林廣泰 陳孝強(qiáng) 歐晨豐

摘要：文章針對500m級(jí)鋼管拱橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜、交底困難、施工技術(shù)難度大、對現(xiàn)場管理要求高等問題，基于BIM基礎(chǔ)應(yīng)用，綜合運(yùn)用無人機(jī)航測、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)，建立了BIM+GIS、無人機(jī)土方算量、基于BIM+GIS+WBS的公路工程管理平臺(tái)等應(yīng)用系統(tǒng)，對管控工程質(zhì)量、提高項(xiàng)目管理效率、促進(jìn)項(xiàng)目建設(shè)管理信息化有著重要作用。

關(guān)鍵詞：BIM;鋼管拱橋;項(xiàng)目管理;管理平臺(tái)

中圖分類號(hào)：U448.22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst。2020.11.014

文章編號(hào)：1673—4874（2020）11—0050-05

0引言

在國家大力推廣BlM技術(shù)的背景下，交通運(yùn)輸部發(fā)布交通運(yùn)輸信息化“十三五”發(fā)展規(guī)劃，緊抓行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)，大力推進(jìn)BIM技術(shù)應(yīng)用示范工程建設(shè)，提高項(xiàng)目信息化管理水平。本項(xiàng)目BIM技術(shù)應(yīng)用，緊緊圍繞為項(xiàng)目建設(shè)信息化、精細(xì)化管理服務(wù)的理念，在有效時(shí)間內(nèi)達(dá)到良好的管理應(yīng)用效益，并在行業(yè)BIM技術(shù)應(yīng)用起到示范帶頭作用。

1項(xiàng)目概況

平南三橋?yàn)閺V西荔浦至玉林高速公路平南北互通連接線上跨潯江的一座特大型橋梁，位于平南縣西江大橋上游6km處，由廣西交通投資集團(tuán)有限公司投資，廣西路橋工程集團(tuán)有限公司承建。大橋全長1035m，主跨采用575m中承式鋼管混凝土拱橋，建成后將成為世界上最大跨徑的拱橋。

截至2020年5月，平南三橋已完成全橋下構(gòu)施工、拱肋吊裝及拱肋管內(nèi)C70混凝土灌注工作，于7月開始橋面格子梁吊裝，并于年底實(shí)現(xiàn)通車目標(biāo)。

2工程重難點(diǎn)及解決措施

針對項(xiàng)目用鋼量大的特點(diǎn)，研發(fā)預(yù)制件加工動(dòng)態(tài)管理信息系統(tǒng)，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)高效準(zhǔn)確的信息采集傳遞技術(shù)和BIM、GIS形象可視化的信息展示技術(shù)，實(shí)現(xiàn)預(yù)制件從鋼結(jié)構(gòu)加工廠源頭原材料至現(xiàn)場安裝全過程的規(guī)范化、可視化管理，為預(yù)制件加工的進(jìn)度和質(zhì)量提供有效的保障，并提高項(xiàng)目的整體可控性。

針對纜索系統(tǒng)復(fù)雜的問題，利用BIM的可視化、協(xié)調(diào)性的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)三維可視化交底，使用BIM模型及AR、VR、3D打印等應(yīng)用對施工作業(yè)人員進(jìn)行關(guān)鍵點(diǎn)、復(fù)雜結(jié)構(gòu)的工藝交底，解決識(shí)圖慢、識(shí)圖難的問題，提高項(xiàng)目施工進(jìn)度，確保施工安全。

對于拱肋線型控制難的問題，采用三維激光掃描儀采集拱肋加工節(jié)段的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，與BIM模型進(jìn)行誤差對比校核，保證拱肋的出廠質(zhì)量。利用放樣機(jī)器人在拱肋安裝階段進(jìn)行線形監(jiān)測，保證現(xiàn)場安裝線型滿足設(shè)計(jì)要求。

針對施工資料繁多的問題，研發(fā)公路工程管理平臺(tái)，通過基于“BIM+GIS+WBS”的公路工程信息化系統(tǒng)，以全生命周期BIM模型為公路工程數(shù)據(jù)載體，將WBS作為公路工程信息化系統(tǒng)管理標(biāo)準(zhǔn)和體系，應(yīng)用GIS為核心的空間分析、三維可視化技術(shù)，可對公路工程建設(shè)與運(yùn)營進(jìn)行信息化、精細(xì)化、可視化管理。

