工程项目BIM技术的应用

工程项目BIM技术的应用一、BIM技术概述BIM（英文全称：BuildingInformationModeling）技术是一多维计算机模型信息集成技术，可使建设工程的各参与方都能够在模型中操作信息或在信息中操作模型，基于BIM模型能够实现数字化模拟建造。避免传统的作业方式下点对点沟通造成的信息孤岛，BIM模型及管理平台的建立，可以使得所有项目参建方都基于BIM平台展开工作，大大提升了项目管理的协同效率。随着信息化程度的不断深入，基于二维的建筑表达方式已不能满足行业进一步发展的要求，实施BIM技术已成为建筑业信息化的现实需求。BIM技术是当前建筑业最先进的信息化技术之一，是创建并利用建筑物三维信息模型，对建设项目进行设计、建造和运营全过程进行管理、优化的方法和工具。它的作用是使建筑项目各方面的信息，在从规划、设计、建造，到物业管理和运营，再到资产重组或处理的整个过程中无损传递。建设工程BIM技术应用主要涉及的科学领域有计算机图形学、软件工程、大数据技术、工程设计、工程项目管理、工程施工技术等。BIM的理论基础主要源于制造行业集CAD、CAM于一体的计算机集成制造系统CIMS理念和基于产品数据管理PDM与STEP标准的产品信息模型。BIM是以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型，BIM是对工程项目设施实体与功能特性的数字化表达。一个完善的信息模型，能够连接建筑项目生命期不同阶段的数据、过程和资源，是对工程对象的完整描述，可被建设项目各参与方普遍使用。BIM具有单一工程数据源，可解决分布式、异构工程数据之间的一致性和全局共享问题，支持建设项目生命期中动态的工程信息创建、管理和共享。二、项目背景2.1项目概况包括明挖隧道及两侧路改造；行车及行人横向通道、电力隧道等。2.2本项目管理挑战及难点（1）项目施工环境复杂工程选取线路地形比较复杂，其中东二环-广深立交节点：跨线桥中有大跨度连续钢构施工难度较大；瑞和路节点：明挖隧道及两侧路改造需考虑基坑支护；永和隧道开挖较深，顶管施工工艺复杂，需做好施工方案模拟。同时，有部分路段途径河道，涉及围堰施工和水下混凝土浇筑有一定施工难度。通过模拟整个施工场地布置，综合场布BIM模型，对施工场地进行科学的三维立体规划，包括生活区、结构加工区、材料仓库、现场材料堆放场地、现场道路等的布置，可以直观的反映施工现场情况，减少施工用地、保证现场运输道路畅通、方便施工人员的管理。（2）地形复杂，图纸问题多，易造成返工路桥工程涉及地形复杂，桩基工程施工阶段要与箱梁预制等工序密切配合，协调推进，如果依据以往的作业方式（二维蓝图交互、交底、审核），一是工作量巨大，二是图纸错误多且事前不易发现，易造成返工，成本增加。通过3D虚拟、碰撞检查、预留洞口，提前预见问题，及时沟通解决问题，有利于整体的控制项目实施风险。（3）结构跨度大、高支模较多东二环-广深立交节点：跨线桥上有连续跨线钢结构施工，自然地面不能满足脚手架变形要求。各段线路之间需合理安排施工顺序。通过3D模拟脚手架排布，不仅可以解决高支模方案的专家论证，而且可以协助项目管理人员合理安排进度计划。（4）投资管理复杂程度高该项目，作为政府投资的项目，投资额度较大，投资控制要求高。在整个投资控制过程中涉及工程量确定、进度款支付、多方预结算等，投资的管理复杂，数据处理缓慢，容易失控。而且通常在过程中很难发现问题，在最后结算才发现，往往为时已晚。（5）数据协同共享难各专业协同因为涉及的分支专业（系统）多，实施参与方也多、必然有庞大的信息量，协同共享历来是面临的重大难题。该项目参与各方应在统一的信息共享平台、统一的BIM数据库系统、统一的流程框架下进行作业，才能高效协同。