BIM技术在济南黄河隧道项目中的应用

2021-02-19

BIM是信息化发展的产物,它作为一种先进的技术正在悄然推动着建筑行业的生产方式、管理和技术变革。近年来,BIM技术在房建领域已积累了大量的实践经验,BIM也逐步在基建市政领域落地应用。由中铁十四局集团大盾构工程有限公司承建的济南黄河隧道项目,率先引入鲁班BIM技术,通过BIM技术的深入应用,在项目的成本管控、质量安全管理、进度管理等方面取得了显著成效,成为隧道BIM应用实践的典范。


1、项目概况

济南黄河隧道位于济南城市中部,北接鹊山片区、济北次中心,南接中心城区主干道济泺路,距建邦黄河大桥和济南黄河大桥的水平距离分别约6.5km、5.1km。其中穿黄隧道3850m、接线道路910m及相关的附属工程,其中盾构段全长2519m,开挖直径15.76m。 

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项目位置


隧道为双管双层管片外径15.2米,内径13.9米,采用泥水平衡盾构机施工,开挖直径15.72米,上层为双向6车道,下层分为四部舱,分别是轨道交通M2线、烟道、纵向逃生通道、管廊,是目前国内在建的最大盾构隧道之一全长4760m,主要包括穿黄隧道3850m、接线道路910m及相关的附属工程。

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项目示意图

2、BIM应用


2.1 BIM模型应用


图纸问题。三维模型的一个优势是有利于发现二维图纸可能隐藏的问题,通过多专业、多阶段的模型叠加可以直观的看到“错、漏、碰、缺”。到目前为止我们已经发现了30个北岸工作井图纸问题、9个明挖段图纸问题、4个盾构段机电图纸问题等。

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基于倾斜摄影的用地红线复核。南岸施工区域地处济泺路主干道,按照项目整体规划,需要阶段性进行拆迁工作,通过无人采集地面构筑物信息,并将施工红线与地面坐标匹配,精确定位拆迁位置,并标注区域内重要建筑分布(如黄河医院、加油站、派出所)。合理制定拆迁方案,减少对周围居民生活的影响。

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三维交底。对建立盾构段的全专业模型整合,进行进行多截面剖切,可直观查看给排水、电气、箱涵、管片等结构形式相互关系,全面查看多专业设计效果,为隧道内部优化设计提供模型参考,并满足施工三维可视化的交底需求。

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出地面结构复核。北岸盾构工作井结构复杂,存在10余处露出地面结构物。通过三维模型精确展示各个结构的位置关系,并结合完工后的设计地面验证其布置合理性。对帮助理解设计意图,优化设计方案起到巨大帮助。

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排布优化。废水泵房在整个隧道设计和施工是复杂的控制节点之一。因为有管道种类多、强电弱电交叉、拐角多、施工空间狭小等条件约束,在满足使用要求的同时还要留出检修空间,所以BIM模型的三维可视化、管线空间优化起到了重要作用。将隧道管片模型、废水泵房土建模型、机电模型进行整合,在模型的剖面可直观查看管线设计情况,复核设计的合理性,有些二维图纸上难以良好表达的节点可以很直观的查看模型。此外,利用模型可以进行管线的排布优化,提高空间的使用率。

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预留孔洞。在北岸明挖敞开段图纸上预留孔没有直接给定细节数据,而是给出了大概的位置和间距。利用BIM模型将所涉及其他专业的预留孔洞和预埋件在模型上进行定位,是将设计的意图进行细化的过程,可以将设备及其预留孔排布在模型上表达出来;施工时通过查看图纸和模型,能够更有效的进行定位,提高施工效率。

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2.2 BIM平台应用


质量安全管理。利用BIM技术进行现场质量、安全问题整改闭环管理。技术员发起质量、安全问题协作,关联模型和相关资料,利用手机对问题位置拍照上传,系统通知相关负责人进行整改,并对问题持续跟踪留底,增强问题的过程监控,为项目质量安全管理的作出辅助。

