特大型橋梁走進(jìn)運(yùn)維時(shí)代

Word文檔特大型橋梁走進(jìn)運(yùn)維時(shí)代

當(dāng)前，在交通運(yùn)輸供應(yīng)側(cè)改革、建設(shè)交通強(qiáng)國(guó)及創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)進(jìn)展的大背景下，實(shí)現(xiàn)大路橋梁建管養(yǎng)的"數(shù)字化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化'是大勢(shì)所趨。

BIM是模型+數(shù)據(jù)的綜合體，在建筑、鐵路、水利、軌道交通、市政等領(lǐng)域中，涉及工程項(xiàng)目的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)全生命周期技術(shù)和管理創(chuàng)新，大路領(lǐng)域雖起步較晚，但進(jìn)展迅猛。BIM為大路工程建設(shè)的信息化、可視化管理注入了新的進(jìn)展動(dòng)力，在對(duì)工程的質(zhì)量掌握、效率掌握、成本掌握方面都具有突出的作用。因此可以說(shuō)，BIM是升級(jí)傳統(tǒng)工作方式，全面提升建養(yǎng)管理水平的有效手段。

因BIM技術(shù)具有高可視性、可計(jì)算性、模型互用性、數(shù)據(jù)協(xié)同共享等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在南沙大橋（原"虎門(mén)二橋'）工程的建養(yǎng)管理中，扮演著三大角色：設(shè)計(jì)復(fù)核、虛擬建筑、才智管理。其應(yīng)用可通過(guò)兩條主線綻開(kāi)：BIM模型技術(shù)應(yīng)用、BIM協(xié)同管理。

建設(shè)期的BIM應(yīng)用成果

2021年11月15日，在南沙大橋工程技術(shù)專(zhuān)家委員會(huì)成立暨第一次工作會(huì)議上，確定了BIM技術(shù)在南沙大橋項(xiàng)目上進(jìn)行試點(diǎn)應(yīng)用。

當(dāng)時(shí)的開(kāi)發(fā)設(shè)想是，BIM技術(shù)在國(guó)內(nèi)橋梁工程中的應(yīng)用將促進(jìn)我國(guó)橋梁建設(shè)的進(jìn)展?？紤]到BIM系統(tǒng)的研發(fā)應(yīng)用周期和規(guī)模，建議南沙大橋以主橋主塔、鋼箱梁和引橋節(jié)段預(yù)制拼裝施工和管理為突破點(diǎn)，討論應(yīng)用BIM技術(shù)。

2021年3月，南沙大橋BIM技術(shù)應(yīng)用討論工作正式啟動(dòng)。由廣東省大路建設(shè)有限公司南沙大橋分公司（建設(shè)單位）牽頭組織，交通運(yùn)輸部大路科學(xué)討論院主要擔(dān)當(dāng)，設(shè)計(jì)、施工、制造、監(jiān)理、監(jiān)控等單位協(xié)同。整個(gè)項(xiàng)目分兩期工程實(shí)施：第一期工程側(cè)重于建設(shè)期的應(yīng)用；其次期工程側(cè)重于運(yùn)養(yǎng)分護(hù)期的應(yīng)用。

形成標(biāo)準(zhǔn)化的應(yīng)用模式

在"無(wú)標(biāo)準(zhǔn)，零參考'條件下，自主探究并實(shí)踐特大型橋梁工程BIM技術(shù)，在施工、制造和建設(shè)管理環(huán)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用模式?？偨Y(jié)形成兩個(gè)層次的應(yīng)用，第一層次是BIM模型技術(shù)應(yīng)用，包括碰撞檢測(cè)、施工模擬、鋼結(jié)構(gòu)數(shù)字化加工制造等；其次層次是BIM+項(xiàng)目管理應(yīng)用。

同時(shí)，首次編制《特大型橋梁工程信息模型建模與交付指南》《特大型橋梁工程信息模型分類(lèi)與編碼準(zhǔn)則》《特大型橋梁工程BIM技術(shù)應(yīng)用實(shí)施導(dǎo)則》等3項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與指南，為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建立和同類(lèi)工程推廣應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

輕量化處理和圖形渲染技術(shù)

攻克了大尺度BIM模型輕量化處理和圖形渲染技術(shù)，攻克了跨平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)和多源數(shù)據(jù)采集技術(shù)，實(shí)現(xiàn)三維模型文件上百倍級(jí)的壓縮，獲得百兆級(jí)以上BIM模型流暢掃瞄與操作，同時(shí)兼容四大主流BIM軟件模型格式。