三、BIM实施目标与原则3.1实施原则该项目BIM应用的建设遵循如下原则：（1）完整性原则：数据完整，不遗漏重要的数据；（2）落地性与可靠性原则：尽可能采用可靠的技术，能够落地应用，稳定运营；（3）可复制性原则：包括BIM数据在不同阶段可复制，经验、体系在不同项目可复制；（4）前瞻性原则：在可靠的基础上，需要考虑一定前瞻性，保证未来的可持续发展应用。3.2实施目标（1）该项目中，开展BIM应用和科研创新课题，实现的建设目标如下：1）通过该项目，创建面向建筑全生命周期的BIM三维可视化协同工作平台，实现项目建设全程可视化、精细化管理；2）通过BIM实施，实现项目的“缩短工期、降低成本、确保质量”的工程目标；3）通过BIM实施，实现项目的应用示范、科研创新和工程实施相互促进；实现BIM在路桥项目中出标准、出成果的科研目标。（2）BIM实施主要分三个层面：1）BIM试点示范层面的实施目标：通过总结工程经验，起到示范带头作用。2）BIM科研创新层面的实施目标：通过在BIM应用方面的科研创新提升工程品质。3）BIM工程实践层面的实施目标：通过在该项目中运用BIM技术提升工程质量，控制工程造价。在BIM实施时，将统一上述三个层次的目标。即在BIM理念的支持下，将现有成熟的BIM技术和工作流程应用到工程实践中，并通过与相关单位的合作，使本工程在科研创新层面有所突破，总结应用经验，起到相应的示范作用。四、项目BIM技术应用方案与保障为保障BIM技术在该项目顺利实施，跟施工现场管理紧密结合，达到以上预期的应用成果，避免现场管理和BIM应用“两层皮”，本项目拟通过以下3个方面工作来保障：4.1明确BIM应用架构利用统一的BIM技术平台进行项目管理部和总部的协同管理，发挥本项目的技术和人员优势，及时发现项目问题进行纠偏，对技术难点提供方案支撑等，形成“小前端，大后台”的管理模式。同时BIM技术平台也可以开放部分端口给建设单位和监理单位等，用于过程中的协调沟通，方便相关实验报告、验收记录等资料的查看。4.2明确岗位职责该项目BIM小组主要负责：BIM模型的创建、维护，确保设计和深化设计图清楚地形象的展现在模型里，更好的发现图纸问题并及时解决；表现出钢构件组装流程，各种施工工艺等，更好的优化施工方案和工作计划；进行模拟施工，进而优化工程施工进度计划。同时，定期组织对项目部管理人员的培训工作。项目管理团队整体有关BIM工作的职责如下表：架构团队角色适合人选责任项目领导层组长高层管理人员负责项目监督和组织落实，实施方案的审核组员高层管理人员项目管理层项目经理高级BIM顾问负责项目的执行和具体操作统筹、实施方案的制定，实施进度的把控，项目调研和BPR的实施；BIM技术总监BIM总监负责实施方内部工作协调和安排；负责项目实施质量控制；负责各专业BIM模型质量控制；项目实施层现场BIM顾问BIM工程师负责现场培训指导、需求搜集、问题反馈、资料提交，会议组织，系统调试架设，日常维护等路基路面专业负责人BIM工程师负责路基路面BIM模型的建立，专业技术协调管理，BIM服务内容的实施和沟通钢筋专业负责人BIM工程师负责钢筋专业技术协调管理，专业技术协调管理，BIM服务钢筋部分服务内容的实施和沟通钢构专业负责人BIM工程师负责钢构专业技术协调管理，专业技术协调管理，BIM服务内容的实施和沟通各专业后台协同人员BIM工程师审核、协同各专业BIM模型BIM经理按照制定的岗位手册执行各方协调工作，各个岗位严格按照岗位职责将各个工作落实，并且建立BIM项目例会制度、多方定期协调制度，完成月度报告、交底报告、方案模拟报告、多算对比报告等一系列成果分析文件。