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        BIM 技術(shù)在無(wú)岳高速公路項(xiàng)目管理中的應(yīng)用研究

        2022-08-20 08:16:28龍一超LONGYichao
        價(jià)值工程 2022年24期
        關(guān)鍵詞:可視化模型施工

        龍一超LONG Yi-chao

        (保利長(zhǎng)大工程有限公司,廣州 511431)

        0 引言

        工程項(xiàng)目建設(shè)具有明顯的動(dòng)態(tài)變化特征,對(duì)項(xiàng)目管理中的安全、質(zhì)量、進(jìn)度和成本要求較高[1]。目前施工管理主要通過(guò)圖紙和規(guī)范及指導(dǎo)書(shū)進(jìn)行,隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展,項(xiàng)目開(kāi)始成立信息化管理部門,以BIM 應(yīng)用平臺(tái)為管理載體,將BIM 模型與信息化管理緊密結(jié)合起來(lái),不僅實(shí)現(xiàn)了施工管理過(guò)程中的三維可視化、信息化、精細(xì)化的綜合管理,還打通了各個(gè)業(yè)務(wù)之間、各個(gè)參與部門之間的數(shù)據(jù)聯(lián)系,解決數(shù)據(jù)孤島,搭建“數(shù)字工地”[2]。同時(shí),通過(guò)簡(jiǎn)便的操作界面,易于使用人員快速接受和現(xiàn)場(chǎng)操作。

        項(xiàng)目施工管理過(guò)程中,已將傳統(tǒng)的項(xiàng)目管理模式逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐訠IM 平臺(tái)為載體、采用基于BIM 技術(shù)及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相融合的施工管理模式,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成,進(jìn)度、安全、質(zhì)量等信息共享以及施工全程可視化跟蹤模擬,從而項(xiàng)目整體管理水平得以提升[3]。

        1 BIM 總體構(gòu)架思路

        1.1 業(yè)務(wù)管理數(shù)字化

        把建設(shè)過(guò)程的業(yè)務(wù)管理全部采用數(shù)字化的表達(dá)信息,實(shí)現(xiàn)建設(shè)過(guò)程的信息化管理。在時(shí)間維度上,將項(xiàng)目的策劃、施工等控制管理過(guò)程綜合起來(lái),形成高效、集約的管理過(guò)程;在空間維度上,將項(xiàng)目管理的各項(xiàng)職能,如進(jìn)度管理、質(zhì)量管理、安全管理、信息管理等綜合起來(lái),形成便捷、一目了然的有機(jī)整體,實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)管理數(shù)字化,對(duì)工作效率、資源等各方面有廣闊的優(yōu)化空間,進(jìn)而推動(dòng)著工程項(xiàng)目管理水平的不斷提高。

        1.2 信息展現(xiàn)可視化

        將傳統(tǒng)的平面的信息管理模式以三維模型為載體,基于對(duì)信息分析結(jié)果的呈現(xiàn)實(shí)現(xiàn)可視化管理。通過(guò)對(duì)建筑施工過(guò)程中的物料、空間布局信息的搜集、整合,并將其滲透到策劃、施工、采購(gòu)、質(zhì)量、安全、進(jìn)度等各個(gè)環(huán)節(jié),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)管理上的透明化與可視化,也正是基于這種優(yōu)勢(shì)性,施工管理的可視化模式已經(jīng)成為必然趨勢(shì)。

        1.3 過(guò)程控制自動(dòng)化

        通過(guò)對(duì)施工過(guò)程中各類數(shù)據(jù)資源的采集、整合、分析和自動(dòng)化處理實(shí)現(xiàn)過(guò)程中的智能化管理,極大的提高施工效率與施工安全性。可以通過(guò)手機(jī)APP 操作界面,輕松收集和歸集。通過(guò)對(duì)歷史項(xiàng)目數(shù)據(jù)的積累及現(xiàn)行項(xiàng)目數(shù)據(jù)與大數(shù)據(jù)技術(shù)融合,將海量的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行技術(shù)的匯總、分析和處理后,提供精細(xì)化、合理的施工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