以軟件技術(shù)為基礎(chǔ)，首次研發(fā)了具有自主學(xué)問(wèn)產(chǎn)權(quán)的特大型橋梁工程"BIM+互聯(lián)網(wǎng)'項(xiàng)目協(xié)同管理平臺(tái)。實(shí)現(xiàn)了工程項(xiàng)目進(jìn)度、質(zhì)量、平安、造價(jià)等信息的高效采集、傳輸、交互和管理協(xié)同，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目扁平化管理。例如，在質(zhì)量平安管理模塊，我們利用手機(jī)端高效協(xié)同處理500余項(xiàng)現(xiàn)場(chǎng)隱患，通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘，為管理決策供應(yīng)支持。

鋼箱梁工廠制造一體化成套技術(shù)

自主研發(fā)基于BIM鋼箱梁工廠制造一體化成套技術(shù)，攻克了數(shù)字化套料、自動(dòng)化切割、焊縫可視化管理、三維激光虛擬檢測(cè)與預(yù)拼裝等關(guān)鍵技術(shù)，削減中間環(huán)節(jié)，提高加工效率和精度。

利用三維激光掃描技術(shù)，對(duì)成品鋼箱梁進(jìn)行虛擬檢測(cè)和預(yù)拼裝，提高了拼裝精度，同時(shí)降低拼裝施工成本。

全壽命周期物聯(lián)管理平臺(tái)

首次研發(fā)具有自主學(xué)問(wèn)產(chǎn)權(quán)的基于BIM短線匹配法預(yù)制節(jié)段梁產(chǎn)品全壽命周期物聯(lián)管理平臺(tái)，引入物流管理模式，通過(guò)掃描二維碼方式，實(shí)現(xiàn)節(jié)段梁制造、安裝全過(guò)程數(shù)字化管理。

通過(guò)梁廠管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)制造進(jìn)度與質(zhì)量的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)管控，提高混凝土預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

智能監(jiān)控平臺(tái)

首次研發(fā)BIM+懸索橋上構(gòu)數(shù)字化施工智能監(jiān)控平臺(tái)；首次實(shí)現(xiàn)索股架設(shè)、主纜纏絲、緊纜、主梁吊裝等工序的數(shù)字化施工，數(shù)據(jù)自動(dòng)化采集、傳輸和智能化掌握，實(shí)時(shí)把握施工狀態(tài)和設(shè)備工作狀態(tài)，提升了懸索橋上構(gòu)施工的自動(dòng)化程度，保障施工質(zhì)量和平安。

整體來(lái)看，在建設(shè)期間，對(duì)于圖紙問(wèn)題的訂正達(dá)到100余項(xiàng)；現(xiàn)場(chǎng)隱患排查處治500余項(xiàng)；整合進(jìn)度、質(zhì)量、平安、造價(jià)等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)10項(xiàng)，形成了建設(shè)期工程的基礎(chǔ)大數(shù)據(jù)庫(kù)，為后續(xù)項(xiàng)目奠定基礎(chǔ)；鋼箱梁焊縫檢測(cè)一次性合格率高達(dá)99.99%；節(jié)段梁拼裝誤差精度在3mm；懸索橋的索股架設(shè)工效為3小時(shí)/股。通過(guò)以上這些主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，展現(xiàn)出BIM技術(shù)的應(yīng)用使施工、制造及管理力量得到大幅提升。

運(yùn)養(yǎng)分護(hù)平臺(tái)的搭建

南沙大橋通過(guò)運(yùn)營(yíng)期BIM技術(shù)的討論與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)建養(yǎng)一體化。特大型橋梁的運(yùn)養(yǎng)分護(hù)，包括了從對(duì)象、方案、標(biāo)準(zhǔn)的檢查，數(shù)據(jù)、過(guò)程的修理，到評(píng)估評(píng)價(jià)、預(yù)案應(yīng)急組織、監(jiān)測(cè)，再到完善、便利、可追溯的檔案管理等需求。通過(guò)搭建運(yùn)養(yǎng)分護(hù)BIM平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)建設(shè)期到運(yùn)營(yíng)期的模型、編碼、數(shù)據(jù)與檔案信息傳遞；數(shù)據(jù)采集、病害檢測(cè)、技術(shù)評(píng)價(jià)、對(duì)比跟蹤、幫助決策的全過(guò)程管理；科學(xué)管理養(yǎng)護(hù)修理，進(jìn)行方案下達(dá)、過(guò)程記錄與監(jiān)督、動(dòng)態(tài)跟蹤等；對(duì)接運(yùn)營(yíng)期相關(guān)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)基于BIM技術(shù)平臺(tái)的運(yùn)營(yíng)資產(chǎn)主要信息展現(xiàn)。

