[国内BIM案例] BIM+项目管理平台在隧道施工中的应用

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发表于 6 天前 | 显示全部楼层 |阅读模式
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黑山共和国属于南斯拉夫解体后独立的五国之一。在黑山南北高速公路项目中,基于Bentley平台,将项目管理平台与其平台下三维建模软件有机结合,以提高项目管理水平,实现人、机、料的统筹管理。该研究在我国属于应用前沿,在国外隧道工程中,BIM+项目管理平台的应用研究也属少见

将BIM技术与项目管理平台结合应用,能实现构件信息查询、工程量统计与对比、项目施工计划自动编排以及隧道开挖安全监控与施工信息分析,该应用可大幅提高施工效率、降低施工安全风险、控制施工成本。

工程概况

黑山南北高速公路项目三标段施工线路全长9.055 km,工程内容包含路基工程、路面工程、隧道工程等。其中,隧道共4座(以左线计),总长5 751 m,开挖方式为凿岩台车钻孔爆破,主要采用台阶法和三台阶法施工。施工采用黑山当地施工规范及欧洲相关施工规范、验收标准等。

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项目地理位置及线路走向

在施工中主要存在以下重、难点:

(1) 地理环境复杂、气候条件恶劣,隧道进出口覆盖较厚的腐殖土,进出洞施工难度较大,同时围岩为复理石,岩体破碎、裂隙发育,存在坍塌风险,易出现超挖现象;
(2) 环保要求高,需对取弃土场、采石场进行统一规划设计、报批,搭建临建设施耗时较长;
(3) 具备国外项目特点,要求采用新技术对其项目进行管控。

BIM+项目管理平台建设

综合国内外BIM建模软件特点,考虑Bentley软件在交通领域的模型快速建立优势,选择Bentley为隧道三维建模平台。

应用该平台下基础软件Microstation、Power civil 建模:
(1) Microstation 通过各分部分项工程参考文件组成总装模型;
(2) Power civil是一款道路、铁路、桥隧、场地、雨水道等基础设施设计的专业软件,内含常规几何、平面几何、纵断几何、地形模型、场地设计、廊道模型、出图(平纵横) 等功能。结合基于Bentley 平台二次开发的项目管理平台,对项目进行施工进度模拟与工程量统计等应用。

三维建模流程与IFC信息创建
在桥隧工程中,三维模型的创建应依托于公路行业施工特性的模型创建流程进行。

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模型创建流程示意图

首先,在Power civil中根据直线、曲线转角表与竖曲线参数创建平纵面路线,再根据平纵面几何信息创建隧道各围岩等级横断面,然后根据路线平面里程信息,依次通过里程段各围岩等级断面的分布,逐一生成廊道模型(模型自带相关属性信息),再导入10# Kosman隧道与地形模型,达到整体模型的可视化与应用。

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平纵面路线创建

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隧道横断面模板创建

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10# Kosman隧道与地形模型

最终,各分部分项模型文件导入总文件,实现模型总装。该建模流程所占内存极小,模型画面流畅,可在三维视图查看隧道与地表线的高差位置,通过分析点功能查看任意点位置的高程。

在创建三维模型时,通过EBS编码匹配,并参考铁路IFCClass标准,实现设计模型属性的添加和赋值;再结合隧道各种围岩等级、构件和开挖方法,逐步半自动地实现隧道BIM施工模型的建立,并完成施工信息标准的制定;形成便于信息查询和录入的结构树,从而达到EBS 编码能快速进行构件信息的查询和录入。

平台功能
根据BIM技术应用思路,依托黑山南北高速公路项目,研发了隧道BIM项目管理平台。该平台包含电脑端、移动端、Web端等3种形式的终端应用管理。

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在平台搭建时,首次提出通过模型结构树(模型结构树来源于BIM模型) 提取技术、质量、安全管理项的智能分析框架,直观显示管理状态,实现模型与平台信息交互,并与项目管理流程化、工程量自动统计、可视化管理进行关联,实现可自定义扩展施工属性类型功能,从而在模型结构树上记录任意施工生产数据,便于分析汇总。

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黑山铁路风光

BIM+项目管理平台建设

依据黑山南北高速公路三标段施工现场实际情况及10# Kosman隧道三维模型,着重研究BIM技术结合项目管理平台的应用。

横断面参数化模板快速建立
在施工现场,由于专业技术、人员操作、设计图纸等因素,不可避免存在局部错误,导致项目返工、质量不达标、施工进度滞后等问题。我国市场针对隧道横断面的BIM软件较少,通过涉及10# Kosman隧道各种围岩等级的研究,设计了基于Bentley平台二次开发的隧道横断面快速创建工具,可快速创建各围岩等级横断面模板生成隧道模型。

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快速建立工具界面

施工文件与模型链接
实现施工文件与模型的链接,实时查阅过程资料和图纸,满足信息的共享与传递。在指导现场施工时,只需平板电脑即可实现项目管理的集成化,在优化设计、保证工程质量等方面发挥了重要作用。

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施工文件与模型链接示意图

构件信息查询及工程量统计对比
在隧道施工中应用BIM技术,能快速准确提取建筑工程量,打破项目各参与方之间的信息隔阂,解决项目全生命周期的信息孤岛问题,从根本上提高项目施工成本管理水平。隧道施工中的主要成本包含人工费、材料费、施工机具使用费。在隧道BIM项目管理平台中,结合BIM模型信息,通过里程统计工程量,可精确提取材料计划,并进行材料数值对比;实时分析实际工程量与设计清单的差值;快速分析围岩等级变更引起的工程量和造价的变化,为围岩变更和工程计量提供数据支撑。

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材料数值对比

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实际工程量与设计清单差值分析

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工程量变化快速分析

施工计划自动编排
将BIM模型导入隧道BIM项目管理平台,输入各里程段不同围岩等级每道工序的施工时间、日期、任务类型等,自动编排施工计划,根据计划周期快速获取某时间段内所需完成的工程量,辅助项目决策,并分析施工措施工程量,对项目管控施工现场进度进行指导。

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自动编排施工计划

监控、施工信息录入分析
隧道监控是隧道工程的重要组成部分。在隧道工程中,自然环境影响可能对施工形成一定阻力,安全生产是其最重要的环节。在施工前,将创建好的模型导入隧道BIM项目管理平台,实现施工现场的可监控性与模拟性。在Web端和移动端,可完成实际时间、浇筑量、施工日志的录入和工程量的实时统计。基于隧道BIM项目管理平台,完成检测数据录入,实现隧道施工的监控、预警见。

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隧道监控预警

施工信息录入,可汇总分析项目施工现状,实现总体施工进度、安全、质量的把控。

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施工信息汇总分析

本应用研究以黑山南北高速公路10# Kosman隧道各种围岩等级施工为工程背景,进行BIM技术+项目管理平台在施工现场的实际应用,取得以下主要研究成果:

(1) 通过BIM技术结合项目管理平台在黑山南北高速公路10# Kosman隧道各种围岩等级施工中的成功应用,验证了BIM+项目管理平台在隧道施工中应用的可行性和有效性;

(2) BIM技术+项目管理平台的应用,提高了施工效率、质量、安全等方面的把控,降低了成本,避免了物资浪费,为传统公路工程行业施工打开了新方向;

(3) BIM技术与各业务在项目管理平台的结合,实现了监控数据的实时分析与预测、模拟隧道可能发生的各种安全隐患,提高了项目对紧急情况的预防,有助于制定安全防护方案。

来源:重庆BIM联盟

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