麗澤金融商務區基于互聯網技術的BIM應用

■ 王安保 許小虎 楊濤

■ 趙雪鋒 顧龍 劉占省 劉繼 林金彪

麗澤金融商務區
基于互聯網技術的BIM應用

■ 王安保 許小虎 楊濤

1 工程概況

麗澤金融商務區F02、F03地塊項目總承包工程位于北京市豐臺區麗澤商務區核心地段麗澤橋（西三環）和菜戶營橋（西二環）之間，周邊交通和市政設施較為成熟。項目用地北側是麗澤路、東臨蓮花河路，場地規劃用地面積約4.5萬m2，由3棟超高層辦公樓（分別為F02-1#（31層）建筑高度150 m、F02-2#（25層）建筑高度120 m、F03#（42層）建筑高度199.9 m）、5層高的商業裙房、4層商業及停車場地下室組成。總建筑面積417 187 m2，其中地上建筑面積309 900 m2，地下建筑面積107 287 m2。

本工程包括3棟超高層建筑，其中F02-1#為鋼筋混凝土框架-核心筒形式（二層至地上八層核心筒為勁性混凝土柱，地下三層至地上十三層外框架為勁性混凝土柱）；F02-2#為鋼筋混凝土框架-核心筒形式（地下三層至地上八層外框架為勁性混凝土柱）；F03#結構形式為鋼筋混凝土核心筒-鋼管混凝土柱-鋼框梁-鋼樓面梁-組合樓板體系。

麗澤商務區項目為超高層項目，采用施工總承包管理，現場施工專業隊伍多、材料多、工序復雜，對總承包管理要求高、組織協調難度大。在項目實施管理過程中存在以下難點：

（1）總承包方要對業主指定的專業分包、直接發包工程負責；總包范圍專業種類齊全，施工周期長，各專業分項工程間的穿插協作頻繁，總分包管理、協調量大。

（2）本工程位于市區交通核心地帶，施工過程中需要根據專業情況進行總平規劃和動態管理，實施人員需要準確了解施工場地在不同階段的實際情況，保證人、機、料運輸正常進行及工程順利進展。

（3）工程為超高層建筑，工程質量安全問題管理更加繁瑣。由于缺乏直觀的表述方式，相關人員間的信息溝通時間成本較高，而且效率較低。

（4）該工程涉及人員、材料、成本、質量安全等工程信息量巨大，如利用傳統方式進行工程管理，相關工作人員很難在第一時間獲取其對應的準確信息。

為了解決施工過程中面臨的這些問題，麗澤商務區項目在工程BIM技術應用基礎上引入互聯網技術，將本地BIM應用軟件與互聯網技術相結合，開展新的管理作業方式。

2 BIM解決方案

在工程開展前期已成立相應BIM小組，并制定詳細BIM應用方案，采用 Revit、GCL、GGJ軟件按照各專業建模規范要求創建BIM模型（見圖1）。

圖1 項目土建模型

在BIM應用階段，選用廣聯達BIM5D軟件進行本地BIM技術應用，對工程進度、成本、質量安全等業務進行基于BIM技術的管理。為了解決施工過程中面臨的多專業協調難度大、相關人員獲取信息不及時、工程質量安全問題管理繁瑣等問題，項目組在原有BIM5D軟件及其他相關軟件的基礎上，引入互聯網技術實現基于互聯網技術的多專業協同作業、項目信息實時共享、工程質量安全問題系統梳理等施工過程管理的BIM解決方案。

該解決方案是利用互聯網技術將BIM5D軟件、BIM5D手機端、BIM5D Web端、項目廣聯云進行聯通，實現數據同步共享（見圖2）。

圖2 多端口數據聯通

（1）BIM5D軟件。通過在BIM5D軟件中集成全專業BIM模型，并將模型與工程進度、預算、資源、施工組織等關鍵信息關聯。一方面，可以利用BIM5D軟件中的碰撞檢查功能實現不同專業模型間的碰撞檢查，通過BIM瀏覽器軟件實現設計成果的及時獲取和在線溝通；另一方面，利用BIM5D軟件中的施工模擬功能對施工過程進行模擬，為施工生產組織和協調提供合理的施工流水界面切分，對人力、材料、機械等資源消耗進行優化，提供準確的計劃，實現技術、生產和商務的橫向綜合應用。BIM5D軟件應用流程見圖3。

