BIM技術(shù)在張吉懷鐵路施工中的應(yīng)用

BIM技術(shù)在張吉懷鐵路施工中的應(yīng)用目錄項(xiàng)目概況1BIM團(tuán)隊(duì)組織2軟、硬件設(shè)備3BIM應(yīng)用背景4BIM應(yīng)用5效益及經(jīng)驗(yàn)6人才培養(yǎng)7下一步BIM實(shí)施計(jì)劃8PART01項(xiàng)目概況項(xiàng)目概況項(xiàng)目概況新建張家界至吉首至懷化鐵路位于湖南省西部，北起張家界市，正線長(zhǎng)度約246公里，經(jīng)湘西土家族苗族自治州，南接懷化市，銜接黔張常、滬昆客運(yùn)專線、懷邵衡等鐵路線，輻射湘西主要地市。

項(xiàng)目概況新建張家界至吉首至懷化鐵路站前工程7標(biāo)二分部五隊(duì)管段起訖里程DK153+852~DK160+055,正線長(zhǎng)度約6.2km，沿線多為低山高丘陵區(qū)，地勢(shì)起伏較大，道路崎嶇，施工便道長(zhǎng)且修建困難。

項(xiàng)目概況

管段內(nèi)共計(jì)7橋4隧6路基，橋隧比約89%，且本工程位于巖溶強(qiáng)發(fā)育區(qū)，施工難度大，質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)高。

項(xiàng)目施工準(zhǔn)備階段就引入BIM技術(shù)輔助項(xiàng)目技術(shù)管理及施工生產(chǎn)等工作，并起到了顯著的效果。PART03軟、硬件設(shè)備軟、硬件設(shè)備軟件配置：（1）CAD：設(shè)計(jì)圖紙格式，用于二維平面圖處理；（2）REVIT：結(jié)構(gòu)、建筑及機(jī)電專業(yè)的建模軟件；（3）NavisWorks：虛擬施工動(dòng)畫、碰撞檢查應(yīng)用軟件；（4）Project：施工進(jìn)度計(jì)劃編制軟件；（5）3Dmax：后期效果圖的渲染制作軟件；（6）3DCivil：道路專業(yè)建模軟件；（7）MidasCivil：結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算軟件。硬件配置：（1）中心服務(wù)器：處理器：CPUInterXeon（R）E5-2620顯卡NVIDIAQuadro4000內(nèi)存32G硬盤1T（2）項(xiàng)目工作站：處理器：intel（R）Corei7-4790k內(nèi)存16g硬盤1T顯卡NVIDIAGeForceGTX970M（3）移動(dòng)終端：iPadPro64GWIFI軟、硬件設(shè)備PART04BIM應(yīng)用背景BIM應(yīng)用背景BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)逐步認(rèn)可并應(yīng)用政府大力推廣，業(yè)主要求應(yīng)用連續(xù)梁結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工難度大項(xiàng)目管理、技術(shù)等方面的需求BIM應(yīng)用背景01020304結(jié)構(gòu)復(fù)雜連續(xù)梁0#塊結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鋼筋及預(yù)應(yīng)力管道設(shè)計(jì)復(fù)雜，易發(fā)生沖突，施工過程中難以控制。需進(jìn)行碰撞檢測(cè)，提前發(fā)現(xiàn)并更正設(shè)計(jì)圖。設(shè)計(jì)深度低施工圖設(shè)計(jì)深度差，錯(cuò)誤、沖突較多。導(dǎo)致方案難以確定，變更多，施工方案調(diào)整次數(shù)多，影響施工進(jìn)度。施工協(xié)調(diào)困難跨河道、跨山谷，與隧道相接。施工安排調(diào)度難度大，材料堆放、加工及起重設(shè)備安設(shè)需要靈活設(shè)計(jì)。重大危險(xiǎn)源多連續(xù)梁、長(zhǎng)隧道、高邊坡、深路塹、巖溶路基等施工安全質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)大，安全把控難度大。PART05BIM應(yīng)用BIM應(yīng)用——協(xié)同管理平臺(tái)BIM協(xié)同管理平臺(tái)移動(dòng)端口視頻監(jiān)控、智能芯片技術(shù)數(shù)據(jù)施工技術(shù)管理進(jìn)度管理安全質(zhì)量管理施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控、人員定位進(jìn)度信息采集安全質(zhì)量信息采集地形地質(zhì)信息采集監(jiān)測(cè)信息采集實(shí)時(shí)施工信息采集軟件處理現(xiàn)場(chǎng)反饋施工技術(shù)管理BIM應(yīng)用——施工技術(shù)管理BIM應(yīng)用——施工技術(shù)管理族庫建立

