劉守宇，宋海港，周亮，朱留洋

（1重慶市建筑科學(xué)研究院有限公司，重慶 400016；2重慶科技學(xué)院 建筑工程學(xué)院，重慶 401331；3中鐵大橋局集團(tuán)第八工程有限公司，重慶 400026）

0 引言

橋梁跨度的增加和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化是軌道橋梁發(fā)展的重要標(biāo)志，在更多新材料、新工藝的加持下，低碳、環(huán)保成為政府部門(mén)對(duì)現(xiàn)代橋梁建設(shè)的重要要求，而橋梁建設(shè)工程中，過(guò)程越來(lái)越復(fù)雜，信息化程度也越來(lái)越高。在這種形勢(shì)下，管理并利用項(xiàng)目施工中的工程數(shù)據(jù)是軌道橋梁項(xiàng)目建設(shè)的重要要求。一般來(lái)說(shuō)，項(xiàng)目施工過(guò)程中涉及建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、施工單位、監(jiān)理部門(mén)、物料供應(yīng)商等。在數(shù)據(jù)審查的過(guò)程中，各部門(mén)的條件各有差別，共享信息的程度較低，掌握的工程資料較少。倘若在項(xiàng)目施工過(guò)程中溝通較少，就會(huì)使施工出現(xiàn)偏差，造成工期延誤、成本增加等一系列問(wèn)題。

為了減少此類(lèi)情況發(fā)生，就需要采取更加有效的方法。目前基于BIM技術(shù)的施工管理平臺(tái)在實(shí)際工程中得到了一定的應(yīng)用[1-6]，不僅能夠優(yōu)化數(shù)據(jù)與信息的傳輸，還可以清除多余的信息，更加全面和高效地記錄整個(gè)施工過(guò)程。參與建設(shè)的各方在管理平臺(tái)上可隨時(shí)查看施工進(jìn)度情況，增強(qiáng)了各個(gè)單位之間的信息互通，避免了信息傳遞延遲、權(quán)責(zé)不清等問(wèn)題，降低了工程成本，加快了施工進(jìn)度，提高了施工質(zhì)量，增強(qiáng)了信息化傳輸能力。

1 軌道橋梁建設(shè)與管理中的指令性控制問(wèn)題

隨著城市軌道交通的蓬勃興起，具有更加節(jié)能、便利等優(yōu)勢(shì)的軌道交通方式成為大城市發(fā)展的必然條件。而僅僅通過(guò)指令性的控制無(wú)法有效掌握設(shè)計(jì)、施工的進(jìn)度和質(zhì)量，直接造成了進(jìn)度上的滯后、工程質(zhì)量的缺陷。由于軌道交通項(xiàng)目難以有效進(jìn)行協(xié)同，協(xié)調(diào)不暢常常導(dǎo)致深化設(shè)計(jì)深度不足、廣度不夠、工程量測(cè)算偏差大等問(wèn)題，造成了資源的浪費(fèi)、建造成本的增加、工期的延后，出現(xiàn)質(zhì)量和安全問(wèn)題等。

這些問(wèn)題不僅降低了管理效率，也在各個(gè)層級(jí)上造成了管理成本的增加，影響各階段的質(zhì)量。通過(guò)信息化的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)工程項(xiàng)目的強(qiáng)力管控，解決手段落后的問(wèn)題，成為項(xiàng)目建設(shè)管理方面臨的挑戰(zhàn)。針對(duì)軌道交通項(xiàng)目存在的這些問(wèn)題，通過(guò)引入BIM協(xié)同管理平臺(tái)，解決施工現(xiàn)場(chǎng)溝通困難、信息不協(xié)調(diào)的諸多問(wèn)題，可為施工管理向著精細(xì)化發(fā)展提供一種相對(duì)有效的方式。

