BIM及信息化在PPP項(xiàng)目中的應(yīng)用

徐蓉

上海同濟(jì)工程項(xiàng)目管理咨詢有限公司 上海 202150

1 項(xiàng)目概況

大連灣海底隧道建設(shè)工程北起梭魚灣20號(hào)路，南至人民路，道路等級(jí)為城市快速路，雙向六車道規(guī)模，主線設(shè)計(jì)速度為60km/h。主線包括南北兩岸接線段及沉管隧道段，全長(zhǎng)5098m，其中接線道路長(zhǎng)341m、沉管隧道長(zhǎng)3035m、明挖暗埋隧道長(zhǎng)1472m、敞開段長(zhǎng)250m。全線長(zhǎng)約5100m。隧道為跨海預(yù)制安裝沉管結(jié)構(gòu)，沉管段由18節(jié)預(yù)制管節(jié)組成，分別為13節(jié)180m直線管節(jié)、5節(jié)140m曲線管節(jié)，沉管最大重量6萬噸，主要施工工序包括基槽挖泥及炸礁、基床拋石及高精度整平、沉管預(yù)制與安裝等。（圖示1）

圖1 工程地理位置圖

2 項(xiàng)目管理難點(diǎn)

(1) 結(jié)構(gòu)型式多。本工程包括預(yù)制沉管結(jié)構(gòu)、現(xiàn)澆暗埋段隧道結(jié)構(gòu)、止水圍堰、市政道路、地上地下立交等多種結(jié)構(gòu)型式，涉及水運(yùn)、市政、建筑、公路、機(jī)電等多種相關(guān)專業(yè)。

(2) 環(huán)保要求高。施工區(qū)域位于大連核心港區(qū)，毗鄰東港、梭魚灣、鉆石灣等商務(wù)區(qū)，環(huán)境保護(hù)十分重要。

(3) 實(shí)體+數(shù)字化工程雙移交。本工程為國(guó)內(nèi)首例雙產(chǎn)品移交項(xiàng)目，項(xiàng)目建設(shè)采用數(shù)字化技術(shù)，提交數(shù)字化產(chǎn)品為運(yùn)維期服務(wù)。

3 實(shí)施目標(biāo)

(1) 實(shí)現(xiàn)數(shù)字化建造與應(yīng)用，利用BIM的可視化發(fā)現(xiàn)各類施工中的問題。通過數(shù)字化模型預(yù)施工，同時(shí)兼顧環(huán)境模擬，優(yōu)化施工方案及相應(yīng)設(shè)備配備。

(2) 建立完善的施工現(xiàn)場(chǎng)信息化管理系統(tǒng)，通過物聯(lián)網(wǎng)、BIM+等信息技術(shù)與項(xiàng)目施工管理深度結(jié)合提質(zhì)增效。建立完善的視覺識(shí)別系統(tǒng)，著力解決當(dāng)前工地現(xiàn)場(chǎng)管理的突出問題，圍繞現(xiàn)場(chǎng)人員、材料、設(shè)備等重要資源的管理，構(gòu)建遠(yuǎn)程智能監(jiān)管平臺(tái)，進(jìn)行資源整合。借助現(xiàn)場(chǎng)信息的采集和分析，解決不合理資源配置。

(3) 形成可用于運(yùn)維管理的交付模型。與運(yùn)維單位提前對(duì)接，共同籌劃項(xiàng)目BIM模型交付標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)于模型動(dòng)態(tài)更新，最終產(chǎn)品能滿足各項(xiàng)BIM模型交付要求。

(4) 為項(xiàng)目培養(yǎng)BIM及信息化跨專業(yè)人才，工區(qū)相關(guān)人員具備能利用BIM技術(shù)解決本工區(qū)重點(diǎn)、難點(diǎn)工藝的問題；能通過信息化手段對(duì)本工區(qū)人機(jī)料進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理。

(5) 借助本項(xiàng)目BIM與信息化示范工地的建設(shè)契機(jī)，摸索并建立關(guān)于PPP項(xiàng)目在施工期信息化管理與運(yùn)維期雙產(chǎn)品移交的項(xiàng)目級(jí)管理流程，為日后類似項(xiàng)目的建設(shè)與運(yùn)行提供借鑒。