BIM應(yīng)用——施工技術(shù)管理族庫建立

BIM應(yīng)用——技術(shù)管理圖紙審核

施工圖BIM建模轉(zhuǎn)化存在問題：施工圖設(shè)計(jì)深度低，存在大量無數(shù)據(jù)信息、數(shù)據(jù)錯(cuò)誤、圖紙相互矛盾。應(yīng)用解決：創(chuàng)建出三維模型，直觀審核設(shè)計(jì)圖紙。本項(xiàng)目實(shí)際審核圖紙23份，提出主要問題78項(xiàng)，均得到設(shè)計(jì)單位答復(fù)。BIM應(yīng)用——技術(shù)管理大臨規(guī)劃及棄渣（土）場(chǎng)變更

無人機(jī)傾斜攝影無人機(jī)拍攝原地貌存在問題：施工區(qū)域山路崎嶇、林木叢生，面臨施工便道規(guī)劃難、大臨設(shè)施選址難等問題；應(yīng)用解決：利用GIS及無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)對(duì)沿線環(huán)境、地形地貌進(jìn)行采集，著重對(duì)施工便道、大臨設(shè)施及棄渣（土）場(chǎng)進(jìn)行考察。BIM應(yīng)用——技術(shù)管理點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理生成三維地形大臨規(guī)劃及棄渣（土）場(chǎng)變更應(yīng)用解決：對(duì)采集地形數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，建立三維地形圖。BIM應(yīng)用——技術(shù)管理方案一方案二方案四方案三大臨規(guī)劃及棄渣（土）場(chǎng)變更應(yīng)用解決：通過三維地形模擬規(guī)劃多條臨時(shí)施工便道方案，結(jié)合實(shí)地踏勘情況進(jìn)行方案比選BIM應(yīng)用——技術(shù)管理大臨規(guī)劃及棄渣（土）場(chǎng)變更原地貌規(guī)劃建設(shè)后的鋼筋廠和拌合站應(yīng)用解決：依據(jù)無人機(jī)采集的原始地貌，結(jié)合總體施工部署，選定大臨設(shè)施位置。并且發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)給的牛角龍棄土場(chǎng)及鐵虎哨棄渣場(chǎng)位置不便施工組織，結(jié)合無人機(jī)對(duì)周邊地形的采集情況，重新選定棄土場(chǎng)、棄渣場(chǎng)位置并向設(shè)計(jì)提出進(jìn)行設(shè)計(jì)變更。BIM應(yīng)用——技術(shù)管理碰撞檢測(cè)Navisworks進(jìn)行碰撞檢測(cè)存在問題：連續(xù)梁0#塊鋼筋密集，鋼筋與鋼筋之間、鋼筋與預(yù)應(yīng)力管道之間易產(chǎn)生碰撞沖突。應(yīng)用解決：利用Navisworks碰撞檢查功能，總共發(fā)現(xiàn)鋼筋碰撞點(diǎn)89個(gè)，按設(shè)計(jì)建議對(duì)鋼筋排布進(jìn)行優(yōu)化，使其滿足設(shè)計(jì)要求且不存在碰撞，對(duì)工程質(zhì)量的提高效果明顯而且節(jié)約了施工工期。BIM應(yīng)用——技術(shù)管理碰撞檢測(cè)連續(xù)梁鋼筋與縱、橫、豎向預(yù)應(yīng)力碰撞檢查應(yīng)用解決：通過碰撞檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)鋼筋與預(yù)應(yīng)力管道碰撞點(diǎn)58個(gè)。施工前設(shè)計(jì)要求重新合理調(diào)整鋼筋位置，確保預(yù)應(yīng)力管道精準(zhǔn)定位。BIM應(yīng)用——技術(shù)管理碰撞檢測(cè)Navisworks進(jìn)行碰撞檢測(cè)碰撞檢查施工過程中調(diào)整鋼筋指導(dǎo)施工BIM應(yīng)用——技術(shù)管理碰撞檢測(cè)應(yīng)用解決：通過BIM技術(shù)的應(yīng)用，精準(zhǔn)定位了連續(xù)梁0#塊鋼筋及預(yù)應(yīng)力管道位置。BIM應(yīng)用——技術(shù)管理施工方案模擬背景：桐油坪跨杭瑞高速公路特大橋以1-（79+135+79）m連續(xù)梁跨越杭瑞高速公路，杭瑞高速公路全封閉、交通繁忙，設(shè)計(jì)行車速度為120公里/小時(shí)，車輛通行限制高度為5.5m。BIM應(yīng)用——技術(shù)管理施工方案模擬存在問題：連續(xù)梁跨越杭瑞高速公路技術(shù)難度大、安全風(fēng)險(xiǎn)高、質(zhì)量控制難，現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)要求嚴(yán)，專項(xiàng)施工方案可行性及安全性待確定。應(yīng)用解決：通過BIM模型可以直觀的對(duì)連續(xù)梁施工過程模擬分析，將復(fù)雜部位簡(jiǎn)單化、透明化，檢查方案的實(shí)際應(yīng)用情況及存在問題。BIM應(yīng)用——技術(shù)管理施工方案模擬應(yīng)用解決：通過BIM技術(shù)建立連續(xù)梁的幾何模型和施工過程模型。BIM應(yīng)用——技術(shù)管理施工方案模擬應(yīng)用解決：通過對(duì)懸臂澆筑連續(xù)梁施工全過程三維模擬操作中，能提前發(fā)現(xiàn)在實(shí)際施工過程中可能碰到的問題，優(yōu)化施工方案，合理配置施工資源。