3BIM實(shí)施模式

為保證BIM工作順利實(shí)施，項(xiàng)目部成立平南三橋BIM工作組，在技術(shù)管理部下設(shè)辦公室，由BIM人員與項(xiàng)目技術(shù)人員組成，避免BIM人員不懂技術(shù)，技術(shù)人員不懂BIM的問題，確保BIM落地實(shí)施，輔助項(xiàng)目生產(chǎn)。使用的主要軟、硬件配置如圖1所示。

4項(xiàng)目BIM技術(shù)基礎(chǔ)應(yīng)用

4.1BIM建模

在施工前期，平南三橋采用Catia精細(xì)化建模，通過碰撞檢查輔助優(yōu)化設(shè)計(jì)。在施工階段，項(xiàng)目利用Revit精細(xì)化建模（如圖2～3所示），將主橋、引橋以及塔架、纜索系統(tǒng)等復(fù)雜結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為三維模型，根據(jù)作用模型精度達(dá)到了LOD200、LOD300、LOD400，實(shí)現(xiàn)了三維可視化交底，并為后期的技術(shù)交底、施工指導(dǎo)、工程量統(tǒng)計(jì)以及BIM管理信息系統(tǒng)等各方面的項(xiàng)目管理提供了基礎(chǔ)。

4.2場地布置

項(xiàng)目利用場地布置（如下頁圖4所示），對拌和站、員工通道等所有大大小小的臨時(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模，通過漫游查看布置是否合理，再進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，保證了布置合理、費(fèi)用可控，避免了傳統(tǒng)項(xiàng)目臨建超支的情況。

4.3工程量統(tǒng)計(jì)

對位于兩岸高高矗立的塔架，項(xiàng)目利用Revit導(dǎo)出明細(xì)表，快速得出所需桿件數(shù)量及螺栓數(shù)量，為塔架的加工提供了明確的數(shù)據(jù)，大大提高了工作效率，同時(shí)項(xiàng)目利用模型進(jìn)行工程量統(tǒng)計(jì)，精確地計(jì)算出各類結(jié)構(gòu)用量，為項(xiàng)目計(jì)量提供了依據(jù)（如圖5所示）。

4.4BIM+GIS

將無人機(jī)采集的地形數(shù)據(jù)與BIM模型結(jié)合，形成仿真三維模型（如圖6所示），真實(shí)還原現(xiàn)場建設(shè)情況，有助于管理人員全面了解施工現(xiàn)場的場地布置或者施工情況，提高大規(guī)模區(qū)域性工程的管理能力_4]。同時(shí)作為廣西路橋公路工程管理平臺(tái)的主界面，將分部分項(xiàng)所有信息匯集于模型中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)一體化管理。

4.54D進(jìn)度模擬

平南三橋項(xiàng)目通過將施工計(jì)劃關(guān)聯(lián)施工模型，進(jìn)行4D進(jìn)度模擬（如圖7所示）。根據(jù)模擬動(dòng)畫直觀地了解了整個(gè)工程工期的安排，發(fā)現(xiàn)了部分進(jìn)度出現(xiàn)空檔等情況，通過直接在4D模擬中對比完善成合理可行的進(jìn)度計(jì)劃，避免了窩工的現(xiàn)象，保證了整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施過程中人力、材料、機(jī)械安排的合理性，節(jié)省了工期。

4.6無人機(jī)算量

項(xiàng)目利用無人機(jī)算量技術(shù)對南岸拱座基礎(chǔ)開挖土方量進(jìn)行了計(jì)算。人工算量為50636m³，無人機(jī)算量為49034.04m³。計(jì)算結(jié)果與人工計(jì)算的誤差約為3%，與人工算量相比，無人機(jī)算量更快更精準(zhǔn)，省去了復(fù)雜計(jì)算的過程，為計(jì)量提供了依據(jù)。