4 數(shù)字化及信息化建設(shè)

4.1 BIM建模與標(biāo)準(zhǔn)

編制項(xiàng)目BIM應(yīng)用實(shí)施策劃、項(xiàng)目建模標(biāo)準(zhǔn)及管理辦法，總工辦BIM中心根據(jù)每月工區(qū)BIM工作完成情況進(jìn)行績(jī)效考評(píng)。BIM建模主要以歐特克平臺(tái)軟件為工具，建模過程中同時(shí)建立模型族庫，不斷更新與完善編制建模標(biāo)準(zhǔn)等技術(shù)文件。

北岸工程以地形模型，區(qū)域內(nèi)海底地表以及周圍建筑模型為主（含沉管預(yù)制廠及輔建區(qū)）。陸上結(jié)構(gòu)，包括南、北岸沉箱預(yù)制場(chǎng)地、鋼筋加工場(chǎng)地、混凝土預(yù)制場(chǎng)地、辦公生活區(qū)等，要求模型精確完整模擬各部位結(jié)構(gòu)形式。水上結(jié)構(gòu)包括南、北岸沉箱、胸墻、上料碼頭、沉管、擋浪墻等結(jié)構(gòu)[1]。

附屬設(shè)施包括機(jī)電、排水線路管道內(nèi)容等。

南岸工程以港池及陸域部分兩部分進(jìn)行建模。港池部分針對(duì)港池挖泥、炸礁，港池內(nèi)施工道路、材料堆場(chǎng)及設(shè)備布設(shè)，主體結(jié)構(gòu)，設(shè)備泵房及丙碼頭恢復(fù)，圍護(hù)樁（咬合樁、灌注樁）等內(nèi)容建模；陸域部分針對(duì)圍護(hù)樁（咬合樁、灌注樁、格構(gòu)柱），旋噴樁，基坑開挖及支護(hù)，覆土回填等內(nèi)容建模。

4.2 標(biāo)準(zhǔn)制定

建立BIM建模標(biāo)，準(zhǔn)確定建模深度。建立統(tǒng)一的項(xiàng)目單位和坐標(biāo)；以圖紙為數(shù)據(jù)來源，參考其他地方BIM標(biāo)準(zhǔn)確定建模原則，并使用相同標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行模型數(shù)據(jù)深化更新；明確模型命名規(guī)則；確定各專業(yè)BIM模型在項(xiàng)目不同周期建模精度等[2]。

4.3 信息化建設(shè)

各工區(qū)配備信息化管理員，實(shí)行管理員牽頭，其他施工員及各職能部門人員全員參與管理方式，以完成信息化管理任務(wù)為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)南、北岸工程信息化管理全覆蓋。

主要設(shè)備名稱與實(shí)現(xiàn)目標(biāo)：

(1) 門禁系統(tǒng)。工區(qū)人員及工人進(jìn)出場(chǎng)管控、記錄、考評(píng)。

(2) 遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控及網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。監(jiān)控項(xiàng)目全徑、管內(nèi)等作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，為其它信息化設(shè)備提供穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)。

(3) 施工管理平臺(tái)。輔助總部各部門動(dòng)態(tài)管控施工現(xiàn)場(chǎng)如安全、質(zhì)量、進(jìn)度等問題，信息可追溯。

(4) 智能化環(huán)境檢測(cè)設(shè)備。現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境情況監(jiān)控，提高環(huán)保管理質(zhì)量。

(5) 塔吊檢測(cè)儀。用于檢測(cè)沉箱預(yù)制場(chǎng)移動(dòng)塔吊、干塢現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)塔吊。