        1.4 推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、精細(xì)化的管理體系

        BIM 技術(shù)的本質(zhì)是以信息化為驅(qū)動(dòng),在建設(shè)BIM 體系的過(guò)程中就必須要求管理體系的標(biāo)準(zhǔn)化,同時(shí)結(jié)合規(guī)范化的措施和落實(shí)精細(xì)化的管理要求,可以更加有效地通過(guò)信息管理手段進(jìn)行體現(xiàn)。

        2 BIM 應(yīng)用情況

        2.1 工程概況

        安徽無(wú)岳高速公路標(biāo)段路線全長(zhǎng)約8km,橋梁1744m/6 座。BIM 技術(shù)主要應(yīng)用于本項(xiàng)目橋梁工程,尤其是鋼板組合梁以及項(xiàng)目信息化管理系統(tǒng)中。

        2.2 全員參與,建立起項(xiàng)目的高效協(xié)同

        通過(guò)BIM 技術(shù)以三維模型為基礎(chǔ),以協(xié)同管理為手段在施工過(guò)程的管理中建立起了全員參與的協(xié)同管理體系,實(shí)現(xiàn)了整個(gè)項(xiàng)目信息有效共享,按照不同的權(quán)限、角色、建立起職責(zé)履行清單,見(jiàn)圖1。

        圖1 管理流程體系

        2.3 BIM 可視化管理

        2.3.1 三維模型精細(xì)呈現(xiàn)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)

        通過(guò)三維建模首先使得工程技術(shù)人員在施工前更加深刻得理解工程內(nèi)容,同時(shí)通過(guò)三維模型進(jìn)行技術(shù)交流和探討,便于工程技術(shù)人員直觀掌握了解設(shè)計(jì)意圖,見(jiàn)圖2。

        圖2 鋼板組合梁結(jié)構(gòu)三維模型

        2.3.2 基于BIM 平臺(tái)全面整合設(shè)計(jì)的各項(xiàng)信息與參數(shù)

        基于BIM 模型的成果和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù),通過(guò)管理平臺(tái),全面地整合各項(xiàng)數(shù)據(jù),每個(gè)結(jié)構(gòu)物之間的關(guān)系、鋼板組合梁各部件之間的連接等各種場(chǎng)景的信息得以更加清晰逼真的形式體現(xiàn)工程實(shí)景,同時(shí)通過(guò)三維的展示方式,可以任意角度查看,實(shí)現(xiàn)參與各方更加直觀地宏觀掌握工程場(chǎng)景,在主體模型與既有地形模型相結(jié)合后,極大的方便了施工方案的制定和審核。

        2.3.3 可視化交底,更加有利于信息的傳遞與溝通

        基于BIM 模型成果可以快速地構(gòu)建技術(shù)交底的視頻與動(dòng)畫(huà),通過(guò)三維動(dòng)畫(huà)視頻的制作,可實(shí)現(xiàn)工藝流程的三維交底,讓交底技術(shù)成為真正看得見(jiàn)、看得懂、記得住的施工技術(shù),即便是從未接觸過(guò)的新員工們都能夠?qū)φ麄€(gè)施工流程、技術(shù)要點(diǎn)和施工注意事項(xiàng)一目了然[4]。

        2.3.4 查漏補(bǔ)缺,及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)圖紙與實(shí)際施工間沖突

        提前模擬施工現(xiàn)場(chǎng),有效發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)與施工過(guò)程之間存在問(wèn)題,并在方案編制階段采取有效措施予以解決,以確保施工進(jìn)度和安全。

        3 BIM 應(yīng)用案例

        如鋼板組合梁鋼梁安裝時(shí)項(xiàng)目衙前河大橋小曲率半徑鋼梁安裝問(wèn)題等,解決方案如下:

        ①衙前河大橋,曲線半徑1100m。根據(jù)設(shè)計(jì)要求,鋼梁制作時(shí),主梁腹板必須跟隨曲線半徑制作成弧形,不得“以直代曲”?;⌒武摿簩?shí)際喂梁過(guò)程中,通過(guò)架橋機(jī)后支腿和前中支腿時(shí)兩側(cè)空間狹小,為本項(xiàng)目施工難點(diǎn),采用BIM 模擬小曲率半徑橋梁鋼梁安裝存在的安全性問(wèn)題,大橋鋼梁安裝模型見(jiàn)圖3。

        圖3 曲線半徑1100m 橋梁41m 鋼梁安裝模型

        ②大橋設(shè)計(jì)為(3×40m+3×40m+3×40m)跨徑組合,設(shè)計(jì)鋼梁最長(zhǎng)節(jié)段長(zhǎng)度41m。根據(jù)曲率半徑計(jì)算41m 長(zhǎng)鋼梁的弧度較直線鋼梁跨中翼緣外擴(kuò)最大19cm,鋼梁最寬處7.85m,平行喂梁所需橫向?qū)挾?.04m。

        ③架橋機(jī)設(shè)計(jì)前中支腿凈空8.15m,當(dāng)鋼梁跨中通過(guò)架橋機(jī)前中支腿時(shí),外緣一側(cè)間距最小為(8.15-8.04)÷2=5.5cm。根據(jù)理論計(jì)算,曲線鋼梁可順利通過(guò)架橋機(jī)前中支腿,但實(shí)際施工過(guò)程中,仍存在碰撞風(fēng)險(xiǎn),見(jiàn)圖4。

        圖4 曲線半徑1100m 橋梁41m 鋼梁安裝存在碰撞風(fēng)險(xiǎn)

        ④針對(duì)曲線鋼梁安裝施工,擬采取以下措施避免發(fā)生碰撞:

        鋼梁前移時(shí),安排1 名總指揮,4 名觀測(cè)人員,攜帶對(duì)講機(jī)時(shí)時(shí)觀測(cè),發(fā)現(xiàn)異常,立即停止前移作業(yè)。4 名觀測(cè)人員在架橋機(jī)前后每個(gè)支腿各分配1 人,以便全方位無(wú)死角觀測(cè)。

        在鋼梁最外緣端頭四個(gè)角以及兩側(cè)跨中處采用醒目標(biāo)識(shí)進(jìn)行標(biāo)記(可用小紅旗),易于觀測(cè)。

        若前移過(guò)程中發(fā)現(xiàn)鋼梁或吊具與支腿之間凈距較小時(shí):立即停止鋼梁前移作業(yè)—鎖定天車縱移—采用前后兩臺(tái)天車同時(shí)橫移的方式調(diào)整凈距,確保凈距≥10cm 后—鎖定天車橫移—再進(jìn)行鋼梁前移作業(yè),直至鋼梁全部安全通過(guò)中支腿。

        ⑤端橫梁超寬沖突擬解決方案。

        原設(shè)計(jì)端橫梁安裝時(shí)整體寬度為8.38m,外緣距離鋼梁腹板840mm。架橋機(jī)設(shè)計(jì)凈空8.5m,理論可通過(guò),但曲線鋼梁無(wú)法通過(guò)架橋機(jī)中支腿進(jìn)行安裝。

        發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后,項(xiàng)目立即上報(bào)業(yè)主和設(shè)計(jì)代表對(duì)端橫梁進(jìn)行優(yōu)化,優(yōu)化后外緣距離鋼梁腹板495mm,鋼梁整體寬度調(diào)整為7.69m,可滿足鋼梁順利通過(guò)架橋機(jī)中支腿。

        ⑥每聯(lián)首跨鋼梁安裝與架橋機(jī)碰撞解決方案。

        采用BIM 軟件模擬架橋機(jī)進(jìn)行鋼梁安裝,正常架梁時(shí),架橋機(jī)前支腿橫梁高度約2.5m,存在鋼梁與架橋機(jī)前支腿橫梁碰撞風(fēng)險(xiǎn)。