通過方案的優(yōu)化，達(dá)到節(jié)省施工成本，加快施工進(jìn)度，控制施工質(zhì)量，提高施工效率。BIM應(yīng)用——技術(shù)管理施工方案模擬應(yīng)用解決：為了檢驗(yàn)采用掛籃兜底防護(hù)是否滿足杭瑞高速公路限高要求。通過圖紙及理論計(jì)算+BIM技術(shù)三維空間進(jìn)一步驗(yàn)證，采用掛籃兜底防護(hù)完全滿足杭瑞高速公路限高要求。BIM應(yīng)用——技術(shù)管理結(jié)構(gòu)受力計(jì)算CAD結(jié)構(gòu)模型Midas結(jié)構(gòu)模型存在問題：連續(xù)梁0#塊結(jié)構(gòu)尺寸大，施工風(fēng)險(xiǎn)高，支架設(shè)計(jì)既要滿足結(jié)構(gòu)受力及穩(wěn)定性要求，又要節(jié)約措施成本。應(yīng)用解決：采用Midas軟件對(duì)0#塊臨時(shí)支撐進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及驗(yàn)算，并將設(shè)計(jì)方案及數(shù)據(jù)模型與BIM平臺(tái)關(guān)聯(lián)。BIM應(yīng)用——技術(shù)管理結(jié)構(gòu)受力計(jì)算應(yīng)用解決：通過Midas模型的驗(yàn)算，在保證安全可靠的前提下，優(yōu)化了支架結(jié)構(gòu)布置，節(jié)省了材料，簡(jiǎn)化了工序，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工起到指導(dǎo)性作用。BIM應(yīng)用——技術(shù)管理二維碼技術(shù)交底存在問題：傳統(tǒng)書面技術(shù)交底易損壞、丟失，工人無法做到每日攜帶查看，交底的持續(xù)指導(dǎo)性較差。應(yīng)用解決：轉(zhuǎn)換技術(shù)交底為二維碼，張?zhí)谑┕がF(xiàn)場(chǎng)便于作業(yè)人員隨時(shí)掃碼查看，實(shí)現(xiàn)了共享信息、規(guī)范流程、提高施工效率的目的。現(xiàn)場(chǎng)二維碼技術(shù)交底牌施工人員查看二維碼技術(shù)交底BIM應(yīng)用——技術(shù)管理可視化技術(shù)交底存在問題：部分節(jié)點(diǎn)復(fù)雜交錯(cuò)、構(gòu)件排布密集、預(yù)留口繁多，施工人員不易理解設(shè)計(jì)意圖，易造成返工。應(yīng)用解決：技術(shù)員對(duì)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)運(yùn)用模型及動(dòng)畫展示，對(duì)施工人員的進(jìn)行技術(shù)交底，避免了文字交底的誤讀，有效的減少了由于技術(shù)交底問題產(chǎn)生的施工問題。BIM應(yīng)用——技術(shù)管理可視化技術(shù)交底應(yīng)用解決：通過廠家提供的掛籃圖紙，運(yùn)用BIM技術(shù)建立掛籃模型，將模型精確定位于連續(xù)梁模型中0#塊、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段處，進(jìn)行掛籃虛擬定位，得出精軋螺紋鋼虛擬預(yù)埋孔位置，進(jìn)一步驗(yàn)證二維圖紙預(yù)埋孔位置的準(zhǔn)確性，確保設(shè)計(jì)預(yù)埋孔位的準(zhǔn)確性。BIM應(yīng)用——技術(shù)管理可視化技術(shù)交底應(yīng)用解決：