4.7BIM+點(diǎn)云誤差校核

平南三橋主拱肋分為44個(gè)節(jié)段，總計(jì)約9600t。其中體積最大的一段，長45m、寬4.8m、高13m、重量214t，大體積的拱節(jié)段為纜索吊裝施工時(shí)拱節(jié)段精準(zhǔn)對位提升了難度。項(xiàng)目組利用三維激光掃描儀對已臥拼完成的拱肋節(jié)段進(jìn)行點(diǎn)云數(shù)據(jù)掃描，通過軟件將各測站掃描到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接成點(diǎn)云模型（如圖8所示），通過預(yù)先定位的基準(zhǔn)點(diǎn)，將拱肋點(diǎn)云模型與拱肋BIM模型疊合，通過著色深淺來反映加工構(gòu)件與設(shè)計(jì)的偏差，保證拱肋出廠質(zhì)量，與傳統(tǒng)校核相比，大大提高了工作效率，降低了工程成本。

5項(xiàng)目BlM技術(shù)深化應(yīng)用

5.1公路工程管理平臺(tái)

本項(xiàng)目作為試點(diǎn)在施工階段上線運(yùn)行了自主研發(fā)的公路工程管理平臺(tái)（如圖9所示），這是國內(nèi)首個(gè)基于"BIM（建筑信息模型）+WBS（工序結(jié)構(gòu)分解）+GIS（地理空間信息系統(tǒng)）”的公路工程管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)以全生命周期BIM模型為公路工程數(shù)據(jù)載體，將WBS作為公路工程信息化系統(tǒng)管理標(biāo)準(zhǔn)和體系，應(yīng)用GIS為核心的空間分析、三維可視化技術(shù)，可對公路工程建設(shè)與運(yùn)營進(jìn)行信息化、精細(xì)化、可視化管理。以工程結(jié)構(gòu)部位BIM與工序WBS進(jìn)行映射，將試驗(yàn)、質(zhì)檢資料、進(jìn)度、計(jì)量等各項(xiàng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行串聯(lián)互通，打破了傳統(tǒng)施工模式下各業(yè)務(wù)系統(tǒng)各自為政、數(shù)據(jù)斷鏈的壁壘，大大節(jié)約成本和人工，是全行業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型、推行無紙化辦公的重要舉措。

（1）產(chǎn)值管理

將施工計(jì)劃及產(chǎn)值與BIM模型關(guān)聯(lián)，現(xiàn)場管理人員通過手機(jī)移動(dòng)端實(shí)時(shí)填報(bào)施工狀態(tài)，系統(tǒng)即自動(dòng)形成整個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)度進(jìn)展情況，統(tǒng)計(jì)產(chǎn)值完成情況。項(xiàng)目可通過系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)度管理，并利用該板塊輔助制定月度或年度施工計(jì)劃，以此指導(dǎo)施工進(jìn)度，保證項(xiàng)目在計(jì)劃內(nèi)完成。

（2）安全管理

通過手機(jī)端對現(xiàn)場質(zhì)量、安全等方面進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)整個(gè)質(zhì)量、安全兩大板塊線上流程的管理，省去了繁瑣的步驟，及時(shí)避免了隱患的發(fā)生，對提高效率、減少損失等方面起到了一定的作用。

（3）圖紙管理

將各類施工資料上傳至系統(tǒng)，關(guān)聯(lián)BIM模型，項(xiàng)目管理人員通過點(diǎn)擊構(gòu)件即可知道與構(gòu)件相關(guān)的所有施工信息，實(shí)現(xiàn)了多人可同時(shí)查看同一文件，并能對構(gòu)件事件、施工資料進(jìn)行一體式管理。

（4）溫控檢測

系統(tǒng)自動(dòng)讀取監(jiān)測元件采集的數(shù)據(jù)，生成變化曲線，免去了管理人員數(shù)據(jù)處理工作，減輕了工作量，對及時(shí)了解位移、溫度等的變化提供了便利，如數(shù)據(jù)超出預(yù)期設(shè)定值，平臺(tái)將及時(shí)報(bào)警，避免安全質(zhì)量事故發(fā)生，減少損失。

（5）質(zhì)檢管理

質(zhì)檢系統(tǒng)內(nèi)置分部分項(xiàng)劃分模板（工序級(jí)），工序下掛接固定用表，統(tǒng)一分部分項(xiàng)劃分及表格，保證項(xiàng)目用表規(guī)范，系統(tǒng)數(shù)據(jù)自動(dòng)引用，實(shí)現(xiàn)一數(shù)一源，評(píng)定自動(dòng)生成，節(jié)省重復(fù)錄入時(shí)間。