圖3 BIM5D軟件應用流程

（2）BIM5D手機端。對于工程項目中的質量、安全等問題，質量安全人員通過BIM5D手機端（見圖4）將現場相關數據進行及時采集和錄入，并將數據利用網絡上傳到廣聯云的項目空間，其他相關人員可以在BIM5D Web管理艙和BIM5D軟件中進行問題查看管理。這減少了項目質量安全人員的數據采集整理工作量，并方便將工程相關問題及時反饋到相關人員進行處理。

圖4 BIM5D手機端界面

（3）BIM5D Web端。項目管理人員通過BIM5D Web端（見圖5）可隨時查看廣聯云項目空間中的工程數據，包括項目資料、質量、安全、進度、成本等BIM信息。

圖5 BIM5D Web管理艙

（4）廣聯云。廣聯云是一個面向工程項目的文檔管理和多方協作平臺，利用廣聯云作為工程項目BIM數據的云端存儲空間。利用互聯網技術將BIM5D軟件、BIM5D手機端的相關信息上傳到此云端存儲空間，以打造一個信息共享的工程數據集成管理平臺。工程各方可以通過此云端存儲空間快速、準確獲取其想要的項目進度、質量、成本等各方相關信息。同時，通過確立各自的權限，確保數據的安全性，以滿足工程實際應用需要。

3 BIM應用

麗澤金融商務區項目部在項目開展時成立了比較完整的BIM應用管理組織團隊（簡稱管理團隊），組織架構見圖6，為BIM技術在項目中的應用提供了保證。項目BIM應用組織架構中的成員按照自身職責為工程提供相關的工程數據及進行數據處理工作，保證數據的及時性、準確性。

圖6 項目BIM應用管理組織團隊組織架構

管理團隊在BIM技術實施過程前制定了詳細的管理目標和工程實施各階段的BIM技術應用點。管理團隊通過協調項目生產各相關人員的過程參與，確保各BIM技術應用點在工程實施過程中的落地實施，從而協助管理人員為項目質量、安全、成本、進度等方面進行精細化管理。

（1）質量安全問題采集。項目部通過BIM5D手機端利用互聯網移動網絡技術對施工現場的質量、安全問題進行現場采集、上傳、信息共享，打造新的相關問題處理流程，與傳統方式相比更加直觀、及時、準確（見圖7）。

圖7 傳統方式與BIM方式對比

項目中工長、施工員、質量安全員在進行現場巡檢或作業時，將現場發生的問題通過手機移動端（見圖8）將問題具體內容及問題發生位置信息以圖片、語音、文字備注等形式直接記錄、整理并利用互聯網上傳到云端存儲空間。并將問題處理責任分配給相關單位及標注問題處理狀態（見圖9），實現對問題出現、提交到解決整個過程的實時跟蹤。

技術部管理人員通過BIM5D軟件或BIM5D Web端管理艙進行實時數據同步，即可獲得技術人員通過BIM5D手機端所提交的相關數據。管理人員及時了解工程問題情況并及時給出處理方案，做到現場工程問題發生的第一時間相關負責人能夠清晰知道問題的具體內容及處理方法。在項目生產例會中，技術人員通過BIM5D軟件和BIM5D Web端管理艙將當前工程質量、安全問題信息、直接負責人信息及問題處理情況進行直觀展示，各相關人員快速、準確了解每個問題的具體情況。生產經理依據BIM5D軟件或BIM5D Web端管理艙提供的質量安全數據進行下一階段施工部署。

圖8 手機端問題記錄界面

圖9 責任分配界面

（2）質量安全問題處理過程跟蹤。項目部相關管理人員通過BIM5D Web端（見圖10）對現場采集的工程質量、安全問題進行實時分析，隨時了解工程質量、安全問題的產生情況及變化趨勢，從側面反映工程整體施工質量管理情況。

對工程質量、安全問題的處理情況進行實時跟蹤，詳細了解各施工單位問題處理進度及工程整體質量、安全的產生、解決情況，確保每個工程質量、安全問題得以解決。為項目管理人員對工程進行質量管控、安全管理提供準確數據支撐。

圖10 問題顯示界面

（3）工程資料現場查看。項目實施前，通過云端技術，利用BIM5D軟件將工程資料（施工圖紙、相關工藝規范、施工技術方案等）上傳到項目云空間并與對應BIM模型關聯。施工實施過程中，現場技術人員可以通過BIM5D手機端對現場施工構件的二維碼進行掃描獲取相關工程資料，了解施工要求、技術方案等輔助現場施工。

