近年來(lái)，伴隨著國(guó)家及各地方政府部門的大力推動(dòng)[1]，BIM技術(shù)在建設(shè)項(xiàng)目中的應(yīng)用已有較多成熟的案例，其作為工程新興技術(shù)正真切的改變著這個(gè)龐大而傳統(tǒng)的行業(yè)，盡管BIM尚有不足之處，但歷史的車輪不會(huì)倒退，在不置可否的趨勢(shì)下，如何深入挖掘BIM在數(shù)字化、可視化、集成化三個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)，融合在工程一線發(fā)揮實(shí)效實(shí)用價(jià)值[2]，是一個(gè)重要的議題。本文選取寧波舟山港主通道公路工程作為大型基礎(chǔ)設(shè)計(jì)建設(shè)項(xiàng)目的案例，試圖分析工程新興技術(shù)迭代升級(jí)與工程管理范式革新背景下，大型基建項(xiàng)目智慧建造的發(fā)力點(diǎn)。

 

 

　　寧波舟山港主通道公路工程，是貫徹落實(shí)國(guó)家"一帶一路"計(jì)劃與區(qū)域一體化發(fā)展的核心工程。該工程起始于富翅島，經(jīng)舟山島、長(zhǎng)白島，止于岱山島西端，主線全長(zhǎng)27.969km，工程包含2座隧道、5處互通立交、3座斜拉橋、跨越5條航道、連接5個(gè)島嶼，項(xiàng)目總投資168億元人民幣，建成后將成為世界最長(zhǎng)的連島高速公路和最大的跨海橋梁群。

 

 

　　該項(xiàng)目的建成將終結(jié)岱山不通高速公路的歷史，聯(lián)通岱山島與舟山島，實(shí)現(xiàn)岱山人民多年的"登陸夢(mèng)"，舟岱區(qū)域的交通往來(lái)時(shí)間將節(jié)省一半，進(jìn)一步完善寧波舟山港綜合交通網(wǎng)絡(luò)。除此之外，寧波舟山港主通道更大的建設(shè)意義在于，作為國(guó)家戰(zhàn)略的交通配套項(xiàng)目，是寧波舟山港的重要陸路集疏運(yùn)通道，將保障舟山江海聯(lián)運(yùn)服務(wù)中心和自由貿(mào)易港區(qū)建設(shè)，助推舟山產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

 

　　從遠(yuǎn)期來(lái)看，寧波舟山港主通道還是舟山本島至上海北向大通道的重要組成部分，將為舟山北接上海，融入長(zhǎng)三角地區(qū)乃至環(huán)太平洋交通圈、經(jīng)濟(jì)圈和生活圈奠定基礎(chǔ)。

 

 

　　本工程為深海區(qū)域跨海橋梁建設(shè)工程，國(guó)內(nèi)該類型工程可借鑒施工經(jīng)驗(yàn)較少。從技術(shù)角度來(lái)看，超長(zhǎng)水下鉆孔樁施工、超長(zhǎng)斜插鋼管樁插打、超大海上承臺(tái)鋼筋預(yù)制吊裝、復(fù)雜多曲面混凝土變形控制、連續(xù)鋼箱梁吊裝等諸多技術(shù)難點(diǎn)，使得施工單位面臨著較大技術(shù)困難；從生產(chǎn)角度看，108m長(zhǎng)鋼管樁、119m長(zhǎng)海上鉆孔灌注樁、160m高索塔、30m*25m*4.5m的混凝土承臺(tái)均打破了施工單位生產(chǎn)記錄，挑戰(zhàn)生產(chǎn)作業(yè)極限；從管理角度看，施工海域作業(yè)環(huán)境惡劣，頻繁遭受極端災(zāi)害天氣影響，海上施工作業(yè)年有效時(shí)間僅為計(jì)劃工期的60%，海上施工交叉作業(yè)頻繁，作業(yè)線長(zhǎng)、水下管線眾多、通航環(huán)境復(fù)雜，運(yùn)輸及資源調(diào)配難度極高，這也極度考驗(yàn)著施工組織管理水平。從風(fēng)險(xiǎn)角度看，海上施工作業(yè)面狹窄，風(fēng)浪侵襲頻繁，人員作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較高。

