái)軟件聯(lián)合應(yīng)用,保證建立精確的三維地形模型;路線平縱面、交叉設(shè)計(jì)及道路橫斷面設(shè)計(jì)采用“BentLey-Open Roads Designer”軟件,通過二次開發(fā)制作相關(guān)插件導(dǎo)入緯地?cái)?shù)據(jù),保證與二維設(shè)計(jì)的一致性,橋梁工程及隧道工程采用“BentLey Microstation”與“BentLey Open-Bridge Modeler”制作,渲染展示采用“BentLey Lumen Rt”進(jìn)行渲染制作,交安綠化工程采用“BentLey Microstation”制作,房建模型采用“Bentley AECOsim Building Designer”及Autodesk Revit軟件制作。創(chuàng)建包括路基工程、橋梁工程等多專業(yè)工程模型、其他附屬設(shè)施(含橋面鋪裝、護(hù)欄、排水系統(tǒng)、伸縮裝置等)以及交安設(shè)施(標(biāo)識(shí)標(biāo)牌、路面標(biāo)線和預(yù)留預(yù)埋等)的綜合協(xié)調(diào)、可視化BIM模型,如圖1所示)。
圖1 可視化橋梁BIM模型
公路工程作為施工流程復(fù)雜、數(shù)據(jù)信息量大、施工難度高及成本難以控制的工程領(lǐng)域,在國家大力發(fā)展“新基建”的時(shí)間點(diǎn)上,應(yīng)當(dāng)跟隨時(shí)代及產(chǎn)業(yè)變革的步伐,享受工程信息化所帶來的紅利[2]。
傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)圖紙往往不能全面反映公路工程各專業(yè)、各系統(tǒng)之間的碰撞可能,同時(shí)由于二維設(shè)計(jì)的離散型為不可預(yù)見性,設(shè)計(jì)上難以避免存在一些問題[3]。而采用BIM技術(shù),模型設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)依據(jù)各類結(jié)構(gòu)物的圖紙尺寸,需要詳細(xì)讀取圖紙中的幾何圖形、尺寸標(biāo)注、說明等數(shù)據(jù),在此過程中會(huì)很容易發(fā)現(xiàn)二維圖紙中不易察覺的空間細(xì)節(jié)問題,如圖形錯(cuò)位、標(biāo)注錯(cuò)誤。
利用現(xiàn)有的技術(shù),再根據(jù)公路施工圖設(shè)計(jì)文件,利用“Bentley OpenRoads Designer”軟件對路線平縱面、路面結(jié)構(gòu)、路基邊坡、防護(hù)等建立三維模型,如圖2所示。模型能準(zhǔn)確表達(dá)道路平面線位、線型的布設(shè),縱斷面的高程信息,立交形式及匝道布置的空間關(guān)系,路基邊坡坡率及平臺(tái)高度,路面類型,邊溝等排水設(shè)施的位置及類型。
圖2 Bentley OpenRoads Designer軟件模型
基于BIM的平縱設(shè)計(jì),是利用其參數(shù)化程度與可視化程度高的特點(diǎn),以工程師熟悉的方式還原平面展線與縱面拉坡的結(jié)果,并動(dòng)態(tài)同步顯示平、縱、橫的調(diào)整情況,實(shí)時(shí)反饋相應(yīng)的工程情況?;贐IM的路線設(shè)計(jì)工具,錄入了基本的中國路線及交叉規(guī)范,能實(shí)時(shí)檢查當(dāng)前線形的合規(guī)性?;谝陨显颍O(shè)計(jì)人員能夠更加全面、精細(xì)、高效地對路線設(shè)計(jì)平縱進(jìn)行優(yōu)化,其優(yōu)化結(jié)果將更為科學(xué)、經(jīng)濟(jì)及更合理。并可以發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的錯(cuò)漏差缺、橋梁凈高不足、橋墩布設(shè)位置不合理、路基橋梁交匯處重疊等問題,減少設(shè)計(jì)變更,提高設(shè)計(jì)圖紙交付效率,優(yōu)化設(shè)計(jì)質(zhì)量。與業(yè)主及施工單位進(jìn)行協(xié)調(diào)溝通的同時(shí),不僅能及時(shí)排除項(xiàng)目施工環(huán)節(jié)中可能遇到的碰撞沖突,更能提高設(shè)計(jì)交付的效率,從而提高設(shè)計(jì)質(zhì)量[4]。
施工工藝模擬是針對各類工程提供施工工藝培訓(xùn)解決方案。傳統(tǒng)的施工技術(shù)交底通常以文字描述為主,口頭講授的方式為輔對工人進(jìn)行交底。這樣的交底方式存在較大弊端,施工工人一旦出現(xiàn)理解錯(cuò)誤,就會(huì)存在較大風(fēng)險(xiǎn)的質(zhì)量和安全隱患,對工程極為不利。通過構(gòu)建真實(shí)的施工場景,可對各類復(fù)雜工程施工工藝進(jìn)行模擬,用戶可以在真實(shí)通過視頻演繹方式觀看施工工藝流程,加強(qiáng)技術(shù)員及施工隊(duì)伍對施工工藝的熟練程度,從而提高工程質(zhì)量。
