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沪通长江大桥BIM技术应用

时间:2017-05-25    来源:铁路BIM联盟专属期刊     BIM编辑:张贵忠
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  概 述

  BIM模型是一种先进的技术手段和管理理念,涉及工程项目全生命周期,涵盖规划、设计、施工到运营维护整个过程。BIM技术的主要特点表现在:可视化、完备性、关联性、优化性、协同性、标准性。由于BIM技术具有显著优势,中国铁路总公司加快了铁路建设工程信息化工作的推进步骤,明确了以BIM技术为核心,建立统一开放的工程信息化平台,分阶段拓展应用内容,实现对工程项目的全生命周期管理。经过认真分析,在桥梁建设领域应用BIM技术,能够拓展桥梁工程建造过程的智能化、专业化和标准化等方面深层次应用,是铁路桥梁建造技术的发展方向。沪通长江大桥指挥部决定将BIM技术引入项目管理,搭建基于BIM技术的管理平台,探索大桥建设管理的新手段和解决问题的新思路。

  BIM及信息化推进思路

  沪通长江大桥是总公司工管中心BIM试点项目之一,大桥BIM管理系统方案必须考虑总公司BIM技术整体规划,使实施方案与整体规划方向一致。

  (1)工作思路与推进路径、工作方向保持一致。总公司针对铁路BIM及信息化建设确立的重点工作方向之一就是大力拓展专业试点。在试点突破的基础上,进一步扩大范围和专业,以点带面,加快推进。沪通长江大桥BIM应用是在前期试点基础上,在桥梁专业扩展业务子系统,并进行进一步试点摸索,符合总公司的总体工作方向。

  (2)在统一平台上拓展应用。沪通长江大桥BIM管理系统考虑了与工管中心管理平台的衔接和兼容沟通,实现了与工管中心诸多信息化推广业务的无缝连接,有利于信息化具体业务的同步实施。例如,将工管中心推广的拌和站、试验室、关键工点视频监控等统一纳入BIM管理系统,首批在全路正式启用电子施工日志,实现了工程进度信息的无纸化录入。

  一、全面部署,综合推进

  (1)全桥建模。沪通长江大桥主跨1092m,为世界最大跨度公铁两用斜拉桥,桥型桥式多样。为了体现BIM技术的整体优势,除了选取主航道桥、专用航道桥作为BIM技术应用重点外,针对全桥11.072km进行整体建模,全面应用BIM技术。

  (2)全员参与。设计单位、施工单位、钢梁制造厂、施工监控等多家单位共同参与BIM实施。在建设管理过程中大力应用BIM技术,制定基于BIM技术的管理流程,“逼迫”参建单位从项目经理到一线技术干部用BIM技术解决现场问题,传递工程指令,加强现场应用,暴露“卡点”,推进BIM应用向深度和广度发展。

  (3)全功能试行,分步推进。按照“规划、试点、总结、推广”的整体步骤,同步进行需求调研、分批建模和系统整合、搭建。第一批模块包括在BIM模型上搭载拌和站信息系统、试验室信息系统和电子施工日志数据;第二批模块融合了GIS功能、可视化交底、进度管理、安全质量管理、报表中心、基于物联网的杆件信息管理等多种信息化业务,并制定了后序推进计划。分批分步推进,最终实现了重点突出、全功能试行的应用局面。

  (4)平台同步修正机制。BIM管理平台经过一段时间的试行后,针对制造单位、施工单位应用过程中发现的问题,及时组织信息反馈和总结,进一步细化功能应用,方便应用项目的推广,建立了运行、反馈、完善和优化的管理体系。

  二、高标定位,标准先行

  模型深度等级(LOD)是BIM模型的重要参数。探索BIM模型深度及基于施工应用的模型交付标准,可有效减少设计、施工总包、专业分包等单位重复建模,便于数据和信息的收集和共享,对BIM技术的应用推广影响很大。通过广泛调研,针对性地编制了沪通长江大桥建模指南,对本项目各部分模型的LOD值进行规定。按照规定,沪通长江大桥BIM模型考虑了部分施工信息,建模深度为LOD300+。

