在高速公路建设中的应用

1、河北省高速公路邢汾管理处 赵文忠2016-03-30主要内容1. 项目简介2. BIM应用实施方案3. 公路工程多层次施工BIM建模4. 基于BIM的公路工程多层次4D施工管理5. 实际应用效果6. 总结河北省高速公路邢汾管理处河北省高速公路邢汾管理处的前身河北省邢汾高速公路筹建处成立于2006年6月16日，是邢汾高速公路邢台至冀晋界段项目的管理执行机构，负责项目的前期工作和工程建设管理，隶属于河北省高速公路管理局。筹建处有干部职工80人，设立了办公室、财务科、计划科、工程科、总工室、地方科和沿线设施科7个职能科室，办公地址位于邢台市。目前，河北省高速公路邢汾管理处负责邢汾高速公路邢台至冀晋界

2、段项目的运营维护。1. 1. 项目简介项目简介BIM在邢汾高速公路建设中的应用1. 项目简介 工程简介邢汾高速公路起于京港澳高速公路邢台南互通南侧1.5Km处，与现有京港澳邢台南互通形成复合型互通，连接邢临高速及京港澳高速公路，向西经邢台市高新技术开发区，在新建村北跨G107、京广铁路后横穿兴泰发电股份有限公司粉煤灰池后进入沙河后西行约600米，路线折向西北，在羊范镇东侧跨越邢峰线（S322），继续向西北延伸，在太子井东继续向西经滹沱村南至龙泉寺，沿邢左线北经城计头北、路罗北、桃树坪至冀晋省界，路线全长84.329Km。全线共设置特大桥1座（7098.24m）、大桥57座，中小桥34座，涵洞1

3、04道；隧道15座，其中特长隧道1座（总长8457.57米，河北段长1663.5米）、长隧道4座、中隧道3座、短隧道7座；设置留村枢纽、沙河、羊范、太子井、龙泉寺、路罗互通式立交6处；邢台西服务区、龙泉寺服务区、清家沟服务区3处；分离式立交12座，天桥17座，通道17道。概算总投资924460.99万元。1. 项目简介 工程特点 主线桥隧比达48%，点点多线长多线长 沿途地形地质条件复杂，施工现场条件有限施工现场条件有限 为典型的山区高速公路项目，施工技术复杂施工技术复杂 长距离多标段同时施工，施工组织管理难度大施工组织管理难度大2. BIM2. BIM应用实施方案应用实施方案BIM在邢汾高速

4、公路建设中的应用2. BIM应用实施方案 目标针对该项目的实际需求和高速公路点多线长的特点，河北省高速公路邢汾筹建处与清华大学合作，首次将BIM和4D-CAD技术引入到高速公路建设领域，研究多层次BIM施工模型及其建模方法，并在此基础上开发“基于BIM的邢汾高速公路4D建设管理系统”。基于河北省高速公路邢汾筹建处的人员组织结构，研究并设计BIM应用模式与面向BIM应用的人员组织结构。系统研发与项目实际需求紧密结合，令系统能够切实应用于施工建设过程中，从而提高工程建设管理的信息化水平和效率。通过建立邢汾高速公路整体线路、工程标段、重点桥隧等不同细度的BIM施工模型，实现基于BIM的宏观、中观和精

5、细化管理相结合的多层次4D动态施工管理和可视化模拟。同时，为高速公路工程建设的BIM技术应用提供方法、技术、系统和应用示范。2. BIM应用实施方案建设方BIM应用流程 多层次进度模拟、管理与控制 多层次资源、成本可视化分析查询 信息与文档查询 多参与方、多工种协同与控制 远程实时进度更新建设方管理需求2. BIM应用实施方案 应用的BIM软件 AutodeskAutodesk RevitRevit系列系列软件创建BIM模型、划分施工段； Autodesk Civil 3DAutodesk Civil 3D处理地形测绘数据，形成地形三维模型； 自主研发的“基于基于BIMBIM的邢汾高速公路的邢

