BIM技術在龍東大道快速化工程中的應用

蔣 劍

（上海浦東工程建設管理有限公司，上海市200210）

0 引言

我國工程建設行業從2003年起引進BIM技術。目前對于BIM的應用主要以設計公司為主，隨著一些新興工程項目的設計、施工和管理越發復雜化，BIM技術的優勢逐漸顯現，政府及行業協會開始重視BIM技術的應用價值和深遠意義。

BIM技術在工程領域的應用可大致歸納為四類。

（1）可視化設計

根據二維設計圖紙，利用BIM相關軟件進行可視化建模，使各設計專業、業主和施工方能夠更加直觀地理解設計方案，共同參與到方案制定過程中，分析設計方案的施工可操作性，在設計階段預先發現潛在問題，實現對設計方案的全面考量（見圖1）。

圖1 BIM的可視化設計

（2）施工模擬

將BIM模型導入工程施工模擬軟件進行分析，對工程項目的重要節點、施工工藝進行全程模擬，提前發現施工中可能存在的問題，減少不必要的設計變更，優化施工組織方案和資源配置。

（3）工程深化設計

基于BIM的工程深化設計是施工階段BIM應用的重要體現。大型復雜工程項目在施工階段所反饋的信息和矛盾，需要設計方案在施工過程中不斷跟進，BIM具有設計信息集成化和全程化的優勢，方便設計方和施工方在工程推進過程中進行信息的交流，有利于對方案進行調整、細化和完善。

（4）項目管理

將BIM設計模型關聯施工現場模型和施工進度模型，實現設計方案與施工資源、施工組織、質量把控、安全生產等相關信息一體化集成，基于BIM技術，對施工進度、人力、材料、設備、成本、安全、質量、組織進行全方位全過程的信息共享和可視化管理。

目前，國內對于BIM的應用主要處在可視化設計階段，后期的應用依賴于個別大型復雜項目和一些業主的特殊需求，市場和行業尚缺乏對BIM應用的規范化模式和標準。

1 項目概況

龍東大道位于上海市浦東新區，是城市內環線的東西向切線，向東依次與中環、外環及G1501相交，全長約14.4km。現狀道路于1996年竣工通車，規劃紅線60m寬，兩側各15m綠化帶，綠線寬度90m。路段現狀按紅線50m寬度實施，為六快二慢斷面（見圖2）。目前羅山路-申江路為水泥混凝土路面，申江路-G1501后改造為瀝青路面。現狀道路客貨混行、過境交通與到發交通混行，交通組織較為混亂。

圖2 龍東大道現狀及現狀斷面（單位：m）

龍東大道快速化改造工程西起內環線張江立交以東，向東與郊環G1501立交相接。高架主線全互通立交2個，上下匝道7對，地面道路交叉口21個（見圖3）。工程路線全長13.85km。工程設計內容包括道路、橋梁、排水、交通工程等。估算總投資金額約96億元。

圖3 龍東大道區位圖

作為一條城市道路，受兩側城市用地開發、市政管線以及城市交通等因素的影響，會對其改造工程產生諸多制約。龍東大道快速化改造工程無論在其方案設計階段還是施工實施階段都遇到重重挑戰。

（1）研究周期長，建設參與方多

龍東大道快速化改造項目早在2005年就已開始方案研究，起初作為機場北通道與華夏路進行比選，至2017年6月總體工程方案基本穩定經歷了十余年時間。期間牽涉的專業、部門和方案歷經多年的累積，內容繁復冗雜，部門與部門、專業與專業、老方案與新方案之間的交接阻力大，給工程推進工作帶來了巨大的阻力。

（2）沿線管線情況復雜

龍東大道沿線管線情況較為復雜，其中影響最大的污水南干線是制約工程方案設計和施工的最大障礙。

污水南干線走向大體與龍東大道平行，由于其線位成型早于現狀龍東大道竣工，因此該污水干管在龍東大道路面下方并無固定空間位置，而是在中心線兩側擺動，在張江立交-科苑路、唐陸路-凌空路等路段偏離中心線超過5m。不規則的管道線位使得龍東大道改造工程難度大大加深。

（3）施工期間交通組織難度大

現狀龍東大道交通流量大，改建工程沿線兩處互通立交、7對上下匝道和21處平面交叉口使得龍東大道交通狀況復雜異常。簡單的“借一還一”和翻交施工難以同時保障多專業施工和城市交通的有序運行。

傳統項目管理和運作方式在遇到此類戰線長、體量大、工期緊、方案復雜、影響范圍廣的工程項目時面臨嚴峻的挑戰，因此亟需一種能夠貫穿工程項目全壽命周期的工程設計、建造、管理、運營手段進行項目全程把控和頂層設計。

2 BIM技術構架

龍東大道的BIM技術應用由建設單位主導，由總體咨詢單位制定BIM技術實施路線，由工程項目部監管落實執行情況，各參與方協同應用，在完善的管理模式下發揮BIM技術的最大效益和價值。

