BIM技术在高速公路项目管理中应用

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摘要：为了充分发挥施工管理成效，提高工作效率，项目管理将通过运用互联网+bim技术，建设数字化工地，推进管理升级。BIM协同应用管理平台依据项目特点，以安全、质量、进度为核心业务构建协同可视化应用管理平台，实现“业务管理数字化、建造过程智能化、信息展示可视化”，进而降低本项目施工协调难度，提升管理水平。

关键词：BIM技术；公路项目；应用案例；项目管理信息系统

0引言

工程项目建设具有明显的动态变化特征，对项目管理中的安全、质量、进度和成本要求较高[1]。目前施工管理主要通过图纸和规范及指导书进行，随着互联网技术的不断发展，项目开始成立信息化管理部门，以BIM应用平台为管理载体，将BIM模型与信息化管理紧密结合起来，不仅实现了施工管理过程中的三维可视化、信息化、精细化的综合管理，还打通了各个业务之间、各个参与部门之间的数据联系，解决数据孤岛，搭建“数字工地”[2]。同时，通过简便的操作界面，易于使用人员快速接受和现场操作。项目施工管理过程中，已将传统的项目管理模式逐渐转变为以BIM平台为载体、采用基于BIM技术及互联网技术相融合的施工管理模式，实现数据集成，进度、安全、质量等信息共享以及施工全程可视化跟踪模拟，从而项目整体管理水平得以提升[3]。

1BIM总体构架思路

1.1业务管理数字化

把建设过程的业务管理全部采用数字化的表达信息，实现建设过程的信息化管理。在时间维度上，将项目的策划、施工等控制管理过程综合起来，形成高效、集约的管理过程；在空间维度上，将项目管理的各项职能，如进度管理、质量管理、安全管理、信息管理等综合起来，形成便捷、一目了然的有机整体，实现业务管理数字化，对工作效率、资源等各方面有广阔的优化空间，进而推动着工程项目管理水平的不断提高。

1.2信息展现可视化

将传统的平面的信息管理模式以三维模型为载体，基于对信息分析结果的呈现实现可视化管理。通过对建筑施工过程中的物料、空间布局信息的搜集、整合，并将其渗透到策划、施工、采购、质量、安全、进度等各个环节，进而实现管理上的透明化与可视化，也正是基于这种优势性，施工管理的可视化模式已经成为必然趋势。

1.3过程控制自动化

通过对施工过程中各类数据资源的采集、整合、分析和自动化处理实现过程中的智能化管理，极大的提高施工效率与施工安全性。可以通过手机APP操作界面，轻松收集和归集。通过对历史项目数据的积累及现行项目数据与大数据技术融合，将海量的信息数据进行技术的汇总、分析和处理后，提供精细化、合理的施工基础数据。

1.4推动标准化、规范化、精细化的管理体系

BIM技术的本质是以信息化为驱动，在建设BIM体系的过程中就必须要求管理体系的标准化，同时结合规范化的措施和落实精细化的管理要求，可以更加有效地通过信息管理手段进行体现。

2BIM应用情况

2.1工程概况

安徽无岳高速公路标段路线全长约8km，桥梁1744m/6座。BIM技术主要应用于本项目桥梁工程，尤其是钢板组合梁以及项目信息化管理系统中。

2.2全员参与，建立起项目的高效协同

通过BIM技术以三维模型为基础，以协同管理为手段在施工过程的管理中建立起了全员参与的协同管理体系，实现了整个项目信息有效共享，按照不同的权限、角色、建立起职责履行清单，见图1。