6、汾高速公路4D4D施工管理系施工管理系统统”：在清华大学土木系4D-BIM系统基础上，结合高速公路工程特点定制开发，将BIM与GIS技术相结合，实现了整体线路宏观管理、工程标段中观管理与典型桥隧精细管理相结合的多层次4D施工集成管理及过程模拟。2. BIM应用实施方案 基于BIM的邢汾高速公路4D施工管理系统系统架构2. BIM应用实施方案 主要功能 多细度BIM模型导入 多层次4D模型创建 多层次4D进度管理 多层次4D施工模拟 信息统计查询 工程建设历史查询 远程进度填报 基于BIM的邢汾高速公路4D施工管理系统3.3.公路工程多层次施工公路工程多层次施工BIMBIM建模建模BIM在邢汾高

7、速公路建设中的应用3.1 多层次施工BIM模型创建3.2 整体线路模型（宏观）3.3 工程标段模型（中观）3.4 桥隧路段精细模型（微观）3.3.公路工程多层次施工公路工程多层次施工BIMBIM建模建模 3.13.1多层次多层次BIMBIM施工模型创建施工模型创建 多层次多层次BIMBIM施工模型的形成施工模型的形成 传统施工传统施工BIMBIM模型创建模型创建宏观中观微观结合3.2 3.2 整体线路模型（宏观）整体线路模型（宏观） 宏观模型由整体线路的简化2D模型和整体施工进度及信息关联形成。简化模型采用线段表示14个工程标段。3.3 3.3 工程标段模型（中观）工程标段模型（中观） 中观模

8、型由各标段中桥梁、隧道、路段的简化3D模型及相应标段的整体施工进度及信息关联形成 建模范围建模范围 地形高程模型 桥梁模型 隧道模型 路段模型3.3 3.3 工程标段模型（中观）工程标段模型（中观） 右线模型右线模型 左线模型左线模型3.4 3.4 桥隧路段精细模型（微观） 桥隧路段的微观模型由其精细的3D模型及详细的进度计划等施工信息形成。 建模范围：建模范围： 桥梁 隧道 路段地形3.4 3.4 桥隧路段精细模型（微观）：洺洺水一号桥水一号桥 建模范围建模范围 左线、右线桥体，包括：灌注桩、承台、圆墩柱、系梁、盖梁、薄壁墩、实心墩、箱梁、桥面板等。 地形灌注桩承台圆墩柱系梁盖梁薄壁墩箱梁桥

9、面板 右线模型右线模型 左线模型左线模型3.4 3.4 桥隧路段精细模型（微观）：洺洺水一号桥水一号桥 地形模型地形模型3.4 3.4 桥隧路段精细模型（微观）：洺洺水一号桥水一号桥 整体模型整体模型3.4 3.4 桥隧路段精细模型（微观）：洺洺水一号桥水一号桥 建模范围建模范围 左线、右线桥体，包括：灌注桩、承台、实心墩、箱梁、桥面板等。 地形灌注桩承台实心墩箱梁桥面板3.4 3.4 桥隧路段精细模型（微观）：贺坪峡大桥贺坪峡大桥 右线模型右线模型 左线模型左线模型3.4 3.4 桥隧路段精细模型（微观）：贺坪峡大桥贺坪峡大桥 地形模型地形模型3.4 3.4 桥隧路段精细模型（微观）：贺坪峡

10、大桥贺坪峡大桥 建模范围建模范围 包括：灌注桩、承台、桥墩、盖梁、桥面系统、系杆槽、系杆、拱肋、风撑、吊杆、桥面。灌注桩承台桥墩盖梁桥面系统系杆槽临时系杆拱肋风撑吊杆护栏桥面3.4 3.4 桥隧路段精细模型（微观）：沙河大桥沙河大桥 整体模型整体模型3.4 3.4 桥隧路段精细模型（微观）：沙河大桥沙河大桥 建模范围建模范围 左线、右线隧道，包括：衬砌、仰拱、路面面层、洞身等 地形衬砌路面面层洞身仰拱3.4 3.4 桥隧路段精细模型（微观）：省界隧道省界隧道/ /黄岩子隧道黄岩子隧道 省界隧道省界隧道 黄岩子隧道黄岩子隧道3.4 3.4 桥隧路段精细模型（微观）：省界隧道省界隧道/ /黄岩子隧