項目開始前，建設單位項目負責人或總體咨詢單位做項目總體策劃。BIM技術構架見圖4。

圖4 總體策劃流程圖

3 BIM建模

工程開始后建模單位依據建管公司建模標準制定項目建模規則，并提交BIM模型，最終由建設單位或總體咨詢單位對模型進行審核（見圖5）。

BIM模型應用點成果將由應用單位提交建設單位或總體咨詢單位審核（見圖6）。

為保障BIM成果真正服務于工程施工和管理的全過程，利用BIM成果建立集成化的管理平臺（見圖7）。

圖5 提交審核流程圖

圖6 BIM模型應用點成果提交審核流程圖

圖7 施工試試BIM管理平臺成果審核流程圖

4 BIM應用

龍東大道在方案設計階段的BIM應用主要是利用BIM技術對項目的設計方案進行數字化仿真模擬表達以及對其可行性進行驗證，對下一步深化工作進行推導和方案細化。

4.1 規劃與場地分析

場地分析的主要目的是通過數據采集與軟件處理，還原工程場地與周邊環境、地形與地貌、地下即有設施等現狀。同時將規劃控制線位，以及工程范圍內的規劃預留設施與現狀集成，生成反映真實的三維底模。通過分析工程邊界條件，更全面地輔助決策。

龍東大道快速化工程在該階段實現了對場地坐標信息、各類控制線（用地紅線、道路紅線、建筑控制線）、原始地形表面、場地初步豎向方案、場地道路、場地范圍內既有管網、場地周邊主干道路、場地周邊主管網、三維地質等邊界條件信息全方位的掌控和分析。

4.2 管線保護與搬遷

基于各專業模型，應用BIM三維可視化技術檢查設計階段的管線碰撞，完成項目范圍內各種管線布設與主體結構平面置和豎向高程相協調的三維協同設計工作，避免管線碰撞及空間沖突，同時綜合協同各專業空間布局合理性，指導管線搬遷與實施（見圖8）。

圖8 可視化的管線布置方案

位于龍東大道下方的污水南干線以及其他現狀市政管線的存在，是制約快速化高架建造的主要因素之一。依托BIM技術構建的現狀管線模型，能夠清晰得表達管線管位、標高，管井及構筑物位置、尺寸與標高信息，直觀體現管線搬遷與保護方案，并能夠在模型中區分保留與廢除管線，建立臨時搬遷管線模型，為其他專業設計與施工帶來極大便利。

4.3 施工期間交通組織

基于設計模型，分階段模擬并優化管線搬遷、主體結構施工過程中的和交通組織方案。通過梳理不同階段交通導改情況，創建對應的翻交模型，頻清晰表達交通組織方案，反映各施工階段存在的重點難點，檢查并優化方案，輔助重大節點工程籌劃，對工期與費用預估，加速交通方案評審均有益處（見圖9）。

圖9 統籌管理施工期間交通組織方案

4.4 智慧管理平臺搭建與應用

龍東大道快速化改造工程基于BIM成果，依托模型及相關數據庫，搭建智慧化項目管理平臺（見圖10）。智慧管理平臺全方位提高了前期決策質量，使施工管理過程全面數字化，保障了工程進度、質量、安全等方面的全面把控。

（1）實用性

圖10 龍東大道項目智慧管理需求

平臺在設計時，盡可能使錄入數據、上傳報表等的標準格式與用戶原有工作習慣貼近，以減少格式轉換的工作量；線上審批流程最大程度優化，且與線下流程不沖突、不重復；加強信息平臺的協同性，使各單位通過平臺做到協同辦公以提高工作效率和工作質量；系統后臺具有一定的運算、分析、分類等處理功能，并可以自動生成一些報告、圖表等。另外，平臺系統人機交互界面應設計友好。

（2）穩定性

項目信息量大并且連續產生、分布零散且覆蓋面廣，同時需要及時更新，所以確保平臺信息能夠持續同步，系統穩定就顯得格外重要。只有平臺能夠長期正常、穩定、不間斷地運行才能滿足項目信息化建設需要。

（3）安全性

數據的傳輸、存儲以及信息共享過程中，如果其安全性無法保障，將會給項目及各參建單位帶來巨大損失。尤其是在當下互聯網時代，網絡化辦公對于系統、信息、數據的安全性要求更高。所以應建立多道設防的安全保護體系，以保證平臺系統免遭攻擊、使平臺信息及數據的可靠性和安全性有所保障，另外還應及時做好數據備份和恢復處理工作。

（4）兼容性

在BIM實施過程中，對不同的BIM模型軟件格式管理是數據集成的重點與難點。BIM信息管理平臺應能夠與多種主流設計軟件對接，能夠適應多源數據模型導入。

（5）擴展性

隨著項目建設不斷推進，新的管理問題也會隨之出現，而新問題的出現會帶來新的平臺功能需求。同時，平臺系統也會因現代信息技術的不斷革新需要優化升級。所以平臺開發也是一個系統持續完善、功能不斷擴充的過程。為滿足項目建設階段的用戶需求，平臺搭建時就應充分考慮其擴展性與開放性，以滿足系統規模擴大、功能增加的需要，做好后期軟件集成的數據接口預留準備。

同時，龍東大道快速化改造工程建立的基于BIM的預制拼裝構建標準構件庫，為后續工程積累了寶貴的經驗。

5 結 論

龍東大道快速化改造工程中對BIM技術的應用也暴露出一些矛盾與不足。首先，各專業或部門應提高工程人員對BIM軟件應用的能力和積極性，在不同階段保障BIM正向設計質量、數據存儲和共享效率以及BIM成果的充分利用；第二，應提高BIM在工程項目全壽命周期內的主導地位，切忌為了實現指標而使用新技術，實則沿用老手段。上述兩點應在今后的工程中加以改進，以充分發揮BIM技術優勢，提高工程質量和效率。