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  沪通长江大桥BIM建模深度等级

  三、引入咨询审核

  BIM是一种全新的技术,为了保证建模质量和BIM系统功能的有效应用,掌握BIM在全行业最新发展动态,及时修订推进计划,引入咨询团队对模型和管理系统研发应用全过程进行咨询,其主要职责如下:

  (1)对3D信息模型质量进行审查,涉及模型完整性、准确性和规范性。

  (2)对设计和实施协同平台的功能需求、系统原型、架构设计、概要设计和数据库设计等进行审查和确认。

  (3)对管理系统的可靠性、功能性、性能稳定性等方面进行审查。

  (4)参与BIM工作标准及相关指南的编制工作。

  (5)协助建设单位对BIM技术交付成果进行审查。

  咨询团队通过调研行业内BIM技术应用最新动态,完善用户需求,评估平台开发状态,修正BIM技术推进方案,确保了系统功能和交付质量,有力推动BIM技术的推广应用。

  四、组织和制度保障

  为保证大桥BIM技术工作顺利开展,指挥部和各参加单位成立了领导小组和业务组。领导小组负责项目的总体设计、统筹协调、整体推进、督促落实,并对各阶段节点目标完成情况进行检查和考核;业务组负责各阶段任务的分解、下达和执行。

  项目BIM技术研发前期,各参研单位技术人员在工地集中办公,保证需求调研、模型建立和系统搭建人员间的零距离沟通;项目组设计了最终目标和阶段目标相结合的动态管理模式,采取推进周例会和领导小组会的保障制度,以目标分析为出发点,采取问题分析、现场讨论等工作方式,组织各参研单位找出影响质量、进度的关键因素和环节,采取优化资源配置等相应措施加快进度,逐步完成节点目标,为BIM技术的实施和应用提供坚实基础。

  建设管理平台应用重点

  一、基础应用

  包括基于BIM模型的协同设计及项目信息参数采集(概况、线路里程、工程参数等)、模型导入、图纸录入、变更登记等内容,主要功能是录入查看项目的基本信息,展示当前进度;编辑项目的相关信息;根据线路里程自动生成结构树,对应导入模型及预览模型,可更新模型和查看历史模型及支持历史模型的回滚;图纸录入和修改,根据图号信息自动关联对应模型;工程数量的统计复核,变更登记单的创建和修改,图形加载轻量化等。

  二、三维技术交底

  包括图纸查看、施工工艺库、模型视图等内容,能够实现二维图纸和三维模型的关联,随时查看该图纸下的变更记录及下挂附件,建设成熟的施工工艺库,方便现场技术人员的理解。模型视图包括图纸与模型的对应切换查看功能、安全质量问题的跟踪、工程量信息的统计汇总、设计属性的全面展示、对应施工工艺的预览及模型剖切、筛选等功能。

  三、进度管理

  包括电子施工日志、形象进度及基于物联网的杆件信息管理等内容,能够实现施工计划的导入、增加和修改。三维电子施工日志的录入和修改;根据计划和施工日志与模型关联的功能展示当前进度与计划的对比,并对滞后量进行预警;及时掌握钢梁杆件的验收、发送及架设进度;结合分部分项验收,开发二维码,进行过程验收;搭建无纸化的生产调度例会机制。

  四、安全管理

  包括安全日志、危险源识别、安全教育动画、问题库闭合、架桥机监控及视频监控等内容,不仅实现安全的宣传、教育、处理和危险源警示等功能,而且实时掌控重点设备、重点施工位置的工作状况。

  五、质量管理

  包括质量日志、质量问题库闭环管理、拌和站可视化监控等内容,实现了电子质量日志的录入和修改;能够对不同对象发起相关质量问题的提交和处理;对拌和站实时监控、进度分析及历史数据的查询。

  下一步推进重点:

  一、钢桥智能化建造

  沪通长江大桥主体结构(钢梁)用钢26万t,结构复杂、体系庞大,针对钢梁建造,深入推进BIM技术应用,有重要的现实价值。研究重点是钢桥的智能化制造和基于全生命周期管理理念的探索,打造稳定可靠的数据采集、存储、传递、交流、决策的工作机制和流程。

  (1)焊缝质量管理系统。焊接质量管理系统是将现代化的管理手段与先进的网络通信技术结合,应用于焊接生产过程控制。可通过计算机对焊缝进行编号,设定焊接工艺参数,实时记录和上传焊接参数,形成构件"焊缝地图",提高焊接的自动化程度与管控水平,防止焊工误操作,实现主要、关键部位焊接过程监控、事后追溯。