將0#塊及每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)塊精軋螺紋鋼預(yù)埋孔位進(jìn)行三維技術(shù)交底，至施工員及作業(yè)人員手中，保證施工過程中預(yù)埋孔位的準(zhǔn)確性。通過運(yùn)用BIM技術(shù)驗(yàn)證設(shè)計(jì)圖紙及三維技術(shù)交底兩方面進(jìn)行把控，確保精軋螺紋鋼預(yù)埋孔位的精確定位。BIM應(yīng)用——技術(shù)管理工程量計(jì)算應(yīng)用解決：建立結(jié)構(gòu)三維模型，通過其開發(fā)的插件導(dǎo)出工程量，直接形成過程數(shù)量明細(xì)表等。在建模的過程中，對(duì)各個(gè)專業(yè)的相應(yīng)構(gòu)件輸入需要的工程屬性，這些屬性在需要的時(shí)候能夠被自動(dòng)抽取，分門別類地進(jìn)行相應(yīng)統(tǒng)計(jì)和報(bào)表歸類。工程量提取存在問題：傳統(tǒng)工程量計(jì)算方式存在數(shù)據(jù)整合差、計(jì)算復(fù)雜、校核重復(fù)、提取困難等問題。工程量計(jì)算BIM應(yīng)用——技術(shù)管理3D激光掃描儀存在問題：傳統(tǒng)的圍巖量測(cè)利用全站儀等進(jìn)行監(jiān)控，人力、物力耗費(fèi)大，監(jiān)控點(diǎn)易被破壞，不能真正的控制圍巖的變形，更給施工帶來安全隱患。應(yīng)用解決：3D激光掃描技術(shù)將圍巖以點(diǎn)云的形式轉(zhuǎn)換到電腦當(dāng)中，用以進(jìn)行編輯、測(cè)量、對(duì)比、實(shí)物建模等后續(xù)的數(shù)據(jù)處理工作并建立隧道斷面三維模型，操作簡(jiǎn)單便捷，數(shù)據(jù)精密可靠。3D激光掃描點(diǎn)云形成的隧道三維模型BIM應(yīng)用——技術(shù)管理3D掃描儀應(yīng)用解決：將前后斷面掃描圖形進(jìn)行對(duì)比，得出整個(gè)斷面的變化圖形，直至變形量達(dá)到要求，或保持穩(wěn)定為止，最終形數(shù)據(jù)模型及報(bào)告，傳輸至BIM信息平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)圍巖量測(cè)遠(yuǎn)程監(jiān)控及可視化。數(shù)據(jù)分析斷面對(duì)比圖BIM應(yīng)用——技術(shù)管理地質(zhì)雷達(dá)存在問題：工程項(xiàng)目處于巖溶強(qiáng)發(fā)育地帶，路基巖溶核查對(duì)工程質(zhì)量及安全存在重大影響。應(yīng)用解決：采用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行路基巖溶檢測(cè)工作，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)過分析處理后建立3D地質(zhì)模型及成報(bào)上傳至BIM工作平臺(tái)，并可轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)計(jì)勘察單位，做到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)查看、分析及評(píng)估，并反饋結(jié)果。三維地質(zhì)模型BIM應(yīng)用——進(jìn)度管理3DBIM模型WBS施工任務(wù)分解施工進(jìn)度計(jì)劃任務(wù)包數(shù)據(jù)接口集成4DBIM模型存在問題：傳統(tǒng)進(jìn)度管理方式存在任務(wù)分配不合理、信息時(shí)效性差、形象化低；應(yīng)用解決：本項(xiàng)目采用NavisworksManagement和MicrosoftProject軟件工具組合成4DBIM模型，并關(guān)聯(lián)BIM協(xié)同管理平臺(tái)。4D模型構(gòu)建流程BIM應(yīng)用——進(jìn)度管理現(xiàn)場(chǎng)施工協(xié)同管理平臺(tái)BIM應(yīng)用——質(zhì)量安全管理存在問題：安全質(zhì)量管理存在發(fā)現(xiàn)不及時(shí)、整改落實(shí)拖沓、責(zé)任人不明確、追溯性差、資料記錄不全。應(yīng)用解決：現(xiàn)場(chǎng)人員采用手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)設(shè)備實(shí)時(shí)記錄安全、質(zhì)量問題原始數(shù)據(jù)及照片，并實(shí)時(shí)上傳至BIM施工協(xié)同管理平臺(tái)，由系統(tǒng)自動(dòng)生成各類記錄表或通知單。BIM應(yīng)用——質(zhì)量安全管理文檔：現(xiàn)場(chǎng)：BIM應(yīng)用——質(zhì)量安全管理