基于運(yùn)養(yǎng)分護(hù)需求的模型細(xì)化

從主橋、引橋和互通，交安機(jī)電，進(jìn)行了全面的梳理。基于運(yùn)養(yǎng)分護(hù)需求細(xì)化了鋼箱梁、纜索系統(tǒng)、錨碇、預(yù)應(yīng)力混凝土主梁、交通工程、附屬設(shè)施等結(jié)構(gòu)設(shè)施BIM模型。

南沙大橋運(yùn)養(yǎng)分護(hù)BIM模型特別精細(xì)，精細(xì)也意味著數(shù)據(jù)量特別浩大，即其三角面片數(shù)也特別浩大。為達(dá)到流暢加載、掃瞄海量模型的目的，基于SuperMapGIS供應(yīng)了多重優(yōu)化措施，包括自動(dòng)生成LOD輕量化模型，可以設(shè)置LOD等級(jí)和輕量化百分比，簡(jiǎn)化后模型數(shù)量全都、外觀效果無(wú)變化，但模型的三角面片數(shù)可下降40%-80%左右；采納實(shí)例化技術(shù)，通過(guò)模型復(fù)用顯著提高渲染效率；服務(wù)器存儲(chǔ)緩存，按可視范圍加載需要的瓦片；將BIM模型生成具有多級(jí)LOD的場(chǎng)景緩存，緩解顯卡渲染壓力。

適應(yīng)全壽命管理要求的編碼體系

目前，從國(guó)內(nèi)外橋梁相關(guān)分類(lèi)編碼的討論來(lái)分析，主要存在分類(lèi)不完整、定義劃分不清晰、信息冗余、缺少針對(duì)運(yùn)營(yíng)期特別結(jié)構(gòu)橋梁的編碼體系等問(wèn)題。因此，需編制服務(wù)于運(yùn)養(yǎng)分護(hù)的南沙大橋BIM建模與結(jié)構(gòu)設(shè)施編碼規(guī)章，規(guī)范和統(tǒng)一基于BIM技術(shù)的應(yīng)用下，運(yùn)養(yǎng)分護(hù)階段信息系統(tǒng)對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)施的管理過(guò)程中的編碼原則，明確相關(guān)管理需求及要求，實(shí)現(xiàn)南沙大橋結(jié)構(gòu)設(shè)施的全生命期管理。

南沙大橋BIM協(xié)同管理平臺(tái)勝利應(yīng)用于施工階段進(jìn)度、圖紙、質(zhì)量、平安等方面管理的關(guān)鍵，建立了一套完整的建設(shè)期模型EBS編碼體系，并實(shí)現(xiàn)了與施工階段WBS編碼的映射。隨著工程建設(shè)的不斷推動(dòng)，二者之間的映射關(guān)系不斷完善，并順當(dāng)貫穿整個(gè)工程建設(shè)期。在大橋運(yùn)營(yíng)期需依據(jù)養(yǎng)護(hù)規(guī)范中要求的構(gòu)件拆分原則，升級(jí)結(jié)構(gòu)EBS編碼、建立交通工程及養(yǎng)護(hù)附屬設(shè)施編碼，形成完整的全壽命編碼標(biāo)準(zhǔn)體系，為順當(dāng)實(shí)現(xiàn)南沙大橋建養(yǎng)一體化打下基礎(chǔ)。

建設(shè)期與運(yùn)養(yǎng)分護(hù)期的連接

南沙大橋建設(shè)期BIM技術(shù)應(yīng)用取得了大量成果，因此如何將建設(shè)期成果有效應(yīng)用于運(yùn)營(yíng)期，是實(shí)現(xiàn)建養(yǎng)一體化的關(guān)鍵。在建設(shè)期與運(yùn)養(yǎng)分護(hù)期連接過(guò)程中需重點(diǎn)解決三個(gè)傳遞模型傳遞、編碼傳遞和數(shù)據(jù)傳遞。應(yīng)當(dāng)以滿意運(yùn)營(yíng)期管理需求為導(dǎo)向，完善深化建設(shè)期模型，升級(jí)EBS編碼，同步共享建設(shè)期相關(guān)幫助性數(shù)據(jù)。通過(guò)建設(shè)期到運(yùn)營(yíng)期模型、編碼、數(shù)據(jù)的高效互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)全壽命才智化管養(yǎng)。

