BIM及信息化在PPP項目中的應(yīng)用

徐蓉

上海同濟工程項目管理咨詢有限公司 上海 202150

1 項目概況

大連灣海底隧道建設(shè)工程北起梭魚灣20號路，南至人民路，道路等級為城市快速路，雙向六車道規(guī)模，主線設(shè)計速度為60km/h。主線包括南北兩岸接線段及沉管隧道段，全長5098m，其中接線道路長341m、沉管隧道長3035m、明挖暗埋隧道長1472m、敞開段長250m。全線長約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 項目管理難點

(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、市政、建筑、公路、機電等多種相關(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)境保護十分重要。

(3) 實體+數(shù)字化工程雙移交。本工程為國內(nèi)首例雙產(chǎn)品移交項目，項目建設(shè)采用數(shù)字化技術(shù)，提交數(shù)字化產(chǎn)品為運維期服務(wù)。

3 實施目標

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

(3) 形成可用于運維管理的交付模型。與運維單位提前對接，共同籌劃項目BIM模型交付標準，根據(jù)標準要求對于模型動態(tài)更新，最終產(chǎn)品能滿足各項BIM模型交付要求。

(4) 為項目培養(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、難點工藝的問題；能通過信息化手段對本工區(qū)人機料進行動態(tài)管理。

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

4 數(shù)字化及信息化建設(shè)

4.1 BIM建模與標準

編制項目BIM應(yīng)用實施策劃、項目建模標準及管理辦法，總工辦BIM中心根據(jù)每月工區(qū)BIM工作完成情況進行績效考評。BIM建模主要以歐特克平臺軟件為工具，建模過程中同時建立模型族庫，不斷更新與完善編制建模標準等技術(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)制場地、鋼筋加工場地、混凝土預(yù)制場地、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行建模。港池部分針對港池挖泥、炸礁，港池內(nèi)施工道路、材料堆場及設(shè)備布設(shè)，主體結(jié)構(gòu)，設(shè)備泵房及丙碼頭恢復(fù)，圍護樁（咬合樁、灌注樁）等內(nèi)容建模；陸域部分針對圍護樁（咬合樁、灌注樁、格構(gòu)柱），旋噴樁，基坑開挖及支護，覆土回填等內(nèi)容建模。

4.2 標準制定

建立BIM建模標，準確定建模深度。建立統(tǒng)一的項目單位和坐標；以圖紙為數(shù)據(jù)來源，參考其他地方BIM標準確定建模原則，并使用相同標準進行模型數(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，實現(xiàn)南、北岸工程信息化管理全覆蓋。

主要設(shè)備名稱與實現(xiàn)目標：

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

(2) 遠程視頻監(jiān)控及網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。監(jiān)控項目全徑、管內(nèi)等作業(yè)現(xiàn)場，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。輔助總部各部門動態(tài)管控施工現(xiàn)場如安全、質(zhì)量、進度等問題，信息可追溯。

(4) 智能化環(huán)境檢測設(shè)備。現(xiàn)場環(huán)境情況監(jiān)控，提高環(huán)保管理質(zhì)量。

(5) 塔吊檢測儀。用于檢測沉箱預(yù)制場移動塔吊、干塢現(xiàn)場移動塔吊。

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

(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。組織船舶調(diào)度。

5 數(shù)字化及信息化實施方案

總部總工辦BIM中心牽頭負責(zé)整個項目的BIM建模工作，工區(qū)BIM小組根據(jù)具體施工任務(wù)負責(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 實體建模

工區(qū)開展相關(guān)建模工作，需將平、斷面圖按對應(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。每個施工段或港池內(nèi)每個作業(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，以計算規(guī)則為依據(jù)，通過建模確定構(gòu)件實體位置，輸入與算量有關(guān)的構(gòu)件屬性，通過軟件自動算量，自動計算得到構(gòu)件實體的工程量，自動進行匯總統(tǒng)計，得到工程量清單。針對不同的需求，可以按不同類別進行分類統(tǒng)計，如按構(gòu)件型號、按里程值、按不同材料、按標高等實現(xiàn)多角度高精度的工程量統(tǒng)計，為項目進度管理、成本管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

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

圖2 項目模型

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)其進行主線地質(zhì)地層模型建立，通過簡易化的操作，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)補勘數(shù)據(jù)，不斷完善地質(zhì)地層信息，形成真實數(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，部分位置可進行工藝升級。通過三維方式發(fā)現(xiàn)圖紙中的錯、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，進行碰撞檢查，將結(jié)果反饋給設(shè)計，輔助進行施工圖審核；結(jié)合過程中的設(shè)計修改，及時修改模型，輔助設(shè)計意圖的理解。在碰撞檢測方面主要分兩部分，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)施進行干涉檢測，通過碰撞模擬，提前做好遷改工作。第二部分對北岸臨建內(nèi)部根據(jù)設(shè)計的圖紙創(chuàng)建管線的BIM模型，通過碰撞檢測，分析各專業(yè)的管線位置，及時發(fā)現(xiàn)管線問題，避免在施工過程中設(shè)計的不完善導(dǎo)致無法順利進行造成的成本增加。

5.4 場地布置

深化干塢輔建區(qū)、南北岸大小臨建等場地布置模擬，各工區(qū)根據(jù)自身需要，通過整體模型進行各類可視化方案匯報，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與航拍混合的場地布設(shè)

5.5 進度推演與工藝模擬

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

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)，針對此技術(shù)選擇有價值的分項開展應(yīng)用嘗試。

5.7 監(jiān)控及網(wǎng)絡(luò)布設(shè)

現(xiàn)場視頻采集系統(tǒng)主要負責(zé)現(xiàn)場圖形采集、錄像存儲、網(wǎng)橋數(shù)據(jù)傳送等。

根據(jù)現(xiàn)場實際平面布置情況，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)，干塢施工階段計劃安裝4-6處視頻監(jiān)控，生產(chǎn)階段則根據(jù)實際需要對監(jiān)控數(shù)量進行增加及遷改；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，同時配合船舶施工管理平臺對主線施工情況進行把控。管內(nèi)施工監(jiān)控則計劃以北岸為網(wǎng)絡(luò)源頭，對管內(nèi)進行網(wǎng)絡(luò)全覆蓋，監(jiān)控信號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，融入日常的項目管理中，實現(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。

(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)對于這些技術(shù)的應(yīng)用還只限于管理層面，并未實現(xiàn)施工作業(yè)的智能化、智慧化，這再后續(xù)的研究中是重點方向。同時，大量信息化、物聯(lián)網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施的采購安裝，對于PPP項目的投資控制也是一項難點，要在需求和費用之間找到一個平衡點。