采用基于BIM技術(shù)的二維碼標(biāo)識(shí)，可以通過掃描該二維碼顯示出相應(yīng)構(gòu)件的關(guān)鍵信息。實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)體信息與BIM模型信息相連接，追溯結(jié)構(gòu)質(zhì)量信息。結(jié)構(gòu)信息二維碼BIM應(yīng)用——質(zhì)量安全管理VR體驗(yàn)室

建立VR體驗(yàn)室，通過常見安全事故模型和VR結(jié)合，讓工人帶上VR眼鏡做安全教育，身臨其境，深刻感受作業(yè)危險(xiǎn)性，提高安全意識(shí)。BIM應(yīng)用——視頻監(jiān)控存在問題：管線較長(zhǎng)，施工生產(chǎn)監(jiān)管難度大。應(yīng)用解決：對(duì)拌和站、料倉(cāng)等關(guān)鍵部位安裝監(jiān)控?cái)z像頭，采用網(wǎng)絡(luò)傳輸連接到平臺(tái)，通過平臺(tái)PC端和手機(jī)端進(jìn)行生產(chǎn)情況監(jiān)控。BIM應(yīng)用——人員定位系統(tǒng)存在問題：管段內(nèi)共計(jì)四條隧道，多淺埋段、圍巖斷層，施工環(huán)境惡劣，施工人員人數(shù)多，安全風(fēng)險(xiǎn)高。應(yīng)用解決：采用隧道人員定位系統(tǒng)，在隧道內(nèi)部署定位基站、安全帽內(nèi)設(shè)置芯片的方式，能夠?qū)崟r(shí)獲取人員的精確位置。并將人員定位信息傳送至BIM施工協(xié)同管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，信息共享。BIM應(yīng)用——人員定位系統(tǒng)提供人員出勤異常數(shù)據(jù)，區(qū)分隊(duì)伍和工種，可監(jiān)測(cè)人員出勤情況，輔助項(xiàng)目進(jìn)行人員調(diào)配；提供人員進(jìn)入隧道長(zhǎng)時(shí)間沒有出來的異常滯留提醒，輔助項(xiàng)目對(duì)人員安全監(jiān)測(cè)。有危險(xiǎn)情況發(fā)生時(shí)，控制中心可實(shí)時(shí)對(duì)隧道內(nèi)人員下發(fā)撤離命令；同時(shí)，施工人員可通過定位標(biāo)簽實(shí)時(shí)向控制中心發(fā)送SOS報(bào)警信息，實(shí)現(xiàn)雙向通信，確保安全作業(yè)。PART06效益及