2 工程概況

重慶市軌道交通十號(hào)線(xiàn)二期南紀(jì)門(mén)長(zhǎng)江軌道專(zhuān)用橋，位于重慶南濱路站與七星崗站之間，最南邊是南濱路站地鐵隧道。大橋上跨南濱國(guó)際裙樓，并于南濱國(guó)際兩座塔樓中間穿過(guò)，上跨南濱路，跨越長(zhǎng)江進(jìn)入渝中區(qū)，上跨濱江公園、長(zhǎng)濱路、中興路、南區(qū)路與擬建的雷家坡立交引入七星崗站地鐵隧道區(qū)間，上游距重慶長(zhǎng)江大橋約450m。全橋長(zhǎng)1222.35m（含橋臺(tái)及擋墻范圍），主橋采用五跨高低塔雙索面半漂浮體系斜拉橋，跨徑布置為（34.5+180.5+480+215.5+94.5）m；引橋采用三跨等截面連續(xù)梁橋，跨徑布置為（2×70+65）m，主橋及引橋主梁均采用鋼箱疊合梁的形式，橋塔為門(mén)型橋塔形式，其中南主塔高160m，北主塔高229m。

3 協(xié)同管理平臺(tái)的構(gòu)建

3.1 系統(tǒng)整體框架的設(shè)計(jì)

以軌道交通建設(shè)過(guò)程，尤其是以施工階段現(xiàn)場(chǎng)信息化、可視化管控為落腳點(diǎn)，開(kāi)發(fā)基于BIM技術(shù)的智慧工地管理系統(tǒng)[7]，對(duì)系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，形成將BIM技術(shù)與智慧工地技術(shù)深度融合，面向工程建設(shè)，尤其是軌道交通建設(shè)實(shí)施階段的信息化管控系統(tǒng)。協(xié)同平臺(tái)模型在邏輯設(shè)計(jì)上包含五個(gè)層次，分為標(biāo)準(zhǔn)層、數(shù)據(jù)層、平臺(tái)層、應(yīng)用層和用戶(hù)層。各參與方在應(yīng)用層進(jìn)行操作，工程項(xiàng)目的各種數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)層集成，傳輸至平臺(tái)，平臺(tái)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和應(yīng)用。

標(biāo)準(zhǔn)層是構(gòu)成開(kāi)放式BIM平臺(tái)基礎(chǔ)的模型標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)層、平臺(tái)層則共同構(gòu)成了協(xié)同工作平臺(tái)的運(yùn)行系統(tǒng)，數(shù)據(jù)層包含有BIM模型數(shù)據(jù)、GIS數(shù)據(jù)以及視頻監(jiān)控，各項(xiàng)數(shù)據(jù)源于工程建設(shè)過(guò)程的不同階段，隨著工程的進(jìn)展而變化。在施工管理工作中，各相關(guān)主體都可及時(shí)提取與共享所需信息，通過(guò)數(shù)據(jù)層對(duì)項(xiàng)目各階段信息數(shù)據(jù)進(jìn)行查看與修改，再借由平臺(tái)層的接入，通過(guò)使用BIM的數(shù)據(jù)共享及信息跟蹤等服務(wù)，將平臺(tái)實(shí)際應(yīng)用到項(xiàng)目中去，實(shí)時(shí)掌握安全隱患動(dòng)態(tài)以及整改情況，并將這些信息反饋給相應(yīng)的參與方。應(yīng)用層包括安全管理、質(zhì)量管理、進(jìn)度管理、成本管理與協(xié)同管理等，管理者可通過(guò)PC端或移動(dòng)端實(shí)時(shí)掌握工程質(zhì)量問(wèn)題和工人安全情況，了解工程的進(jìn)度狀況等?；贐IM+智慧工地集成工作平臺(tái)的系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 BIM+智慧工地集成工作平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)

3.2 系統(tǒng)的功能架構(gòu)

為了滿(mǎn)足實(shí)際需求，將BIM模型、智慧工地與施工管理平臺(tái)融合到一起，打通了各方數(shù)據(jù)，避免了信息傳遞延遲、權(quán)責(zé)不清的問(wèn)題?；贐IM技術(shù)的智慧工地平臺(tái)方案架構(gòu)主要包括五方面：進(jìn)度管理、質(zhì)量管理、安全管理、成本管理和協(xié)同管理。各系統(tǒng)功能，如圖2所示。

圖2 BIM+智慧工地集成工作平臺(tái)功能架構(gòu)