（4）工程進度過程跟蹤。項目施工前，在BIM5D軟件中根據施工現場劃分的流水段將工程BIM模型進行劃分，并將進度計劃中的計劃施工時間信息與相對應流水段模型關聯。項目施工開展后，通過互聯網技術利用BIM5D手機端將現場實際進度情況及時采錄、上傳、信息共享。并在BIM5D軟件進行數據同步，對各流水段的進度進行直觀展示（見圖11），為項目進度管理提供可靠依據。

圖11 各流水段進展情況

（5）工程成本過程跟蹤。利用BIM5D軟件及BIM5D Web端中的成本分析功能（見圖12），對云端儲存空間中的工程成本信息進行分析，得到工程實時資金趨勢圖及資金、清單、人材機等對比分析表，為管理人員提供最新、最真實的可靠數據，協助管理人員制定科學合理的成本管理方案。

圖12 BIM5D Web端成本分析

項目經理、生產經理、工程部經理等各部門管理人員通過BIM5D Web端駕駛艙在日常工作中隨時掌握工程項目的質量安全問題及處理情況、工程進度情況、成本分析結果。在生產例會中，技術人員利用BIM5D Web端進行現場各類實時數據的直觀展示，使相關人員快速了解當前工程具體情況，提高溝通效率，為做出下一步科學性決策和可行性部署提供準確、可靠的數據參考。

4 應用效果

個流程相比傳統方式更加快捷、直觀，工程施工過程中的質量、安全問題解決率大幅提升。

（3）有效提高工程進度把控力度。項目通過對工程進度情況的現場實時跟蹤，利用互聯網技術實現信息及時共享分析。管理人員及時了解工程進度實際進展情況及各流水段間進度的影響關系，為其后期制定相關進度管理方案提供準確、可靠的分析數據。

（4）工程過程成本有效降低。通過BIM技術對現場進行施工順序預演，對物資、資金使用情況進行分析，確保項目按時完工。利用互聯網技術將分析數據進行信息共享，各相關人員可以快速獲取工程各階段相關成本信息，提前做好物資、資金準備，避免因對后續所需物資、資金不清造成準備不足帶來的誤工或提前準備過多帶來物資積壓而產生的不必要損失。通過BIM技術與互聯網技術的結合有效提高了工程成本精細化管理程度，一定程度上降低了工程總體成本。

麗澤商務區項目通過利用互聯網技術將BIM5D軟件、BIM5D手機端、BIM5D Web端三者信息打通，搭建了一個信息實時更新、共享的云端儲存空間。項目施工過程中，對過程中的質量、進度、成本信息進行及時現場采集并進行系統梳理，為項目各方人員提供了最新、最準確、最可靠的工程數據，取得了以下效果：

（1）工程質量、安全問題采集、查看效率有效提高。與傳統工程質量、安全管理方式相比，基于互聯網技術與BIM技術打造的新的管理流程更加快捷方便。項目一線人員通過BIM5D手機端可以將現場發生的質量、安全問題快速準確地進行記錄提交。問題處理相關人員可以快速通過BIM5D軟件或BIM5D Web端獲取問題信息。在信息傳遞過程中，真正做到信息傳遞及時、無遺漏，問題反映直觀、準確，大大提高了對工程質量、安全問題的采集及查看效率。

（2）工程質量、安全問題解決效率大大提高。項目通過互聯網技術對工程質量、安全問題的處理情況進行實時跟蹤，責任到人。管理人員隨時掌握各單位相關問題處理進展及工程項目整體情況，確保工程中各質量、安全問題得以及時解決。整

王安保：廣聯達科技股份有限公司BIM事業部用戶運營部，網絡運營總監，北京，100193
許小虎：廣聯達科技股份有限公司，高級工程師，北京，100193
楊 濤：中國建筑第二工程局有限公司北京分公司項目BIM室，主任，工程師，北京，100060