還可以通過BIM三維可視化技術(shù)對互通區(qū)交通組織實(shí)施方案進(jìn)行模擬,可使建設(shè)單位、施工單位更加直觀地指導(dǎo)現(xiàn)場施工。通過建立精確的BIM模型,相關(guān)建設(shè)單位可在模型中與交通及鐵路有關(guān)運(yùn)輸部門配合,共同制定在施工期間的相關(guān)交通組織設(shè)計(jì)方案,更直觀確保在施工期間保證被交路的正常通行[5]。
首先有了BIM(建筑信息模型),然后有了GIS(地理信息系統(tǒng))為我們的平臺(tái)帶來了場景、服務(wù)及計(jì)算,然后再利用IOT(物聯(lián)網(wǎng))技術(shù),實(shí)時(shí)采集聲、光、熱、電、力學(xué)、化學(xué)、生物、位置等各種需要的信息[6],實(shí)現(xiàn)物理對象互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò),最后形成BIM+GIS+IOT的TIM(交通全信息模型)項(xiàng)目管控平臺(tái),如圖3所示,提供了一個(gè)模型應(yīng)用與數(shù)據(jù)應(yīng)用的三維場景,并且服務(wù)于項(xiàng)目管理的業(yè)務(wù)本身。其中TIM項(xiàng)目管控平臺(tái)中生產(chǎn)進(jìn)度管理模塊以WBS工序分解為主線,通過系統(tǒng)后臺(tái)設(shè)定施工現(xiàn)場任務(wù)計(jì)劃、清單、0#臺(tái)賬等管理流程和現(xiàn)場施工人員手機(jī)App實(shí)時(shí)進(jìn)度上報(bào)、現(xiàn)場圖片上傳,驅(qū)動(dòng)各崗位、施工隊(duì)伍完成工作任務(wù),同時(shí)實(shí)現(xiàn)施工日進(jìn)度、月進(jìn)度的準(zhǔn)確匯總上報(bào),準(zhǔn)確及時(shí)反映項(xiàng)目建設(shè)的進(jìn)度情況。利用生產(chǎn)任務(wù)管理模塊,管理人員能實(shí)時(shí)跟蹤每日、每月任務(wù)完成情況,為實(shí)時(shí)調(diào)整、月中糾偏、月末總結(jié)提供準(zhǔn)確依據(jù),保證了施工生產(chǎn)按月初計(jì)劃有序推進(jìn)。利用生產(chǎn)任務(wù)管理模塊,可實(shí)現(xiàn)進(jìn)度貨幣化,讓進(jìn)度可控、質(zhì)量預(yù)控、安全預(yù)控。
圖3 BIM+GIS+IOT的TIM項(xiàng)目管控平臺(tái)
由于公路工程項(xiàng)目是一個(gè)龐雜的系統(tǒng),它不同于單體或有限范圍內(nèi)的一般建筑。施工是以單體構(gòu)造物為一個(gè)單位,但要對一條公路甚至數(shù)條公路線進(jìn)行項(xiàng)目的整體全生命周期管理,包括規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維養(yǎng)護(hù)等各階段的整體管理,則需要一個(gè)數(shù)智化的系統(tǒng)。這個(gè)數(shù)智化的系統(tǒng)不同于一般管理系統(tǒng),而是一個(gè)有大量數(shù)據(jù)、三維BIM模型、實(shí)景模型、真實(shí)場景、智慧感知于一體的管理系統(tǒng),需要引入TIM的做法來實(shí)現(xiàn),這也是公路TIM應(yīng)用不同于其他行業(yè)的重要區(qū)別之一。
由于公路項(xiàng)目多專業(yè)、多進(jìn)程的特點(diǎn),需要專業(yè)間相互配合、密切協(xié)作、協(xié)同發(fā)展。協(xié)同發(fā)展是方便各參與專業(yè)之間協(xié)作、提高整體設(shè)計(jì)質(zhì)量、管理質(zhì)量的有效途徑。對于設(shè)計(jì)部門,在TIM技術(shù)條件下,各參與專業(yè)的設(shè)計(jì)成果更為直觀,專業(yè)之間的協(xié)同也更為緊密,對TIM協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)的需求更加緊迫。對于管理部門,一個(gè)理想的TIM協(xié)同管理平臺(tái)具備各部門能夠?qū)崟r(shí)了解各工地的現(xiàn)狀,管理的權(quán)限與版本控制功能,管理流程控制和質(zhì)量控制措施。盡管任務(wù)艱巨,困難重重,但交通領(lǐng)域數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的歷史進(jìn)程不可阻擋,達(dá)成數(shù)字中國的戰(zhàn)略方針更不會(huì)更改,而實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)管理到數(shù)字化管理也必將是實(shí)現(xiàn)數(shù)字中國夢想的必經(jīng)之路。