基于BIM技术在施工阶段信息化管理应用案例——莆炎高速沙溪大桥总承包项目
中交公路规划设计院有限公司
基于BIM技术在施工阶段信息化管理应用案例
——莆炎高速沙溪大桥总承包项目
一、项目背景
莆田至炎陵高速公路东起福建莆田湄洲湾，是国家综合运输大通道东西走向的主干动脉，是福建沿海中部通往我国中西部地区快速横向通道，对强化东西部区域经济合作、加强内陆地区对台的经济技术交流有着十分重要的意义。莆炎高速尤溪至建宁段位于福建省中西部的三明市境内，是莆田至炎陵高速公路的重要组成部分。
莆炎高速三明段YA20合同段沙溪大桥设计施工总承包项目由中交公路规划设计院有限公司为联合体牵头单位，中交第二航务工程局有限公司为联合体成员单位，该项目合同额约7亿元，施工工期24个月。
图1 沙溪大桥桥位与沙溪大桥立面布置
莆炎高速沙溪大桥项目为福建省首个高速公路桥梁设计施工总承包项目，项目在实施过程中紧紧围绕交通运输部的“创建绿色公路、打造品质工程”的要求，积极开展“四新”和“五化”技术应用与创新。
本项目为设计施工总承包项目，为了解决传统项目二维图纸模拟分析和虚拟建造难度大、工程量清单和造价计算复杂、缺乏可视化管理等问题，提高工程项目的管理水平，我们通过采用BIM技术，贯穿使用在整个项目建设全过程中，实现项目的全生命周期管理，同时打造一个BIM应用平台，达到基于BIM实现工程项目管理的目的。
二、项目管理的关键问题
过去常规的项目总承包管理，普遍存在信息碎片式存在，主要表现在：
1. 图纸交付，线下资源浪费，对各专业从业要求较高，人力资源成本高;
2. 粗放式施工过程管控，除去验收材料，施工过程中施工记录信息为进入监管平台，存在多处不透明与管理死角;
3. 施工指导方面，在图纸参考查阅、模型构件相关设计参数查看、过程中质量安全问题跟踪，都缺乏较为完备的信息化管理体系;纸质资料杂乱，整理工作巨大，易出现偏差;
4. 施工进度及过程管控，无法实时获取当前工程施工进度，过程中质量安全无法实时监控，来指导开展预防工作;
5. 工程成本控制难。
三、信息化平台管理案例应用
1. 功能组成
本平台的开发和应用涉及工程所有参建单位(业主单位、监理单位设计单位、施工单位、勘察单位、钢结构单位等)，平台按各单位在施工阶段职责划分功能模块，协同各方对施工阶段工程管理进行信息化管理。主要模块包括：BIM+GIS模型浏览、进度管理、产值管理、视频监控、质量安全管理、品质工程等模块。
图2平台主要模块
2. 创新与亮点
- 基于project+ BIM模型的进度管理，进度模拟、进度日志。
- 视频监控对施工过程质量安全监控-实时监控、关键区域进行采图制作施工周报视频记录并留档.
- 打通图纸、合同(工程量清单)、台账以及产值进度，对生产产值进度、工程量，进行信息化管理，实时了解工程产值进度
- 建立质量安全处理流程，使用信息化手段，采用移动端快捷方式，发现、解决问题。并收集质量安全事件，监控工程质量安全管理。使用BIM模型浏览方式，快速定位与查看质量安全问题
3. BIM模型应用与GIS场景结合
⑴. 数据可视化。BIM模型适度的整合了建筑核心量体的所有信息，其运用的范围在于全生命周期的各阶段，因此BIM模型能够作为所有运用的基础。平台导入设计阶段的3D模型，达到模型可视化的目标。同时引入GIS地图，展示模型与地图结合的效果。
图3 BIM+GIS可视化模型浏览1
⑵. 多方协作便捷，降低沟通成本与偏差。3D模型展示的同时，提供良好的交互，降低工程应用过程中的对人员专业要求，可以直观地通过操作3D模型进行交流沟通。
图4 BIM+GIS可视化模型浏览2
⑶. 数据关联性高，相关图纸、质量安全、工程量一键查询。提供操作构件后可查看构件的属性、工程量、相关图纸信息等功能，图纸等功能，替代传统方式下图纸交互的指导施工、制作要求。
图5 模型信息查看与属性拓展
图6 模型信息查看与属性拓展
⑷. 可模拟。通过飞行路线的定制选择，进行各角度飞行模拟，展示模型各角度视图。
4. 施工过程管理
4.1 进度任务管理
⑴.进度可控，支持进度预测与三维形象模拟进度。传统的2D图纸所呈现的信息有限，常会导致施工过程无法依循计划施作而延展工期并一再变更设计。利用原有的 3D模型再加上时间关系产生的BIM4D模型应用在施工前的仿真，将使工程人员更容易了解工程细节，并增加计划的可靠度与正确性，使工程施工能按计划执行，且可让工程进行时可能会发生的危害的区域及早被发现，以便日后施工期间的危害发生率能降至最小。
图7 进度模拟与浏览
⑵.数据连续性、操作快捷。根据模型分部分项结构，一键生成施工任务计划，并可以导出使用，方便快捷。