3.2.1 安全管理

運(yùn)用BIM技術(shù)識(shí)別各個(gè)模塊，在平臺(tái)上展示隱患點(diǎn)、隱患等級(jí)和隱患狀態(tài)，并進(jìn)行三維可視化，確?，F(xiàn)場(chǎng)安全。如果隱患超標(biāo)，在系統(tǒng)中設(shè)定要求，及時(shí)修正，并向責(zé)任人報(bào)告。安全管理控制點(diǎn)和實(shí)施點(diǎn)可在平臺(tái)上標(biāo)識(shí)，合理組織安全管理人員進(jìn)行有效的安全監(jiān)控。

3.2.2 質(zhì)量管理

在項(xiàng)目施工前，可以建立該項(xiàng)目的BIM模型，利用BIM技術(shù)的可視化特性模擬關(guān)鍵施工過(guò)程。施工人員根據(jù)模擬施工過(guò)程中可能存在的相關(guān)問(wèn)題以及可行性，來(lái)完善施工方案，同時(shí)也能對(duì)整個(gè)施工環(huán)節(jié)加深認(rèn)識(shí)。在工程建設(shè)中，通過(guò)比較BIM模型和現(xiàn)場(chǎng)施工，可以實(shí)時(shí)驗(yàn)證工程的施工質(zhì)量。此外，質(zhì)量信息可以與現(xiàn)場(chǎng)智能平臺(tái)進(jìn)行連接，找出不同級(jí)別的質(zhì)量問(wèn)題，及時(shí)采取措施，避免質(zhì)量事故的發(fā)生。將工程項(xiàng)目的相關(guān)施工技術(shù)和方案內(nèi)容添加到平臺(tái)上，使各方人員都能實(shí)時(shí)查看、驗(yàn)證質(zhì)量。施工完畢后，施工單位在平臺(tái)上進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收，形成驗(yàn)收記錄并保存在系統(tǒng)中。

3.2.3 進(jìn)度管理

項(xiàng)目組成部分通過(guò)BIM技術(shù)與進(jìn)度表相連，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)圖的形式，展示具體的進(jìn)度和時(shí)間。在平臺(tái)上可以實(shí)時(shí)監(jiān)控施工項(xiàng)目的具體進(jìn)度，進(jìn)行對(duì)比之后，確認(rèn)進(jìn)度是否出現(xiàn)偏差，可有效防止過(guò)大偏差的產(chǎn)生。

3.2.4 成本管理

運(yùn)用BIM模型來(lái)掌握成本變動(dòng)的各種因素，規(guī)范化的管理使工程投資在設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)方面更加合理。通過(guò)立體化的建模，將施工的成本信息與實(shí)體建筑相互關(guān)聯(lián)。項(xiàng)目的每個(gè)階段對(duì)應(yīng)相應(yīng)的BIM模型，倘若在施工中發(fā)生變化，則依據(jù)動(dòng)態(tài)的BIM模型數(shù)據(jù)庫(kù)，更新施工的相關(guān)信息，共享施工數(shù)據(jù)。參建各方人員及時(shí)掌握施工變更的情況，使施工方案更加合理。

3.2.5 協(xié)同管理

通過(guò)建立標(biāo)準(zhǔn)模型庫(kù)的方式，在BIM+智慧工地管理平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)各參與方之間的信息協(xié)同。運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)，使平臺(tái)作為媒介協(xié)調(diào)各單位之間的信息，讓各方能夠及時(shí)掌握施工的具體情況。

3.3 實(shí)現(xiàn)橋梁運(yùn)營(yíng)平臺(tái)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)

3.3.1 主體與BIM建模及模型維護(hù)

以南紀(jì)門(mén)長(zhǎng)江軌道專(zhuān)用橋?yàn)槔?，無(wú)論在質(zhì)量管理方面，還是安全管理方面，均建立施工階段BIM橋梁模型。主體模型包含基礎(chǔ)、橋墩、主塔橋臺(tái)、鋼箱疊合梁、橋面系、景觀、機(jī)電及導(dǎo)向標(biāo)示等模型，根據(jù)相關(guān)資料整合調(diào)整優(yōu)化BIM模型，使模型深度結(jié)合圖紙，滿(mǎn)足項(xiàng)目需求，確保圖和模型一致，真實(shí)反映設(shè)計(jì)情況。通過(guò)對(duì)其進(jìn)行施工模擬及重點(diǎn)抽查，如發(fā)現(xiàn)存在不合格的情況則退回修改，直到達(dá)到可以指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工的要求，并且對(duì)其進(jìn)行記錄，從而達(dá)到為下一個(gè)項(xiàng)目提供參考的作用。南紀(jì)門(mén)長(zhǎng)江軌道專(zhuān)用橋BIM模型，如圖3所示。