五、基于BIM的项目管理解决方案1、施工生产过程管理BIM协同管理平台：搭建WEB端施工阶段BIM协同管理平台，为各参建单位提供协同环境，以进度产值管理为核心，结合三维模型，解决施工过程中的管理难题，提高施工阶段的管理质量与效率。施工BIM协同管理平台总体框架施工管理痛点：（1）参建单位多，施工信息繁杂，基于图纸的工作方式，项目沟通效率低。（2）施工台账数据与产值报表制作效率低、错误率高、统计滞后、信息失真比例大。（3）施工进度反馈不直观，滞后；（4）现场巡检问题、业主整改意见无法闭环管理；（5）业主不具备每日现场巡检条件。开工前准备阶段：通过BIM建模过程进行设计复核，编制《设计图件复核报告》、《工程结构碰撞检测报告》和各专业工程BIM模型(.ifc)BIM建模过程采用多项BIM设计系统，进行各专业工程的全数字化建模。大规模BIM建模应用《公路工程BIM设计系统》实现大规模公路BIM模型建立，采用正向设计思路建模，建模高效，数据准确。通过《零号台账快速建设技术》编制各标段《工程量清单》（也称为零号台账）、《WBS任务分解表》。《零号台账快速建设技术》是进场阶段编制各类后期管理工作所需数据源的一项技术。该数据源是下游管理系统自动生成零号台账、WBS计量、生产材料统计、进度产值成本统计分析等各类应用的关键上游数据。该技术使得基础数据能快速建立，且易复核、自动比对，并可进行分级数据建设。施工过程中——《施工生产管理系统V1.0》《施工生产管理系统V1.0》是一套施工实用管理系统，主要用于为前线各项目部和企业生产管理部门的日常管理工作，是一种集多项实用功能的管理系统。提供零号台账入口数据标准，快速对接上游数据移动端高效采集外业信息，现场信息实时查看系统移动端App(安卓系统)专门用于外业信息采集，是面向施工台账数据录入的采集工具。采集前自动显示设计用量，采集中自动滤除已采集项，采集后集中规范保存材料实际用量和完工时间。一键生成各类报表，提高企业报表的标准化程度，且定制过程便捷。利用BIM系统完成项目日常生产的产值管理中的各种报表编制工作。系统内的报表实现，为通过参数化的预设模板(.docx或.xlxs)统一输出结果。包涵与进度、计划、产值相关的各类周报和月报。Web端数据实时共享、数据可追溯通过标准化报表输出和规范化数据采集，既能实现项目群级标准化产值管理的落地应用，又能为项目的上层宏观管理提供价值巨大的海量数据资源。为有效的宏观管理建设和应用打下了坚实的基础。快速定位数据，可以任意条件查询数据。通过丰富的查询手段，可有效发现项目潜在的问题，为有效决策提供可靠的数据支撑。三维模型关联数据，直观展示工程进度，构建项目电子档案馆。可依据原计划或修正的计划，通过采集数据的预处理，真实模拟计划的预期效果，为计划的可行性和合理性判断，提供可靠的数据支撑。质量问题与工程实体关联，并保留各部门负责人处理记录，点对点精确做到闭环管理。2、施工监控BIM管理平台施工监控BIM平台主要用于大型桥梁（深基坑、隧道等）施工过程结构的线形、安全控制和管理中，能有效提升施工过程监测信息传递效率、提高信息传递的准确性，其平台信息是运维阶段结构安全控制的基础。主要功能、架构如下：同豪施工监控BIM管理平台功能架构结构-监测-指令高度信息化集成，监控、监测与管养功能一体化（1）BIM模型中的构件包含了材料、几何等影响结构受力的所有基础信息。（2）实现结构构件、测点的可视化查看。（3）基于BIM建管养一体化平台，项目竣工后，所有测点信息、测点数据、指令相关文件信息均全部集成至运营阶段健康监测和管养模块。基于BIM模型，实现施工过程构件和测点的可视化动态模拟，可直观查看项目进度、进行可视化交底、便于监控技术会议讨论。