責任編輯 高紅義

基于BIM技術的葉盛黃河公路大橋智慧建造應用研究

■ 趙雪鋒 顧龍 劉占省 劉繼 林金彪

0 引言

根據國家“一帶一路”的頂層戰略，多種跨越大江（河）、海峽（灣）的大型橋梁需要建設，推進我國橋梁建設信息化、智能化達到“智慧建造”的建設理念。智慧建造［1-2］，要求工程在施工過程中必須兼顧對環境的保護實現“綠色施工”，即在保證質量、安全等基本要求的前提下，通過科學的管理手段和技術的進步，最大限度地節約資源、減少對環境有負面影響的施工活動，實現節能、節地、節水、節材和環境保護。建設項目在“智慧建造”［3-4］的理念下至少節約20%的資源消耗和碳的排放，其中施工一線的精細化建造帶來的節約可達5%～10%。BIM技術［5-9］作為智慧建造實現過程中的重要技術之一，在21世紀被廣泛應用，從應用的范圍來說包括建筑、結構、機電、市政管廊、風電塔架以及橋梁建設；從應用的結構形式來說包括鋼結構和混凝土等結構。可見，從制造行業衍生而來的BIM技術［10-15］在國家城市的建設中起到了從量到質的改變。BIM技術具有施工過程可視化、參數化、仿真性和信息化等優點，結合橋梁施工特點對BIM技術在葉盛黃河大橋智慧建造中的應用做出研究及探討。

1 工程概況

葉盛黃河公路大橋項目（簡稱本項目）起于青銅峽市葉盛西，接北京至拉薩國家高速公路葉盛互通式立交，止于靈武農場一站，接在建的211國道靈武南環西延線和已建成的銀川西安高速公路，項目全長10.3 km，其中靈武境內4.3 km，全線采用一級公路標準建設。葉盛黃河公路大橋長1.3 km，橋面寬31.5 m，兩岸連接線長9 km，包括主橋、西引橋、東引橋和灘地引橋4個部分共計21跨。橋梁上部結構采用波形鋼腹板預應力混凝土連續箱梁，其全景效果圖和整體結構BIM模型見圖1。

2 BIM技術應用的必要性

本項目施工內容主要包括道路、橋梁和地下管線等，在施工過程中主要面臨以下難點及問題。

圖1 葉盛黃河公路大橋整體結構BIM模型

（1）工程量大，工程變更容易引起施工效率低。傳統二維設計圖紙參數化程度低，當工程變更時，對模型的修改費時費力，不利于模型后期的應用和施工進度的推進；表達內容有限，細度不夠，可視化程度較低，不利于工人對構件的加工和安裝，施工效率低。

（2）施工環境復雜，施工過程對自然環境影響較大。施工過程受地形、水流、天氣和季節等自然地理因素影響較大，同時該工程的施工過程也會對周邊自然和人文環境造成一定影響，現場規劃和交通流線組織關系的不合理布置將會對施工場地產生不必要的浪費。

（3）施工工藝復雜，技術交底困難。因地理位置及結構本身的特點都會造成一定程度的施工難度，傳統施工方案的編制重點在方案的可行性研究和比選上，更多的是依靠工程師和專家的經驗與一些施工標準，缺乏對施工過程變故的靈活預見性，故在施工階段因方案及工藝的不合理引起的工程變更將會造成物質材料的不必要浪費，不利于工程交底。

（4）施工工期要求緊，施工進度管理困難。二維圖紙和網絡計劃式的進度管理是靜態的，不能預測、模擬、動態調整整個施工過程，不能直觀全面的對整個施工過程進行管理，造成不必要的時間浪費。

綜上所述，將BIM技術應用于施工過程中，充分發揮其參數化、可視化和仿真性的特征。施工前按照真實環境對場地仿真模擬，能夠從根本上提高施工效率，減少施工安全問題與質量問題，減少對周邊環境的影響。并且，將設計和施工階段中的構件尺寸、材料、用料量等信息關聯相應模型，基于模型的參數化技術實現模型動態更新，通過人性化的輸入界面，將全橋施工實測數據上傳至數據庫，通過模型數據與數據庫的聯動技術，實現利用數據改變模型的高參數化工作方式，最終減少由設計變更帶來的工程變更等問題。

3 BIM技術在葉盛黃河公路大橋智慧建造中的應用

3.1 基礎模型

3.1.1 地形

在Revit軟件中根據勘察階段提供的地質資料選取關鍵點，確定其相應標高，從而建立與真實地形相似度較高的地形BIM模型（見圖2）。在此地形模型的基礎上，對周邊環境進行建模，如林區、田區、水流和周邊建筑等（見圖3）。