安全方面需重点观察现场施工围栏是否合格、工人施工防护措施是否到位、起降吊装是否规范等,质量方面涉及钢筋绑扎间距、模板接缝、混泥土振捣等。BIM技术为质量安全管理提供信息化手段。

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进度管理。将施工进度计划导入鲁班BIM平台,形成4D的计划模型,随着施工过程中实际进度的更新录入,可在鲁班BIM平台中看到实际进度与计划进度的提前或滞后关系,为工期调整提供直观的依据。

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构件信息管理。BIM作为信息在建筑物全生命周期当中流转的技术,信息是BIM的关注点。模型上传平台含有设计标高、尺寸等信息,可以实现设计信息有效的传递给施工单位,施工过程记录现场施工信息(包括测量数据、进度信息、施工资料、影像照片等)有效的传递给运营单位,提升工程信息的共享率。

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资料管理。通过资料管理模块,可将施工管理中、项目竣工和运维阶段需要的资料档案(包括施工班组成员信息、验收单、合格证、检验报告、工作清单、设计变更单等)等上传到鲁班BIM平台,实现资料的可追溯性。一旦发生问题,可以在鲁班BIM平台上调取与该构件相关的设计、施工、验收、运维等相关资料,及时定位问题发生的位置、分析问题原因,实现问题的可追溯性。

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移动端应用。项目应用Luban iWorks手机端,可轻量化查看模型,查看构件属性信息、进度信息、资料信息,并支持模型构件的数量统计、消耗量添加、节点信息查看,为项目人员快速读取信息、更新信息提供了一个便捷的移动环境,为项目BIM应用多平台整合提供了基础。

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3、基于BIM的指挥中心


济南黄河隧道智慧工程指挥中心,由盾构机监测系统、“BIM+GIS+IOT”系统、视频监控系统构成。“BIM+GIS+IOT”系统由鲁班软件定制开发,具有模型信息展示、协同管理、物联网系统集成等功能。指挥中心以BIM技术为核心,集成GSD和IoT,是项目施工阶段和运维阶段的数字底板,将工程主体与周边环境1:1数字化还原,可查看工程信息、构件信息、地理信息,横纵剖切实时获取项目主体与周边环境关系。

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盾构机掘进管控系统对接鲁班BIM平台,实现管片从管片场、运输、拼装在盾构掘进过程中的管控,承接管片从生产到使用的数据流通,做到最管片全生命的精细化管理,在盾构机掘进过程中智能管控。

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4、BIM效益


经济效益。项目施工阶段碰撞检查会结合施工方案、结构偏差及深化设计方案查找碰撞点,可以发现影响实际施工的碰撞点,避免工期的延误等问题。在项目工程中碰撞检查检查出的问题并提前解决,发现项目19处碰撞、30个图纸问题,节省工期约30天,综合效益评估900余万。


社会效益。自BIM平台指挥中心发版以来,作为项目智慧指挥中心大屏的板块组成部分,是项目参观观摩活动中的展示部分之一,累计参观人数多达2000余人次,其中在2019年8月份在项目上举办“中铁十四局大盾构公司安全生产大会”、“济南市项目经理大会”中,真切体现项目智慧化、数字化、信息化的生产管理方法,受到行业领导及业内同行的关注。依托BIM技术应用,项目斩获多项大奖,如中国公路学会交通BIM工程创新奖二等奖、第三届优路杯全国BIM技术应用大赛金奖等,提升企业形象。


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5、结语

BIM技术在隧道工程施工中的应用具有非常重要的现实意义,济南黄河隧道项目通过集成运用BIM技术、云计算、大数据,将采集到的隧道工程施工数据上传至平台分析和存储,将施工现场进行三维全真模拟,实现了隧道工程建设项目的全程管理,使得整个施工过程可视化、智慧化、科学化,提升项目管理的精细化水平,促进我国隧道工程施工项目稳步发展。

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