(6) LED顯示大屏。直觀顯示現(xiàn)場(chǎng)人員環(huán)境等信息，與門禁聯(lián)動(dòng)。

(7) 廠區(qū)內(nèi)人員定位系統(tǒng)。管內(nèi)作業(yè)人員定位。

(8) 施工船舶管理平臺(tái)。組織船舶調(diào)度。

5 數(shù)字化及信息化實(shí)施方案

總部總工辦BIM中心牽頭負(fù)責(zé)整個(gè)項(xiàng)目的BIM建模工作，工區(qū)BIM小組根據(jù)具體施工任務(wù)負(fù)責(zé)本工區(qū)施工范圍的建模工作，工作內(nèi)容如下（見表1）

表1 各工區(qū)BIM應(yīng)用主要方向

5.1 實(shí)體建模

工區(qū)開展相關(guān)建模工作，需將平、斷面圖按對(duì)應(yīng)位置、尺寸比例導(dǎo)入Revit視圖中，通過拉伸、放樣、放樣融合及空心形狀等工具建立模型。每個(gè)施工段或港池內(nèi)每個(gè)作業(yè)面分組建模，最終匯總與總體模型內(nèi)。所有常規(guī)模型按其功能，結(jié)構(gòu)分類附予材質(zhì)，如混凝土、鋼材、粉質(zhì)黏土、強(qiáng)風(fēng)化巖等，材質(zhì)的外觀圖像也隨之附上。

利用BIM技術(shù)，選擇合適的軟件，以計(jì)算規(guī)則為依據(jù)，通過建模確定構(gòu)件實(shí)體位置，輸入與算量有關(guān)的構(gòu)件屬性，通過軟件自動(dòng)算量，自動(dòng)計(jì)算得到構(gòu)件實(shí)體的工程量，自動(dòng)進(jìn)行匯總統(tǒng)計(jì)，得到工程量清單。針對(duì)不同的需求，可以按不同類別進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，如按構(gòu)件型號(hào)、按里程值、按不同材料、按標(biāo)高等實(shí)現(xiàn)多角度高精度的工程量統(tǒng)計(jì)，為項(xiàng)目進(jìn)度管理、成本管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

總工辦BIM中心創(chuàng)建項(xiàng)目專用樣板分發(fā)工區(qū)，并對(duì)完成模型進(jìn)行統(tǒng)一整合（見圖2）。

圖2 項(xiàng)目模型

5.2 地形地質(zhì)模型探索

指導(dǎo)三工區(qū)根據(jù)地勘數(shù)據(jù)指導(dǎo)其進(jìn)行主線地質(zhì)地層模型建立，通過簡(jiǎn)易化的操作，能將主線復(fù)雜的底層結(jié)構(gòu)通過可視化的方式顯現(xiàn)完成，滿足工程量計(jì)算、任意斷面查詢、任意地質(zhì)層可視化查看分析等應(yīng)用。在施工過程中要求工區(qū)應(yīng)根據(jù)補(bǔ)勘數(shù)據(jù)，不斷完善地質(zhì)地層信息，形成真實(shí)數(shù)據(jù)庫[3]。

5.3 碰撞檢查

指導(dǎo)五工區(qū)，通過三維模型可直觀的反應(yīng)結(jié)構(gòu)的空間位置及構(gòu)成，部分位置可進(jìn)行工藝升級(jí)。通過三維方式發(fā)現(xiàn)圖紙中的錯(cuò)、漏、碰、缺與專業(yè)間的沖突。

指導(dǎo)其它工區(qū)，根據(jù)建立的模型，進(jìn)行碰撞檢查，將結(jié)果反饋給設(shè)計(jì)，輔助進(jìn)行施工圖審核；結(jié)合過程中的設(shè)計(jì)修改，及時(shí)修改模型，輔助設(shè)計(jì)意圖的理解。在碰撞檢測(cè)方面主要分兩部分，第一部分利用已經(jīng)搭建完成的施工場(chǎng)地環(huán)境模型和碰撞檢查軟件就擬建施工圍擋、設(shè)施等征地紅線區(qū)域內(nèi)的建筑、設(shè)施進(jìn)行干涉檢測(cè)，通過碰撞模擬，提前做好遷改工作。第二部分對(duì)北岸臨建內(nèi)部根據(jù)設(shè)計(jì)的圖紙創(chuàng)建管線的BIM模型，通過碰撞檢測(cè)，分析各專業(yè)的管線位置，及時(shí)發(fā)現(xiàn)管線問題，避免在施工過程中設(shè)計(jì)的不完善導(dǎo)致無法順利進(jìn)行造成的成本增加。