 

　　面臨諸多困難與挑戰(zhàn)，項(xiàng)目部在施工前期果斷成立了一支專業(yè)的"地面BIM團(tuán)隊(duì)"，以期解決以上難題。所謂"地面BIM團(tuán)隊(duì)"指由天津天河云筑工科技有限公司與中建橋梁有限公司聯(lián)合成立，依托天河筑工豐富的基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目BIM技術(shù)實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，依托中建橋梁積淀的先進(jìn)橋梁施工能力，共同抽調(diào)骨干成員聯(lián)合攻關(guān)，與項(xiàng)目信息部門在工程一線，遇見(jiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、提出方案、制定方案、實(shí)施操作的"地面"BIM應(yīng)用團(tuán)隊(duì)，將BIM技術(shù)應(yīng)用融合在既有的方案必選流程中，杜絕BIM應(yīng)用的"懸空"。

 

 

 

　　軟件應(yīng)用方面，團(tuán)隊(duì)靈活選取多款Bentley軟件，如Microstation、LumenRT、Navigator以及Prostructure等，主要用于BIM模型的創(chuàng)建與優(yōu)化分析；平臺(tái)與硬件方面，選取Sass部署的BIM協(xié)同管理平臺(tái)、長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)、手簿測(cè)量控制器、基站安全帽定位等，用于現(xiàn)場(chǎng)管理；可視化交底方面，針對(duì)關(guān)鍵工藝進(jìn)行全面細(xì)致的交底，對(duì)關(guān)鍵的施工方案尤其是大型船舶的作業(yè)進(jìn)行前置化、可視化的交底；模型應(yīng)用方面，所有用于指導(dǎo)施工的模型均進(jìn)行二維碼輕量化處理，不依靠任何專業(yè)App即可快速流暢的檢索模型三維信息，降低一線模型接入的門檻。

 

 

 

　　BIM模型的精細(xì)化程度、細(xì)節(jié)層次深度、信息承載準(zhǔn)確度仍然是BIM技術(shù)應(yīng)用最為重要的環(huán)節(jié)，根據(jù)不同的使用功能采用合理的方式建立BIM模型是很有必要的，項(xiàng)目BIM團(tuán)隊(duì)分別基于設(shè)計(jì)圖紙建立初始設(shè)計(jì)模型，基于優(yōu)化需求建立分析模型，并建立了參數(shù)模型、實(shí)景模型等多種信息模型，在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中不斷深化修正模型，形成精細(xì)化BIM模型，結(jié)合施工實(shí)際需求建立了多層級(jí)模型庫(kù)體系，便于快速調(diào)取BIM模型及信息。建模過(guò)程中及時(shí)開(kāi)展圖紙錯(cuò)漏檢查、構(gòu)件碰撞檢查、預(yù)留洞口檢查等工作，整理并匯總生成《圖紙問(wèn)題報(bào)告》、《碰撞檢查報(bào)告》等，前置化解決施工問(wèn)題，提高設(shè)計(jì)圖紙可靠性，避免返工。

 

 

 

　　以承臺(tái)鋼筋為例，本工程海上承臺(tái)鋼筋為環(huán)氧鋼筋，原計(jì)劃采取工人現(xiàn)場(chǎng)綁扎，但海上施工作業(yè)面狹窄，風(fēng)浪大，鋼筋綁扎施工安全風(fēng)險(xiǎn)高，為此施工單位需要驗(yàn)證工廠預(yù)制承臺(tái)鋼筋籠，運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)整體吊裝的施工方案可行性，希望以此代替人工綁扎施工。本工程利用Microstation建立精細(xì)化承臺(tái)鋼筋籠模型，將模型導(dǎo)入Navigator后，模擬工廠預(yù)制鋼筋籠海上整體吊裝過(guò)程，優(yōu)化運(yùn)輸路線及吊裝方案。并通過(guò)不斷調(diào)節(jié)鋼筋籠的下放高度，利用Navigator中的碰撞檢查功能查找不同下放高度鋼筋碰撞情況，導(dǎo)出碰撞報(bào)告并給出相應(yīng)的作業(yè)指導(dǎo)意見(jiàn)。通過(guò)以上方式，每個(gè)鋼筋籠平均發(fā)現(xiàn)鋼筋碰撞達(dá)21處，為吊裝過(guò)程中的鋼筋碰撞提供相應(yīng)的操作方案，前置化推演，減少現(xiàn)場(chǎng)因不可預(yù)見(jiàn)問(wèn)題而造成的工期延誤。