（6）試驗(yàn)管理

試驗(yàn)系統(tǒng)包含項(xiàng)目常見各類試驗(yàn)，通過引用質(zhì)檢系統(tǒng)結(jié)構(gòu)樹，試驗(yàn)數(shù)據(jù)與質(zhì)檢報(bào)告單形成數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)，系統(tǒng)內(nèi)置計(jì)算公式，輸入試驗(yàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)計(jì)算及生成記錄表和試驗(yàn)報(bào)告。

（7）計(jì)量管理

0^#臺(tái)賬結(jié)構(gòu)樹劃分直接引用質(zhì)檢系統(tǒng)的分部分項(xiàng)劃分，省去重新劃分工作，同時(shí)計(jì)量系統(tǒng)與質(zhì)檢系統(tǒng)數(shù)據(jù)互通互聯(lián)，可根據(jù)計(jì)量計(jì)劃匯總統(tǒng)計(jì)計(jì)劃金額以及計(jì)劃需完成的資料數(shù)量，過程中對計(jì)量計(jì)劃進(jìn)行跟蹤、糾偏。

（8）進(jìn)度管理

系統(tǒng)自動(dòng)生成日報(bào)、月報(bào)、季報(bào)、年報(bào)等各類報(bào)表，實(shí)現(xiàn)了對工程進(jìn)度全過程動(dòng)態(tài)跟蹤、分析、預(yù)警和調(diào)整的目的，避免了項(xiàng)目進(jìn)度管理因各種因素影響而可能處于失控狀態(tài)，最終實(shí)現(xiàn)讓項(xiàng)目有序完成。

5.2預(yù)制件加工動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)

平南三橋主跨采用鋼結(jié)構(gòu)，其中拱肋為鋼管混凝土桁架結(jié)構(gòu)，橋面梁為工字形截面鋼格子梁，全橋鋼結(jié)構(gòu)用量共14926t。為提高項(xiàng)目對鋼結(jié)構(gòu)的有效管理，公司研發(fā)了預(yù)制件加工動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對拱肋節(jié)段以及格子梁進(jìn)場、加工、出廠、運(yùn)輸、吊裝等全過程的管控，實(shí)現(xiàn)了一數(shù)一源的BIM全生命周期應(yīng)用。

原材管理：包含原材的廠家、名稱、規(guī)格、材質(zhì)以及質(zhì)保書等內(nèi)容，確保原材料來源清楚，一數(shù)一源。

套圖管理：記錄每頁施工圖的零件下料清單，保證加工零件對應(yīng)唯一圖紙，并生成唯一編號(hào)及條碼。

結(jié)構(gòu)樹劃分：將拱肋節(jié)段按結(jié)構(gòu)樹劃分至筒節(jié)，關(guān)聯(lián)BIM模型以及所有施工資料，即可利用BIM模型管理施工資料。

5.3監(jiān)控指揮中心

平南三橋信息化建設(shè)核心為監(jiān)控指揮中心打造，以此為硬件中心設(shè)施，輻射安全監(jiān)管、生產(chǎn)調(diào)度、智慧辦公、智慧展廳等模塊，如圖10所示。

平南三橋監(jiān)控指揮中心，自使用至今，受到了國家交通部、區(qū)交通廳、區(qū)住建廳等各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)、兄弟單位、學(xué)校師生以及社會(huì)各界人士的高度評(píng)價(jià)，也為其他項(xiàng)目提供了應(yīng)用思路，具有一定的社會(huì)影響力。

6結(jié)語

平南三橋項(xiàng)目積極使用BIM新興技術(shù)，不僅利用BIM基礎(chǔ)應(yīng)用進(jìn)行技術(shù)交底，指導(dǎo)施工，還使用BIM系統(tǒng)對質(zhì)量、安全、文檔以及監(jiān)測進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)智慧辦公，提高了工作效率。管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了進(jìn)度、質(zhì)檢、計(jì)量、試驗(yàn)四大板塊之間數(shù)據(jù)的相互應(yīng)用、自動(dòng)計(jì)算，給項(xiàng)目帶來了極大的便利。研發(fā)的預(yù)制件加工動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了構(gòu)件從原材料進(jìn)廠到加工成型、運(yùn)輸、安裝的整個(gè)過程的管控，為后期運(yùn)維管理提供了數(shù)據(jù)支撐，使構(gòu)件質(zhì)量具有追溯性，提供管理便利。