11、道黄岩子隧道 省界隧道地形省界隧道地形3.4 3.4 桥隧路段精细模型（微观）：省界隧道省界隧道/ /黄岩子隧道黄岩子隧道 黄岩子隧道地形黄岩子隧道地形3.4 3.4 桥隧路段精细模型（微观）：省界隧道省界隧道/ /黄岩子隧道黄岩子隧道4. 4. 基于基于BIMBIM的公路工程多层次的公路工程多层次4D4D施工管理施工管理BIM在邢汾高速公路建设中的应用4.1 BIM应用人员组织结构4.2 多层次4D施工管理技术4.3 整体线路的宏观管理4.4 工程标段中观管理4.5 重点桥段精细管理4.4.基于基于BIMBIM的公路工程多层次的公路工程多层次4D4D施工管理施工管理结合实应用际需求，构建了以

12、筹建处为主、各标段施工方为辅的BIM应用模式。在筹建处领导带领下，各个科室应用4D建设管理系统辅助完成进度、成本等建设管理工作。各标段总承包项目部配备相关人员负责实时的施工信息填报。4.1 BIM应用人员组织结构4.2多层次4D施工管理技术 基于BIM的公路工程多层次4D施工管理技术以多层次BIM施工模型为基础，为公路工程不同层次的管理者提供宏观、中观和微观三个层次的管理视图，有效辅助建设管理。根据不同层次模型之间的关联关系，可实现不同管理视图之间的切换。 各管理视图间的切换各管理视图间的切换 由宏观项目至中观项目、中观项目至微观项目，反之亦可，多层次项目管理结构分明。宏观项目切换至14标段示

13、意图项目标段示意图项目切换至贺坪峡大桥项目4.2多层次4D施工管理技术4.3整体线路的宏观管理 线路布局及整体进度管理与进度模拟基于宏观BIM施工模型，可在GIS地图上展示公路工程的整体线路布局，并用不同颜色标识各个标段的施工进度，支持管理者快速了解项目基本情况和施工进展。同时也支持整体线路的进度模拟。4.3整体线路的宏观管理首先在时间轴上标出项目的开工、竣工和及其他里程碑节点，展示项目的建设历史。当用户点击任意里程碑时间点，查询该时间点上各项工作的完成情况，以及上一里程碑至该时刻之间，完成的主要工作及其工程量和成本，支持管理者快速了解和展示项目的建设历史，把握整体建设过程和资金流。 项目建设

14、历史查询4.3整体线路的宏观管理选中某一标段可以查看该标段的名称、起止桩号、中标时间、所含桥隧、承建和监理单位信息以及进度信息；用户双击选中标段，即可切换至相应中观管理视图。 标段信息查询4.4 工程标段的中观管理用简化的3D模型和文字标识标段的线路布局和所含的道路、隧道和桥梁，用不同颜色分别表示各部分的未施工、施工中和已完成等施工状态，并突出施工中的部分，为管理者快速了解某标段的基本情况及施工状态提供可视化的管理平台。 标段线路布局及施工进度管理4.4 工程标段的中观管理施工过程模拟：施工过程模拟：基于标段的4D模型，可模拟该标段的整体施工过程，了解各个桥梁、隧道和路段的施工顺序，辅助施工进

15、度管理。信息查询：信息查询：用户选中某桥隧的模型，可查询其名称、施工单位、起止桩号和详细的施工进度等信息；用户双击即可进入选中桥隧的精细管理视图。 施工过程模拟及信息查询标段中观管理标段中观管理4.5 重点桥隧精细管理 对于施工难度大或工序复杂的重点桥梁或隧道工程，可建立精细的微观BIM施工模型，支持施工过程模拟、施工方案分析和优化，辅助实现精细化的施工进度管理和施工资源管理，避免返工、窝工等问题，保障工期。还可支持动态计算每周或每月完成的工程量，辅助工程款支付和成本管控。4.5 重点桥隧精细管理 施工过程模拟：施工过程模拟：可以天、周、月为时间单位，按不同的时间间隔对施工进度进行模拟，形象展