2.3BIM可视化管理

2.3.1三维模型精细呈现设计细节。通过三维建模首先使得工程技术人员在施工前更加深刻得理解工程内容，同时通过三维模型进行技术交流和探讨，便于工程技术人员直观掌握了解设计意图，见图2。2.3.2基于BIM平台全面整合设计的各项信息与参数。基于BIM模型的成果和设计数据，通过管理平台，全面地整合各项数据，每个结构物之间的关系、钢板组合梁各部件之间的连接等各种场景的信息得以更加清晰逼真的形式体现工程实景，同时通过三维的展示方式，可以任意角度查看，实现参与各方更加直观地宏观掌握工程场景，在主体模型与既有地形模型相结合后，极大的方便了施工方案的制定和审核。2.3.3可视化交底，更加有利于信息的传递与沟通。基于BIM模型成果可以快速地构建技术交底的视频与动画，通过三维动画视频的制作，可实现工艺流程的三维交底，让交底技术成为真正看得见、看得懂、记得住的施工技术，即便是从未接触过的新员工们都能够对整个施工流程、技术要点和施工注意事项一目了然[4]。2.3.4查漏补缺，及时发现设计。图纸与实际施工间冲突提前模拟施工现场，有效发现设计与施工过程之间存在问题，并在方案编制阶段采取有效措施予以解决，以确保施工进度和安全。

3BIM应用案例

如钢板组合梁钢梁安装时项目衙前河大桥小曲率半径钢梁安装问题等，解决方案如下：①衙前河大桥，曲线半径1100m。根据设计要求，钢梁制作时，主梁腹板必须跟随曲线半径制作成弧形，不得“以直代曲”。弧形钢梁实际喂梁过程中，通过架桥机后支腿和前中支腿时两侧空间狭小，为本项目施工难点，采用BIM模拟小曲率半径桥梁钢梁安装存在的安全性问题，大桥钢梁安装模型见图3。②大桥设计为（3×40m+3×40m+3×40m）跨径组合，设计钢梁最长节段长度41m。根据曲率半径计算41m长钢梁的弧度较直线钢梁跨中翼缘外扩最大19cm，钢梁最宽处7.85m，平行喂梁所需横向宽度8.04m。③架桥机设计前中支腿净空8.15m，当钢梁跨中通过架桥机前中支腿时，外缘一侧间距最小为（8.15-8.04）÷2=5.5cm。根据理论计算，曲线钢梁可顺利通过架桥机前中支腿，但实际施工过程中，仍存在碰撞风险，见图4。④针对曲线钢梁安装施工，拟采取以下措施避免发生碰撞：钢梁前移时，安排1名总指挥，4名观测人员，携带对讲机时时观测，发现异常，立即停止前移作业。4名观测人员在架桥机前后每个支腿各分配1人，以便全方位无死角观测。在钢梁最外缘端头四个角以及两侧跨中处采用醒目标识进行标记（可用小红旗），易于观测。若前移过程中发现钢梁或吊具与支腿之间净距较小时：立即停止钢梁前移作业—锁定天车纵移—采用前后两台天车同时横移的方式调整净距，确保净距≥10cm后—锁定天车横移—再进行钢梁前移作业，直至钢梁全部安全通过中支腿。⑤端横梁超宽冲突拟解决方案。原设计端横梁安装时整体宽度为8.38m，外缘距离钢梁腹板840mm。架桥机设计净空8.5m，理论可通过，但曲线钢梁无法通过架桥机中支腿进行安装。发现问题后，项目立即上报业主和设计代表对端横梁进行优化，优化后外缘距离钢梁腹板495mm，钢梁整体宽度调整为7.69m，可满足钢梁顺利通过架桥机中支腿。⑥每联首跨钢梁安装与架桥机碰撞解决方案。采用BIM软件模拟架桥机进行钢梁安装，正常架梁时，架桥机前支腿横梁高度约2.5m，存在钢梁与架桥机前支腿横梁碰撞风险。钢梁前端与架桥机前支腿横梁位置关系情况：正常架梁时，对于单孔40m跨径桥梁，钢梁长度为41m。由于架桥机中支腿顶托高度约60cm，钢梁梁底必须高于底托通行，而普通架桥机前支腿横梁距离墩顶高度仅为2.5m，不能满足钢梁安装要求。⑦针对每联第一跨钢梁安装施工，采取以下措施避免发生碰撞：联系架桥机厂家对架桥机前支腿设计横梁下净空进行调整设计和验算。钢梁最大梁高2.1m，剪力钉0.2m，支座系统0.155m。理论需通行空间=2.1×2+0.2+0.155=4.555m＜5.8m，拟将架桥机前支腿横梁净空调整至5.8m。