圖2 地形模型圖

圖3 周邊環境模型

3.1.2 主體

基于BIM技術，根據設計圖紙及施工要求建立相應參數化橋梁模型，包括大橋主體、波形鋼腹板、預應力和主橋掛籃（見圖4）。

3.2 場地布置模擬

在場地模型的基礎上，根據施工要求及經驗對現場進行布置，合理安排塔吊、庫房、加工廠地和生活區等位置，解決現場施工場地平面布置和劃分問題，減少不必要的場地浪費，降低對周邊環境和居民的影響，實現智慧施工。同時通過與業主的可視化溝通協調，對施工場地進行優化，選擇最優施工路線，避免后期方案更改及返工。場地布置模擬見圖5。

3.3 施工方案模擬

圖4 BIM參數化橋梁模型

圖5 場地布置模擬

基于BIM技術對本項目的施工方案進行預演，避免傳統施工方案編制過程中出現的平、立面圖標書不確定性的問題，施工方案模擬有“靜態”和“動態”2種方式。以吊裝方案為例，依據方案逐步檢查吊車機位與吊裝，靜態調整，找出最合理的吊裝機位，初步排除吊裝高度、工作半徑不合理的地方（見圖6）。在靜態模擬的基礎上對施工方案進行動態模擬，找出施工過程中潛在的安全隱患提前處理（見圖7）。

圖6 靜態施工模擬（吊車機位檢查）

圖7 動態施工模擬（碰撞監測

3.4 施工工藝動態展示

本工程存在大量復雜節點，施工工藝復雜（如波形鋼腹板施工、掛籃懸臂施工和黃河橋主橋預應力施工），通過BIM技術對項目的重點或難點部分進行可見性模擬，以提高計劃的可行性。通過圖紙和人工指導施工的舊有工作方式存在以下缺陷：（1）由于交流和理解不當，導致錯誤施工和返工；（2）二維圖紙不能直觀表達精細復雜的施工工藝，且圖紙修改困難。

基于BIM技術分解具體施工工藝，在Revit平臺上建立相關族和整體模型，將模型導入Navisworks、Lumion效果處理后進行方案模擬。由于所有的模型和仿真動畫文件可以云儲存并共享，實現圖紙與模型、模型與實際相關聯，動態展示施工工藝，直觀了解整個施工安裝環節的時間節點和安裝工序，清晰把握安裝過程中的難點和要點。施工方也可進一步對原有安裝方案進行優化和改善，以提高施工效率，減少工程變更造成的浪費。

3.5 工程進度控制

進度作為工程項目三大管理之一，受施工方案、資源（人材機等）、環）境、地質、天氣、管理水平等多種因素影響，其相應的管理技術也在不斷發展。從橫道圖到網絡圖，實現了工序的優化，但這種二維圖紙和網絡計劃式的進度管理是靜態的，不能預測、模擬、動態調整整個施工過程，在施工過程中存在不必要的時間浪費。

為了解決以上施工進度問題，本項目運用了5D-BIM技術將時間和成本維度加載到三維模型上，實現了施工進度的實時控制和動態跟蹤優化。首先將project格式的進度計劃和BIM模型通過數據接口導入5D平臺，在平臺上根據進度計劃進行流水段的劃分，同時將進度與BIM模型相關聯，便可實現進度計劃可視化模擬，然后在進度模擬的基礎上進行進度管理，步驟如下：

（1）將實際進度錄入平臺與計劃進度進行對比，判斷提前完工還是延期；

（2）將進度與模型相關聯，實時動態、直觀地了解施工進程；

（3）基于BIM的施工模擬，統計當前或本階段的資源、資金消耗情況，這種快速精確的統計可以為進度調整提供依據，有效減少工程重新計量浪費的時間。

4 結論

（1）BIM技術在葉盛黃河公路大橋項目施工中的成功應用，積累了參數化建模、場地仿真性布置、施工過程模擬和進度控制等方面的經驗，對以后路橋施工項目管理中BIM技術的應用提供參考。

（2）BIM技術的應用有效解決了葉盛黃河公路大橋施工過程中面臨的難點和問題，實現了施工過程的可視化、參數化、信息化的管理及控制。

（3）葉盛黃河公路大橋智慧建造技術的應用實現了綠色施工中節地、節材和節時控制。

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趙雪鋒：北京比目魚工程咨詢公司，董事長，北京，100103
顧 龍：寧夏路橋工程股份有限公司，高級工程師，寧夏銀川，750000
劉占省：北京工業大學，副教授，北京，100124
劉 繼：北京比目魚工程咨詢公司，工程師，北京，100103
林金彪：寧夏路橋工程股份有限公司，工程師，寧夏 銀川，750000

責任編輯 李葳