  (2)数字化预拼装系统。数字化预拼装是通过全站仪或摄影技术对实际杆件进行精密测量,获取预拼杆件的关键尺寸信息,将测量结果反馈到设计模型中,通过与设计模型的比较分析,确定通孔率、预拱度等值是否满足预拼装验收要求。

  (3)螺栓连接施工系统。沪通长江大桥全桥共用高强度螺栓425万套,作业周期长,环境条件变化大,控制质量离散性大,工作难度很大。该系统是基于物联网技术,采用第三代扭矩扳手,实现对螺栓施工扭矩的有效控制,并完成对螺栓施工信息的全面采集。系统能够通过数显式扭矩扳手扫描获取施工计划和操作人员信息,施拧过程中自动上传施工扭矩,对异常施工扭矩进行报警,规避高栓的"超拧"和"欠拧"现象,以二维码形式存储;实现信息的追踪管理;同时能减少班前班后标定,提高施工工效。

  二、主塔施工的BIM应用

  针对主塔施工深化BIM技术的应用,涉及支架建模、预应力管道、钢筋、锚座碰撞分析、整体吊装模拟、施工虚拟建造等内容,将BIM技术应用到施工实践,推进主塔施工向工厂化、预制化、装配化、信息化方向发展,提前发现工序衔接问题,优化施工组织设计,提高现场工作效率。

  三、全生命周期的项目管理

  BIM技术的核心是全生命周期的项目管理。下一步工作的重点是强化信息化手段,将制造过程参数、施工工序控制参数、工法应用及运维措施各种结构化数据或非结构化数据搭载到BIM模型,并存储到一个集中的数据平台,通过大数据分析,为结构设计、施工和运维提供多方位服务,最终形成一个统一的BIM管理系统,实现BIM信息服务工程全生命周期管理。

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  基于BIM的全生命周期项目管理系统

  依托BIM技术,建设项目全生命周期管理系统,应注重以下几个方面:

  (1)对已试点成熟或将要研发的信息化业务子系统,加大推广应用范围,在使用过程中不断进行检验、反馈和提升,形成统一的"行业标准",积累有效数据,及时固化成果。同时注意项目从设计至运维各阶段的衔接和标准统型,制定逐层的交付标准,做好信息的传递和维护。

  (2)建设主管部门应充分意识到BIM技术是行业未来发展趋势,应制定相应的制度予以保证。BIM技术的应用和落地,要重视和关注各环节同步采用BIM技术,保持在全生命周期内不同阶段的持续推进,形成完整的数据传输通道,保持数据的有效传递和积累。

  (3)模型统一性问题应全盘考虑,保证设计、施工(包括钢梁加工)和运维中BIM模型的无损传递、继承和发展,避免重复建模,确保有效信息的积累、分析和应用。

  结束语JIESHUYU

  (1)BIM技术代表一种先进技术和管理理念,沪通长江大桥工程实践已经初步显示这项技术的潜力,该技术的广泛应用是桥梁建造技术的发展方向。

  (2)建设单位通过有效组织、统一部署,搭建基于BIM技术的统一管理平台,并在项目管理过程中结合项目实际,完善BIM模型和管理平台应用模块,及时解决存在的问题,不断纠偏,最终实现各参建单位在统一BIM技术应用模式下协同工作。建设单位的强力推进和统一要求是当前BIM技术推广的关键环节,是解决从"好看"向"实用"转化的重要推手。

  (3)在设计、施工、制造管理过程中,依托信息化手段,将控制进度、安全、质量等提高管理水平的多种措施集成到面向建设单位需求的统一BIM管理系统,可有效整合资源,提高管控水平。通过必要的制度和组织保证,将带来管理手段和项目管控方式的革新。

  (4)加快研究基于施工应用的BIM模型交付标准,使参建各方能够在同一语境下交流,减少重复工作,将有力推进BIM工作的推广。

  (5)加快培养掌握BIM技术的管理和专业人才,将掌握BIM技术作为一种必备管理技能,支撑建设管理模式的升级。

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关键字:BIM技术 BIM模型 沪通长江大桥
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