5.4 場(chǎng)地布置

深化干塢輔建區(qū)、南北岸大小臨建等場(chǎng)地布置模擬，各工區(qū)根據(jù)自身需要，通過整體模型進(jìn)行各類可視化方案匯報(bào)，并能通過可視化布置發(fā)現(xiàn)不合理問題，總工辦BIM中心針對(duì)此相應(yīng)需求，利用720全景技術(shù)與VR技術(shù)探索新的交互與應(yīng)用模式（見圖3）。

圖3 BIM與航拍混合的場(chǎng)地布設(shè)

5.5 進(jìn)度推演與工藝模擬

編制《復(fù)雜工藝下的可視化應(yīng)用實(shí)踐》指導(dǎo)文件，針對(duì)重點(diǎn)難點(diǎn)工藝持續(xù)性開展工藝模擬及進(jìn)度推演等相關(guān)工作，并以最終接頭縮尺實(shí)驗(yàn)作為應(yīng)用樣板進(jìn)行推廣與學(xué)習(xí)，最終目的是讓工區(qū)利用現(xiàn)有技術(shù)在手段不斷細(xì)化工藝，就復(fù)雜問題進(jìn)行針對(duì)性的推演模擬。

5.6 可視化交底

通過技術(shù)積累不斷完善可視化交底的流程與模擬，在工區(qū)層面進(jìn)行推廣，著重關(guān)注交底的落地與使用，著力培養(yǎng)工區(qū)可視化應(yīng)用人才。

應(yīng)用720全景技術(shù)，針對(duì)此技術(shù)選擇有價(jià)值的分項(xiàng)開展應(yīng)用嘗試。

5.7 監(jiān)控及網(wǎng)絡(luò)布設(shè)

現(xiàn)場(chǎng)視頻采集系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)圖形采集、錄像存儲(chǔ)、網(wǎng)橋數(shù)據(jù)傳送等。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際平面布置情況，采集系統(tǒng)主要分為兩大部分，一是沉管預(yù)制干塢及輔建區(qū)，干塢施工階段計(jì)劃安裝4-6處視頻監(jiān)控，生產(chǎn)階段則根據(jù)實(shí)際需要對(duì)監(jiān)控?cái)?shù)量進(jìn)行增加及遷改；另一部分為工程主線區(qū)，即南北岸與水上監(jiān)控區(qū)，計(jì)劃北岸安裝3-4處監(jiān)控，南岸安裝4-6處監(jiān)控。

水上監(jiān)控以水上船舶監(jiān)控為主，同時(shí)配合船舶施工管理平臺(tái)對(duì)主線施工情況進(jìn)行把控。管內(nèi)施工監(jiān)控則計(jì)劃以北岸為網(wǎng)絡(luò)源頭，對(duì)管內(nèi)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)全覆蓋，監(jiān)控信號(hào)可通過有線或無線方式布局。

6 結(jié)語

(1) 隨著信息化、物聯(lián)網(wǎng)、5G網(wǎng)絡(luò)、AI智能等技術(shù)的日益普及，工程建筑行業(yè)借助這些技術(shù)的發(fā)展，融入日常的項(xiàng)目管理中，實(shí)現(xiàn)了建設(shè)施工管理的信息化、可視化、智能化，提升了管理效率，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。

(2) 受制于這些技術(shù)自身的發(fā)展及應(yīng)用普及程度，工程建筑行業(yè)對(duì)于這些技術(shù)的應(yīng)用還只限于管理層面，并未實(shí)現(xiàn)施工作業(yè)的智能化、智慧化，這再后續(xù)的研究中是重點(diǎn)方向。同時(shí)，大量信息化、物聯(lián)網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施的采購安裝，對(duì)于PPP項(xiàng)目的投資控制也是一項(xiàng)難點(diǎn)，要在需求和費(fèi)用之間找到一個(gè)平衡點(diǎn)。