        鋼梁前端與架橋機(jī)前支腿橫梁位置關(guān)系情況:正常架梁時(shí),對(duì)于單孔40m 跨徑橋梁,鋼梁長(zhǎng)度為41m。由于架橋機(jī)中支腿頂托高度約60cm,鋼梁梁底必須高于底托通行,而普通架橋機(jī)前支腿橫梁距離墩頂高度僅為2.5m,不能滿足鋼梁安裝要求。

        ⑦針對(duì)每聯(lián)第一跨鋼梁安裝施工,采取以下措施避免發(fā)生碰撞:

        聯(lián)系架橋機(jī)廠家對(duì)架橋機(jī)前支腿設(shè)計(jì)橫梁下凈空進(jìn)行調(diào)整設(shè)計(jì)和驗(yàn)算。

        鋼梁最大梁高2.1m,剪力釘0.2m,支座系統(tǒng)0.155m。

        理論需通行空間=2.1×2+0.2+0.155=4.555m<5.8m,擬將架橋機(jī)前支腿橫梁凈空調(diào)整至5.8m。

        4 項(xiàng)目管理信息系統(tǒng)中主要功能

        4.1 構(gòu)件管理

        根據(jù)規(guī)范對(duì)模型進(jìn)行的分部分項(xiàng)劃分后形成單獨(dú)的構(gòu)件,點(diǎn)擊結(jié)構(gòu)構(gòu)件可以在BIM 模型中定位并用顏色突出顯示該構(gòu)件,點(diǎn)擊BIM 模型構(gòu)件同樣可以在結(jié)構(gòu)中定位構(gòu)件,同時(shí)可查看構(gòu)件屬性、制作構(gòu)件視口、二維碼等。

        4.2 二維碼管理

        通過(guò)已施工結(jié)構(gòu)物,生成二維碼信息,通過(guò)手機(jī)“掃一掃”,即可顯示過(guò)程中原材料、設(shè)計(jì)參數(shù)和施工過(guò)程中存在的質(zhì)量、安全等問(wèn)題,具有可追溯性。

        4.3 設(shè)計(jì)管理

        將施工文檔、施工圖紙納入BIM 平臺(tái)設(shè)計(jì)管理模塊,實(shí)現(xiàn)線上文件存檔,并且將各項(xiàng)平臺(tái)數(shù)據(jù)共享,隨時(shí)隨地可以通過(guò)手機(jī)APP 進(jìn)行查看。

        4.4 質(zhì)量、安全管理

        為項(xiàng)目工程問(wèn)題、質(zhì)量問(wèn)題、安全問(wèn)題可應(yīng)用手機(jī)端BIM 應(yīng)用平臺(tái)隨時(shí)隨地進(jìn)行發(fā)布,圖文并茂,指定對(duì)應(yīng)管理人員進(jìn)行落實(shí)并整改回復(fù)。所發(fā)布問(wèn)題和電腦PC 端同步,存在問(wèn)題可關(guān)聯(lián)至模型,并留存問(wèn)題記錄。現(xiàn)場(chǎng)施工員接收到問(wèn)題,及時(shí)安排工班進(jìn)行整改,真正做到問(wèn)題及時(shí)處理、一崗雙責(zé),甚至一崗多責(zé)。

        4.5 工程動(dòng)態(tài)留痕

        項(xiàng)目工程動(dòng)態(tài)可應(yīng)用手機(jī)端BIM 應(yīng)用平臺(tái)隨時(shí)隨地進(jìn)行發(fā)布,圖文并茂,形成工程進(jìn)展、質(zhì)量、安全留痕等。

        4.6 工序管理

        物料追蹤模塊跟蹤項(xiàng)目工程實(shí)體進(jìn)展情況,現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員利用BIM 平臺(tái)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)體進(jìn)展情況進(jìn)行反饋,如:樁基開(kāi)孔-樁基沖進(jìn)-樁基終孔-混凝土灌注-樁基檢測(cè)等狀態(tài),對(duì)應(yīng)進(jìn)展情況關(guān)聯(lián)模型對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)物,從而達(dá)到跟蹤工程實(shí)體進(jìn)展情況效果。