 

 

 

　　本工程鋼筋設(shè)計(jì)圖紙精度不足，工人無(wú)法根據(jù)圖紙開(kāi)展鋼筋下料工作。技術(shù)人員通過(guò)匯總圖紙、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)、施工方案等資料，利用Prostructure建立精細(xì)化承臺(tái)鋼筋三維模型，通過(guò)參數(shù)設(shè)置使得鋼筋保護(hù)層厚度、鋼筋搭接以及布置間距均滿足設(shè)計(jì)及施工要求，然后利用Prostructure導(dǎo)出鋼筋明細(xì)表功能，自動(dòng)導(dǎo)出每根鋼筋下料長(zhǎng)度，施工工人根據(jù)明細(xì)表開(kāi)展鋼筋下料工作。通過(guò)查看BIM模型，能夠清楚知道每一根鋼筋位置及間距，精確指導(dǎo)工人制作鋼筋籠。

 

 

　　基于BIM技術(shù)的施工現(xiàn)場(chǎng)協(xié)同管理，一般是基于施工準(zhǔn)備階段完成的施工作業(yè)模型，配合選用合適的施工管理軟件進(jìn)行，這不僅是一種可視化的媒介，而且能對(duì)整個(gè)施工過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化和控制。這樣有利于提前發(fā)現(xiàn)并解決工程項(xiàng)目中的潛在問(wèn)題，減少施工過(guò)程中的不確定性和風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，按照施工順序和流程模擬施工過(guò)程，可以對(duì)工期進(jìn)行精確的計(jì)算、規(guī)劃和控制，也可以對(duì)人、機(jī)、料、法等施工資源統(tǒng)籌調(diào)度、優(yōu)化配置，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程施工過(guò)程交互式的可視化和信息化管理。

 

　　本業(yè)主方亦搭建了BIM協(xié)同管理平臺(tái)用于現(xiàn)場(chǎng)管理，集成工程各參與方與各階段資料，實(shí)現(xiàn)資料共享與協(xié)同工作?，F(xiàn)場(chǎng)工人利用手機(jī)app收集現(xiàn)場(chǎng)施工信息，然后上傳至云端，項(xiàng)目管理人員通過(guò)協(xié)同平臺(tái)獲取現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，基于這些數(shù)據(jù)制定施工計(jì)劃，并將BIM模型、施工圖紙、施工方案以及施工動(dòng)畫等傳送至云端，現(xiàn)場(chǎng)工人利用手機(jī)查看相應(yīng)資料，從而正確開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。施工形象進(jìn)度、施工關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)、施工質(zhì)量問(wèn)題等信息均可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)拍照（或錄像）及文字描述（或語(yǔ)音描述）的方式上傳至云端，供項(xiàng)目相關(guān)參與方調(diào)取及應(yīng)用。

 

 

 

　　利用three.js技術(shù)，實(shí)現(xiàn)BIM模型的網(wǎng)頁(yè)端瀏覽，并通建立網(wǎng)頁(yè)端3D作業(yè)指導(dǎo)書指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。技術(shù)人員首先將BIM模型轉(zhuǎn)化為three.js平臺(tái)所需格式，然后通過(guò)后臺(tái)上傳相應(yīng)模型，最后根據(jù)不同需求為模型添加施工信息并設(shè)置信息在網(wǎng)頁(yè)端的展示形式?，F(xiàn)場(chǎng)工人利用手機(jī)App（如微信、QQ等）掃描二維碼或登錄模型庫(kù)即可直接查看BIM模型，并通過(guò)簡(jiǎn)單操作獲取施工信息。另一方面技術(shù)人員將本工程的施工技術(shù)交底、安全交底、施工方案等文件上傳至云端并關(guān)聯(lián)唯一二維碼，施工現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)手機(jī)app（如微信、QQ等）掃描二維碼即可查看相應(yīng)資料，實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)的BIM輕量化應(yīng)用。