图8 进度管理与导入/导出
4.2 视频监控
⑴.实时监管
传统的施工工地管理混乱无序，卫生、噪音、安全等问题越来引起关注。工地安装摄像头并可在平台实时查看，实现对施工现场的动态、实时管理，对施工现场的安全生产、文明施工、消防保卫等情况进行有效监控。
图9 全桥实时监管
⑵.信息永久留档，监管信息可回溯
传统的施工记录大多为文字或图片格式，无法详细的记录施工工序等信息。平台提供视频管理和图片合成视频功能，将重点视频作为项目施工过程记录进行留存管理。
图10 监控信息存档
4.3 质量安全管理
⑴.问题处理参考有据可依，留存标准化规范化。传统的质量安全管理模式中大多靠管理人员、监督人员现场旁站监督，检查项目、规范等均沿用历史项目的记录产物，无法系统性的预测项目存在的质量安全风险。平台通过手机质量安全标准，录入后生成质量标准库、安全标准库，针对不同的工程构件类型，提供不同的质量安全标准，方便施工过程中参考使用。
⑵.协作性强，查询更便捷，信息更透明。传统的质量安全问题处理流程均为线下处理模式，信息流通不便利快捷，耗费大量的人力物力，甚至信息传到有误。平台引入质量安全问题处理流程，手机或电脑快速发起问题并通知下一步人员进行处理，高效便捷。且对未关闭问题会进行区分，督促处理人员进行处理，形成从发起到关闭的闭环处理模式。
图11 质量安全管理与处理流程
⑶.数据永久留存，可查阅、可追溯。传统的质量安全问题采用纸质模式进行归档处理，保存查阅不方便且工作量大。平台采用点击化处理模式，问题关闭后一键归档，并可实时查阅，高效快捷。
4.4 产值管理
⑴.信息结构化，查阅更便捷。将计量工程师从繁杂的图纸、工程量清单中解脱出来，通过信息化手段，直接管理合同及其工程量清单，依据工程量清单配置与编制台账。同时结合文档管理信息化，自动建立台账分项参考的图纸信息关联关系。省去计量工程师核算台账翻阅工程图纸的繁杂工作。
⑵.数据源一致，一键生成，数据更准确，效率更高。充分利用BIM模型内部数据，依据模型构件分部分项类型，自动建立台账，并提取工程量细目清单，自动匹配合同细目，达到一键生成台账功能，大大减少传统台账制作时间，计量工程师只用关注生成台账的核算。(自动生成台账的台账工程量均与图纸数据源一致，不存在理论误差(只可能存在设计误差)，消除编制台账中的人工误差)。
5. 施工成果管理
5.1 文档管理
⑴.文档数据组织结构化，快捷检索，自动归档。平台通过信息化手段，按工程参建单位划分目录，并按各单位管理文档指派文档维护责任与义务，结构化组织文档数据，建立规范的电子文档管理结构。同时，施工过程中产生的过程数据，自动生成记录文件，系统自动归档，永久留存文档
图12 文档管理
⑵. 建立数据关联，消除信息孤岛，实现数据共享。平台所有文档资料，均可被其他模块引用参考，作为施工应用过程中的有效参考依据，查阅快捷，让施工人员从海量文档查阅中解脱出来，同时还可以在一定程度上消除不同参考依据导致的意见偏差。平台对于模型与图纸文档数据管理，进行自动关联处理，模型与图纸文档在归档同时，已经建立关联，充分发挥BIM 3维模型可视化优势，在场景能实现点选构件查询文档，支持3维模型与图纸对比分析。
图13 模型、文档以及属性信息关联
四、应用效果
本项目在设计阶段采用BIM技术进行施工图正向设计，建立了全桥设计阶段LOD300模型数据库，由三维模型直接生成二维图纸，完成了全桥近千张施工图。本项目两次施工图评审均得到了业主与评审专家的高度评价，一致认为本项目BIM应用是真正意义上的正向设计，已达到国内领先水平。此外，在项目施工阶段，搭建了项目管理平台，将设计阶段的模型数据直接用于施工管理，实现了BIM应用的数据传递和数据同源，大大提升项目管理手段。
BIM技术在沙溪大桥设计和施工阶段的成功应用，实现由传统桥梁到 “数字桥梁”的转变，为行业内首创。
沙溪大桥目前正处于施工过程中，基于BIM的沙溪大桥施工管理平台已上线并运营。本项目从设计到施工管理的成功应用，其意义不仅是完成了业主的合同要求，更在于：
(1)是一次新的突破，由设计为源头，将传统的二维设计转到基于BIM的设计与后期施工管理，对于总承包项目优势明显。
(2)对团队的培养，设计人员既可以计算设计，也掌握了参数化模版的建立能力，对于设计单位应用BIM，设计与BIM复合型人才至关重要。
本项目BIM管理平台的开发得到福建省高指、业主、总监办、总包部和施工单位的大力支持，平台开发过程多次研讨，平台从1.0到3.0，基本满足了各方的需求。平台自上线以来结合使用情况又陆续进行了几次小的更新，基于平台的施工过程管理优势逐渐凸显。