16、示施工计划和实际进度。洺水大桥4D进度模拟省界隧道4D进度模拟 进度分析：进度分析：通过对比施工计划和实际进度，分析施工进度的执行情况，辅助施工进度管理4.5 重点桥隧精细管理 前置任务分析：前置任务分析：用户可查询任意任务的所有前置任务及其施工单位、完成情况等信息，辅助多单位之间的交流和协作，防止返工、窝工等问题发生。4.5 重点桥隧精细管理 滞后分析：滞后分析：当某一任务延误后，4D系统会自动分析后续任务受到影响，提醒管理者有针对性地管控进度，保证工期。4.5 重点桥隧精细管理 动态工程量及应付工程款动态工程量及应付工程款查询：查询：根据BIM施工模型中构件的工程量、施工进度和清单项目信息

17、，4D建设管理系统可计算施工过程中各清单项目的动态完成情况和应用工程款，支持管理人员查询任意施工段在任意时间段内的工程款以及人材机需求。4.5 重点桥隧精细管理 远程进度填报：远程进度填报：支持各施工单位远程直接填报以及直接导入规定模板的实际进度数据4.5 重点桥隧精细管理 远程形象推送：远程形象推送：自动将各层施工进度模拟结果推送到远程进度填报系统，方便各施工单位远程了解工程总体进展4.5 重点桥隧精细管理5. 5. 实际应用效果实际应用效果BIM在邢汾高速公路建设中的应用BIM系统为我们提供了整个高速公路建设项目从大至整条线路、小至一根桩的项目全方位虚拟展示的平台，为我们工作人员理解整个项

18、目带来了便利。同时，BIM系统可以帮助我们记录线路与标段历史信息，而信息的统计、查询和展示功能，让我们能够更好地了解项目整体的进展情况，从而做到心里有底。系统能够动态计算每周或每月完成的工程量、辅助工程款支付和成本管控，这为我们的资本控制提供了很有价值的参考。而实际上，除了最开始的建模以及项目WBS的提供之外，我们并不需要组织更多的麻烦事。 标段承包商：BIM系统并没有为我们带来负担，我们只需要将原本要填报的东西再提交给BIM系统的进度填报网页就行了。业主支持我们使用BIM系统，我们能够对桥梁和隧道进行施工过程模拟、施工方案分析和优化。BIM系统能够有效保障我们的工期。5. BIM实际应用效果

19、 总体效果： 应用标明，将B/S结构和C/S结构、轻量化的远程进度填报与大型BIM数据本地管理相结合，能够解决施工现能够解决施工现场与业主之间的距离过大导致的交流不畅场与业主之间的距离过大导致的交流不畅，及时向业主反馈进度、资源实时信息，有效增强业主对施工进度的掌控力度。 应用表明，通过构建不同细度的BIM施工模型，BIM技术可有效地展示高速公路工程不同层次和不同局部的动态施工过程和施工状态，辅助管理人员实现可视化、集辅助管理人员实现可视化、集成化的施工进度和成本管理，查询和展示项目建设历史成化的施工进度和成本管理，查询和展示项目建设历史等工程信息等工程信息。总体而言，本项目为高速公路工程建设的BIM技术应用提供了方法、技术、系统和应用示范，可明显提高工程建设管理的信息化水平和效率。5. BIM实际应用效果6. 6. 总结总结BIM在邢汾高速公路建设中的应用首次首次将BIM、4D技术应用至高速公路建设项目高速公路建设项目中。并针对项目特点研发了基于BIM的高速公路施工管理系统，通过可视化、集成化的4D进度、成本管理，项目建设历史信息查询，有效增强了业主对项目的控制能力。同时，也提高