 

 

 

　　本工程海上作業(yè)線長(zhǎng)，海上施工油污監(jiān)控極為困難，通過(guò)為無(wú)人機(jī)設(shè)定自動(dòng)巡航路線，無(wú)人機(jī)定期對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行航拍，巡航過(guò)程中實(shí)時(shí)回傳航拍畫面，一旦發(fā)現(xiàn)施工油污泄漏點(diǎn)，立刻指揮人員前往污染區(qū)域進(jìn)行處理。無(wú)人機(jī)航拍獲取的高清圖片經(jīng)過(guò)MATLAB處理，可生成油污擴(kuò)散軌跡模型，該模型可用于預(yù)測(cè)未來(lái)油污擴(kuò)散范圍，輔助快速制定油污處理方案。

 

 

 

　　本工程截止目前通過(guò)BIM應(yīng)用發(fā)現(xiàn)圖紙問(wèn)題120處、碰撞點(diǎn)624處，已完工程避免無(wú)效成本百萬(wàn)余元，采用施工可視化交底的輔助手段搶回因臺(tái)風(fēng)天氣造成的工期延誤，通過(guò)施工方案模擬，減少了一半的方案論證時(shí)間，通過(guò)網(wǎng)頁(yè)端的3D作業(yè)指導(dǎo)書幫助現(xiàn)場(chǎng)施工人員更好的了解圖紙?jiān)O(shè)計(jì)意圖，提高現(xiàn)場(chǎng)施工效率與質(zhì)量，減少鋼筋籠返工，利用BIM技術(shù)避免了大量涉及變更，在有效的工作時(shí)間內(nèi)提高了施工工作效率。

 

　　寧波舟山港主通道項(xiàng)目BIM解決方案從提高設(shè)計(jì)可靠性、降低施工質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)，優(yōu)化施工流程縮短工期，交付數(shù)字化資產(chǎn)等方面，實(shí)現(xiàn)了大型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目成本節(jié)約、質(zhì)量提高、資產(chǎn)增值，進(jìn)而提高投資回報(bào)率。

 

　　由于工程建設(shè)項(xiàng)目具有設(shè)計(jì)單一性、施工單件性、組織管理一次性，尚難以形成統(tǒng)一的BIM技術(shù)應(yīng)用實(shí)施方案、管理制度與標(biāo)準(zhǔn)，更難以形成通用型軟件解決所有問(wèn)題，但并不妨礙BIM技術(shù)數(shù)字化、可視化、集成化三大特性在工程一線發(fā)揮作用，產(chǎn)生實(shí)際價(jià)值。

 

 

　　我們始終堅(jiān)信以BIM技術(shù)為代表的工程新興技術(shù)迭代升級(jí)，將使得工程專業(yè)分工內(nèi)服務(wù)功能得到持續(xù)優(yōu)化，進(jìn)而革新并重塑工程管理傳統(tǒng)模式，流程內(nèi)的工作模式亦會(huì)出現(xiàn)新的變化，這樣的正向循環(huán)即會(huì)叩開(kāi)以項(xiàng)目目標(biāo)為指導(dǎo)、以現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題為根本、以BIM工具為抓手的，大型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目智慧建造大門。

 

 

　　[1]馬嘯雨.BIM促進(jìn)造價(jià)咨詢計(jì)量及核對(duì)業(yè)務(wù)的創(chuàng)新模式研究[D].天津理工大學(xué),2017.

 

　　[2]吳付標(biāo).助推BIM進(jìn)入全連接時(shí)代--對(duì)話Bentley創(chuàng)始人兼首席技術(shù)官KeithBentley[J].中國(guó)勘察設(shè)計(jì),2018,7:76-79.

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