数据实时在线采集，多种误差分析对比手段（1）平台可实现应变、变形、索力等参数理论值和实测值的人工录入和数据实时在线采集。且人工录入数据支持EXCEL的批量导入和导出。（2）方便选择任意测点的应变、变形、索力等监测类型，分析测点理论值和实测值的误差；实现单侧点数据分析、多测点对比分析、单构件各测点数据分布查看等功能。（1）基于WEB端和手机端，能够自定义流程，实现监控指令在线发布与信息反馈。在提升效率的同时做好施工过程的重要信息自动记录与跟踪。（2）建设单位可根据平台查看施工和监测进度、实测数据是否异常等，并发布相关信息和文件资料（资料永久存储）。（3）设计单位可实时查看数据，掌握关键截面和控制参数变化规律，分析与设计值的差异情况，便于及时提出问题。（4）监理和施工单位通过平台申请和下载指令单、联系单，及时发布现场工作情况、上传监测数据文件。施工监控BIM管理平台在平南三桥项目中做了如下技术实施：（1）建立了全桥BIM模型，每一个构件中包含了材料、几何等影响结构受力的所有基础信息。（2）实现扣塔位移、扣索和锚索索力、拱肋位移、拱肋应变、吊杆索力、桥面梁标高等测点的可视化查看。（3）支持人工采集数据的输入，实时在线采集数据的接入。（4）基于BIM模型，实现施工过程构件和测点的可视化动态模拟，可直观查看项目进度、进行可视化交底、便于监控技术会议讨论。（5）本项目参建单位众多，施工周期长，基于BIM平台，实现所有监测数据的共享、指令和联系单等文件的在线管理。本项目将建立基于BIM平台的建管养一体化安全监控平台，随着施工阶段的结束，竣工后可在施工监控BIM模型的基础上集成原有信息、测点和监控指令等，同时进入新的管养模块，实现建管养一体化应用。3、三维可视化交底设计交底阶段，利用三维模型直观可视化特点，完成传统二维设计图纸交底到三维模型交底的过度，提高设计交底的质量。4、脚手架施工方案模拟（高支模）自上个世纪60年代以来，我国工程行业脚手架材料逐渐由轻型钢管代替竹木材料。脚手架结构承载力显著提高。但与此同时，钢管脚手架在搭设、使用、拆除过程中极其容易发生安全事故，本项目通过利用BIM技术，对脚手架的施工方案进行三维模拟，直观的效果更有利于进行专家论证、现场交底等工作。5、大件运输桥梁安全评估利用大件运输桥梁安全评估系统解决超限车辆通行的快速审批问题，采用云计算的方式实现特殊超限车辆运输方案快速检算评估。系统原理图项目管理统计分析道路信息桥梁信息大件运输车辆评估设置计算评定在线监测报表输出同步评估管理，提高评估效率利用系统完成多个运输方案的定义与在线评估，便于比选最优运输路线，为方案决策审批提供有效技术支撑。道路、桥梁、大件运输车辆快速自定义，全面支持各种运输方案合理评估对道路名称、等级、起终点桩号、所包含桥梁等信息，对桥梁基础信息、技术状况、有限元模型库，轴重、轴距、轮距和总重等关键参数开展自定义，快速适配各种类型的运输方案，做到一桥一模拟，准确还原实际情况，确保评估可信度。安全评估评定系数修正与计算评定根据历年养护记录和现场检测桥梁状况，对安全度、组合系数、折减、验算、评定系数修正，将桥梁最新状态融入在评估过程中，提高计算精度与合理性。定制报表系统自动生成，评估结果可追溯。完成汇总报告、单座桥梁评估详细报告两部分，实现系统自动生成报告，提高审批效率，降低管理难度。6、运维管理可视化的在线“BIM”管理平台，通过编码，使每个构件成为最小管理单位，实现精细化管理结合BIM编码与BIM模型，实现每个构件唯一编码，并通过平台查看三维桥梁模型，基于模型的交互操作查询构件属性、图纸资料、相关领导的意见及问题处理流程，即所有信息与模型构件一一对应，从而实现精细化管理。移动端扫码标准化录入病害信息，实现无纸化巡检，提高效率与准确度