圖3 南紀(jì)門(mén)長(zhǎng)江軌道專(zhuān)用橋BIM模型

3.3.2 附屬BIM模型建模及模型維護(hù)

以南紀(jì)門(mén)長(zhǎng)江軌道專(zhuān)用橋?yàn)槔?，通過(guò)建立各階段橋梁附屬BIM模型，從安全管理方面，包含主體范圍內(nèi)場(chǎng)地地形及既有建筑物建模、周邊管網(wǎng)建模、施工平面布置建模、施工各類(lèi)臨時(shí)設(shè)施建模（含預(yù)應(yīng)力體系、臨時(shí)支架、模板、棧橋、施工平臺(tái)、安全文明）、施工機(jī)械設(shè)備建模等，利用BIM模型對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行模擬，查看是否存在安全隱患，是否超出安全等級(jí)，若超過(guò)等級(jí)，則對(duì)其進(jìn)行整改，整改之后再重新模擬。通過(guò)反復(fù)模擬施工過(guò)程使其達(dá)到安全等級(jí)要求。南紀(jì)門(mén)長(zhǎng)江軌道專(zhuān)用橋施工部分模型，如圖4所示。

圖4 南紀(jì)門(mén)長(zhǎng)江大橋施工模型

3.3.3 專(zhuān)業(yè)整合協(xié)調(diào)沖突檢測(cè)

通過(guò)整合各專(zhuān)業(yè)BIM模型，建立標(biāo)準(zhǔn)的模型庫(kù)，提交專(zhuān)項(xiàng)技術(shù)分析及沖突分析報(bào)告，通過(guò)平臺(tái)協(xié)同，確保施工前消除所有錯(cuò)漏及隱患，達(dá)到施工信息的協(xié)同管理，確保各參與方所獲得的信息一致，包含設(shè)計(jì)圖面表達(dá)問(wèn)題、普通鋼筋與預(yù)應(yīng)力穿束直接碰撞、臨時(shí)措施設(shè)施與設(shè)計(jì)構(gòu)件的碰撞等，確保消除圖紙錯(cuò)漏，如圖5所示。

圖5 構(gòu)件主筋碰撞檢查

3.3.4 施工綜合評(píng)審制度

建立施工綜合評(píng)審及交底機(jī)制，所有施工內(nèi)容需要在施工1～2月前完成BIM施工綜合評(píng)審，即在BIM數(shù)據(jù)支撐下，進(jìn)行圖紙、技術(shù)、模型、質(zhì)量、安全進(jìn)度等全方位綜合評(píng)審，消除全部設(shè)計(jì)錯(cuò)漏碰缺，針對(duì)隱患做到提前防范，做到管理前置，防范未然，提升施工管理品質(zhì)。

綜合評(píng)審制作、評(píng)審組織及跟蹤協(xié)調(diào)，確保達(dá)到施工交底、施工指導(dǎo)的目的。從技術(shù)、安全和進(jìn)度層面提出的相關(guān)評(píng)審要求，見(jiàn)表1。

表1 從技術(shù)、安全和進(jìn)度層面的相關(guān)評(píng)審要求

4 結(jié)語(yǔ)

本文以南紀(jì)門(mén)長(zhǎng)江軌道專(zhuān)用橋?yàn)槔?，?gòu)建了包含五個(gè)層次的基于BIM技術(shù)的智慧工地協(xié)同管理平臺(tái)。管理平臺(tái)包含安全管理、質(zhì)量管理、進(jìn)度管理、成本管理及協(xié)同管理五大功能模塊，以BIM模型為載體，建立數(shù)據(jù)庫(kù)，利用BIM技術(shù)對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行模擬，以消除安全隱患，幫助項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)提高管理水平。同時(shí)，通過(guò)建立標(biāo)準(zhǔn)模型庫(kù)，使工程信息得到了高效的整合與共享，更好地協(xié)同各方對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行管理，有效提升了軌道交通項(xiàng)目工作管理效率與質(zhì)量，對(duì)其他的軌道橋梁項(xiàng)目具有一定的參考意義。