在建養(yǎng)數(shù)據(jù)連接方面，重點(diǎn)分析了施工監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)與結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)、運(yùn)營(yíng)期檢測(cè)等相關(guān)性數(shù)據(jù)的結(jié)合，通過(guò)數(shù)據(jù)比對(duì)、預(yù)警等幫助管養(yǎng)決策。并且將建設(shè)期施工質(zhì)檢、平安隱患排查數(shù)據(jù)與運(yùn)養(yǎng)分護(hù)數(shù)據(jù)的結(jié)合，幫助運(yùn)養(yǎng)分護(hù)期相關(guān)問(wèn)題的追溯與分析。

基于BIM的可視化管理

基于BIM的可視化管理，需充分利用大橋BIM模型，開(kāi)發(fā)基于BIM技術(shù)的南沙大橋運(yùn)營(yíng)集成管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)大橋建管養(yǎng)數(shù)據(jù)的一體化管理及可視化。實(shí)現(xiàn)橋梁運(yùn)營(yíng)期構(gòu)件典型病害可視化模型展現(xiàn)，幫助決策分析與質(zhì)量溯源。

依據(jù)《大路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》《大路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》《南沙大橋養(yǎng)護(hù)手冊(cè)》等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、指南等，結(jié)合南沙大橋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)開(kāi)發(fā)南沙大橋養(yǎng)護(hù)檢查管理功能，主要包括日常巡查、常常檢查、定期檢查、特別檢查等數(shù)據(jù)管理功能。

利用數(shù)據(jù)庫(kù)、BIM與網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，將虛擬模型與檔案數(shù)據(jù)共享云端，搭設(shè)基于BIM的超大型橋梁工程檔案管理平臺(tái)。實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目建設(shè)、運(yùn)營(yíng)階段的相關(guān)信息進(jìn)行集成、管理、分析、共享，為各參加方供應(yīng)一個(gè)高效率信息溝通和協(xié)同工作的平臺(tái)。

通過(guò)對(duì)當(dāng)前BIM技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、資料管理和其他相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的深化討論，提出以數(shù)據(jù)服務(wù)層、功能平臺(tái)層和可擴(kuò)展應(yīng)用層三大板塊的功能框架。

工程項(xiàng)目建設(shè)期與運(yùn)營(yíng)期的文件檔案管理分類(lèi)及管理方式有所不同，為了實(shí)現(xiàn)建設(shè)與運(yùn)營(yíng)期相關(guān)檔案文件的數(shù)據(jù)互通共享，南沙大橋通過(guò)分析建設(shè)期與運(yùn)營(yíng)期橋梁結(jié)構(gòu)單元?jiǎng)澐?、?gòu)件編碼的異同，構(gòu)建建設(shè)期與運(yùn)營(yíng)期構(gòu)件編碼的映射關(guān)系，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)時(shí)期相關(guān)檔案、圖紙等信息的實(shí)時(shí)同步。在運(yùn)營(yíng)期可基于結(jié)構(gòu)的檢查養(yǎng)護(hù)狀況，針對(duì)性調(diào)取該結(jié)構(gòu)建設(shè)期的施工圖紙、質(zhì)檢、隱患排查等檔案信息，幫助管理部門(mén)推斷結(jié)構(gòu)病害及狀況成因，并幫助養(yǎng)護(hù)決策。

養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)科學(xué)解析及養(yǎng)護(hù)決策幫助

設(shè)計(jì)病害庫(kù)、項(xiàng)目庫(kù)、方案庫(kù)、決策庫(kù)、附件庫(kù)以及統(tǒng)計(jì)區(qū)等子模塊，力圖實(shí)現(xiàn)對(duì)病害數(shù)據(jù)（相關(guān)文件）的合理存儲(chǔ)、科學(xué)解析、高效檢索和交互利用，從而構(gòu)建起完整的養(yǎng)護(hù)工程管理工作流。

幫助制定養(yǎng)護(hù)方案、方案，自動(dòng)安排養(yǎng)護(hù)任務(wù)：基于南沙大橋養(yǎng)護(hù)決策支持庫(kù)，依據(jù)所涉及的構(gòu)件或者涉及的病害類(lèi)型進(jìn)行修理對(duì)策檢索，幫助進(jìn)行養(yǎng)護(hù)方案制定。

互聯(lián)網(wǎng)+在運(yùn)養(yǎng)分護(hù)中的應(yīng)用

以南沙大橋全生命周期的信息融合和業(yè)務(wù)協(xié)同為基礎(chǔ)，綜合利用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、BIM等信息技術(shù)，供應(yīng)數(shù)據(jù)采集、橋梁巡檢、養(yǎng)護(hù)管理、幫助決策等服務(wù)，為管理者供應(yīng)科學(xué)養(yǎng)護(hù)決策依據(jù)。

移動(dòng)巡檢終端，APP端的核心功能為數(shù)據(jù)采集（主要是執(zhí)行巡查