4项目管理信息系统中主要功能

4.1构件管理

根据规范对模型进行的分部分项划分后形成单独的构件，点击结构构件可以在BIM模型中定位并用颜色突出显示该构件，点击BIM模型构件同样可以在结构中定位构件，同时可查看构件属性、制作构件视口、二维码等。

4.2二维码管理

通过已施工结构物，生成二维码信息，通过手机“扫一扫”，即可显示过程中原材料、设计参数和施工过程中存在的质量、安全等问题，具有可追溯性。

4.3设计管理

将施工文档、施工图纸纳入BIM平台设计管理模块，实现线上文件存档，并且将各项平台数据共享，随时随地可以通过手机APP进行查看。

4.4质量、安全管理

为项目工程问题、质量问题、安全问题可应用手机端BIM应用平台随时随地进行发布，图文并茂，指定对应管理人员进行落实并整改回复。所发布问题和电脑PC端同步，存在问题可关联至模型，并留存问题记录。现场施工员接收到问题，及时安排工班进行整改，真正做到问题及时处理、一岗双责，甚至一岗多责。

4.5工程动态留痕

项目工程动态可应用手机端BIM应用平台随时随地进行发布，图文并茂，形成工程进展、质量、安全留痕等。

4.6工序管理

物料追踪模块跟踪项目工程实体进展情况，现场技术员利用BIM平台对现场工程实体进展情况进行反馈，如：桩基开孔-桩基冲进-桩基终孔-混凝土灌注-桩基检测等状态，对应进展情况关联模型对应结构物，从而达到跟踪工程实体进展情况效果。

5项目管理应用特点

5.1性能优越、操作简单

支持精细BIM模型与实景模型，采用了可视化管理操作模式，增强了易用性。

5.2业务专业、功能完整

涵盖工序卡控、工序写实、安全质量进度管理、二维码物料跟踪、现场管理、对比分析、智能预警等功能，加强了精细化、规范化的过程管理。

5.3业务相互关联、数据互联互通

实现了各平台的信息自动关联，便于随时随地用不同方法查看各项信息，提高了工作效率。

5.4现场采集、真实可靠

强化手机现场管理，实现了手机端现场信息查询与调阅、现场任务处理、数据采集等功能，提高了数据采集效率和现场的信息沟通效率。

5.5智能预警、辅助决策

通过对各指标项的趋势和规律的分析，动态预测指标项的发展趋势，提前发现可能异常的指标，提供多维度的分析成果以辅助决策，向智慧建造迈进。

6结论

BIM技术的应用与实施极大地推动了工程信息化的进程，将工程建设从机械化向信息化、智能化的脚步进行迈进，但是我们也深刻的感受到：①首先，BIM技术的应用与实施由于缺乏统一的认识和交付的标准，在建设过程中容易出现思想不统一，方向不明确，导致很多工作需要反复研究与验证。②其次，BIM技术以三维图形技术为基础，特别是公路隧道线形和支护特点，要求场景大、路线长，图形处理技术目前还存在一定的技术难度，高性能计算机的投入与大场景的支持都还有待科技发展以后去更加有效地提升用户体验。③最后，BIM技术的应用落地需要投入大量的人力、物力、财力作为支撑，项目在推动BIM技术应用的同时应充分考虑这部分费用。本项目BIM技术主要应用于桥梁工程，尤其是钢板组合梁。以安全、质量、进度为核心业务构建协同可视化应用管理平台，实现“业务管理数字化、建造过程智能化、信息展示可视化”，形成一整套钢板组合梁施工技术，为后续项目施工提供有效的、更加形象的参考依据和技术保障，进而降低项目施工协调难度，提升管理水平。

参考文献：

[1]王明明，胡铂，孙显状，等.公路建设中的BIM应用调查[J].中国公路，2018（21）：78-83.

[2]王良国，张建，刘建华，等.基于WBS的云茂高速公路金林隧道BIM应用研究[J].湖南交通科技，2020，46（01）：114-118.

[3]李福林.BIM技术在高速铁路隧道工程机械化智能建造的应用[J].智能建筑与智慧城市，2021（5）：138-139.

[4]张翔，连飞，王同民，等.BIM+互联网技术在鳊鱼洲长江大桥施工中的应用[J].铁路技术创新，2020（03）：70-75.

作者:龙一超 单位:保利长大工程有限公司