        5 項(xiàng)目管理應(yīng)用特點(diǎn)

        5.1 性能優(yōu)越、操作簡(jiǎn)單

        支持精細(xì)BIM 模型與實(shí)景模型,采用了可視化管理操作模式,增強(qiáng)了易用性。

        5.2 業(yè)務(wù)專業(yè)、功能完整

        涵蓋工序卡控、工序?qū)憣?shí)、安全質(zhì)量進(jìn)度管理、二維碼物料跟蹤、現(xiàn)場(chǎng)管理、對(duì)比分析、智能預(yù)警等功能,加強(qiáng)了精細(xì)化、規(guī)范化的過(guò)程管理。

        5.3 業(yè)務(wù)相互關(guān)聯(lián)、數(shù)據(jù)互聯(lián)互通

        實(shí)現(xiàn)了各平臺(tái)的信息自動(dòng)關(guān)聯(lián),便于隨時(shí)隨地用不同方法查看各項(xiàng)信息,提高了工作效率。

        5.4 現(xiàn)場(chǎng)采集、真實(shí)可靠

        強(qiáng)化手機(jī)現(xiàn)場(chǎng)管理,實(shí)現(xiàn)了手機(jī)端現(xiàn)場(chǎng)信息查詢與調(diào)閱、現(xiàn)場(chǎng)任務(wù)處理、數(shù)據(jù)采集等功能,提高了數(shù)據(jù)采集效率和現(xiàn)場(chǎng)的信息溝通效率。

        5.5 智能預(yù)警、輔助決策

        通過(guò)對(duì)各指標(biāo)項(xiàng)的趨勢(shì)和規(guī)律的分析,動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)指標(biāo)項(xiàng)的發(fā)展趨勢(shì),提前發(fā)現(xiàn)可能異常的指標(biāo),提供多維度的分析成果以輔助決策,向智慧建造邁進(jìn)。

        6 結(jié)論

        BIM 技術(shù)的應(yīng)用與實(shí)施極大地推動(dòng)了工程信息化的進(jìn)程,將工程建設(shè)從機(jī)械化向信息化、智能化的腳步進(jìn)行邁進(jìn),但是我們也深刻的感受到:

        ①首先,BIM 技術(shù)的應(yīng)用與實(shí)施由于缺乏統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)和交付的標(biāo)準(zhǔn),在建設(shè)過(guò)程中容易出現(xiàn)思想不統(tǒng)一,方向不明確,導(dǎo)致很多工作需要反復(fù)研究與驗(yàn)證。

        ②其次,BIM 技術(shù)以三維圖形技術(shù)為基礎(chǔ),特別是公路隧道線形和支護(hù)特點(diǎn),要求場(chǎng)景大、路線長(zhǎng),圖形處理技術(shù)目前還存在一定的技術(shù)難度,高性能計(jì)算機(jī)的投入與大場(chǎng)景的支持都還有待科技發(fā)展以后去更加有效地提升用戶體驗(yàn)。

        ③最后,BIM 技術(shù)的應(yīng)用落地需要投入大量的人力、物力、財(cái)力作為支撐,項(xiàng)目在推動(dòng)BIM 技術(shù)應(yīng)用的同時(shí)應(yīng)充分考慮這部分費(fèi)用。

        本項(xiàng)目BIM 技術(shù)主要應(yīng)用于橋梁工程,尤其是鋼板組合梁。以安全、質(zhì)量、進(jìn)度為核心業(yè)務(wù)構(gòu)建協(xié)同可視化應(yīng)用管理平臺(tái),實(shí)現(xiàn)“業(yè)務(wù)管理數(shù)字化、建造過(guò)程智能化、信息展示可視化”,形成一整套鋼板組合梁施工技術(shù),為后續(xù)項(xiàng)目施工提供有效的、更加形象的參考依據(jù)和技術(shù)保障,進(jìn)而降低項(xiàng)目施工協(xié)調(diào)難度,提升管理水平。

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