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在桥梁建设中应用BIM,实现桥梁工程建造的智能化、专业化和标准化,积累基础设施大数据,是铁路桥梁建造技术发展方向。沪通长江大桥作为中国铁路总公司的BIM试点项目之一,全方位探索了BIM技术应用。
沪通长江大桥是我国在建桥梁中技术最复杂的单体工程之一,全长11072m,包含主跨1092m钢桁梁斜拉桥、主跨366m的钢桁梁拱桥、26孔112m简支钢桁梁桥等。它科技含量高、技术难度大、施工周期长,各工点和工序之间时空交叉、关联紧密,参建设单位多,协同管理难度大。
大桥的设计、施工、监理、制造、监控、科研院校、专业研发企业、物资设备供应等协作单位达400多家,带来巨大的协同管理难度
建设中的沪通长江大桥
针对大桥建设的重点和难点,沪通长江大桥建设指挥部利用BIM技术,通过构建自主研发的BIM平台,让参建各单位在信息透明的协作环境下,优化设计方案、施工工艺,强化安全、质量管理,再造管理流程,避免信息孤岛,提升沟通效率,加强团队协作,全面提升大桥智能建造和建设管理水平。
沪通长江大桥建设指挥部对BIM进行全方位规划,研究确定了“业主主导+同一平台+同一模型”的实施体系,由业主方推行,自主研发平台,形成主要基于模型、平台的系列应用。
基本理念
注重全局性。将系统置于全路BIM及信息化推进体系框架下,充分考虑中国铁路总公司(简称总公司)BIM整体规划,使实施方案与规划方向一致
注重全面性。采用全桥建模;设计、施工、钢梁制造、施工监控等多家单位全员参与;各类模块分批分步推进,突出重点,全功能试行;建立运行、反馈、完善和优化的管理体系,BIM管理平台同步修正
注重创新性。对桥梁建设领域BIM技术深度应用进行积极探索,提出“业主主导、一模到底、同一平台”的技术路线
总体规划、标准先行。依次制定《BIM技术研究总体方案》《BIM建模标准》《BIM模型交付标准》《BIM设计应用指南》《BIM管理系统产品白皮书》《EBS和IFD编码标准》及《钢梁管理模块使用指南》
组织架构
成立由领导小组、咨询团队、业务组组成的项目级BIM实施组织机构。
领导小组:项目的总体设计、统筹协调、整体推进、督促落实,并对各阶段节点目标完成情况进行检查和考核
咨询团队:调研行业内BIM技术应用最新动态,完善用户需求,评估平台开发状态,修正BIM技术推进方案
业务组:技术路线比选,技术方案设计,各阶段任务的分解、下达和执行;业主的统一组织领导保证了项目的协调性和执行力
团队组织模式
业主主导
业主方主导推行BIM技术综合应用模式,最符合BIM全生命周期理念:
牵头制定总体规划,确定技术路线、实施途径,并协调各单位共同推进
组织在统一标准下搭建模型,形成项目唯一的数据载体,牵头制定模型交付标准
牵头研发管理平台,统一规划模块设置,提供全项目各参建方的协作平台,统一项目管理和协作环境,划分平台权限
设计施工同一模型
模型深度等级(LOD)是BIM模型的重要参数。探索BIM模型深度以及基于施工应用的模型交付标准,可有效减少设计、施工等单位重复建模,便于有效数据和信息的收集和共享。
在BIM技术应用中,数据是核心、平台是关键、模型是基础。同一模型,可以避免数据丢失,保证数据传递的有效性
业主统一组织,由设计院建模向业主交付,业主再向施工单位授权使用模型,实现了全项目“一次建模”
过分强调建模会造成工程师价值评价体系的混乱,如现场工程师以建模能力为考核技能,反而可能忽视工程师的其他职业素养
沪通长江大桥作为一个单体建筑,设计施工同一模型打通了建造过程的信息孤岛,使得基于BIM模型数据前向集成和后端服务变为可能
构建同一协作平台
为充分发挥建筑信息模型的信息传递作用,构建同一协作平台:
建设管理需要提供一个共享合作场景,在一个平台上参建各方可实现数据真正分享,若采用多个平台,会增加使用人员的技能要求,频繁切换操作会降低信息传导效率和使用意愿
基础平台应“功能极简化”,以提供协作场景为目标,初始只搭载基础应用,专项应用通过APP的模式按需进行模块化接入
多项目通用,减少培训工作量。随着BIM技术应用的深入推进,便于从业人员固化、提升业务技能
沪通长江大桥技术架构
经过几年探索,沪通长江大桥通过应用BIM技术,将多种技术、管理行为以及信息化手段有效融合,形成新的信息传导机制,促进各单位之间有效协同,实现各参建单位技术和管理水平的双提高,并在2017年荣获4项BIM大赛一等奖。
管理成果
提升全局把控能力和管理效率。通过沪通长江大桥BIM管理系统,将总公司和建设指挥部的管理要求用信息化手段和BIM建模技术进行落实推进,实现事前控制和动态管理
形成基于BIM的工作和信息传导机制,实现全生命周期各阶段有效协同。通过同一平台、同一模型,根据分级应用权限开展协同化工作,不仅实现各单位间的内部协同,而且实现各专业不同阶段间、设计和施工阶段间的有效协同,并提供数据支持
培养BIM人才。制定基于BIM技术的管理流程,引导全体参建人员应用BIM技术解决现场问题。培养、锻炼了一批具有项目工作经验和BIM技术能力的人才
推动钢桁梁智能建造。将“BIM+物联网+二维码技术”应用于钢桁梁制造,实现“工厂整体制造、现场整体组拼”,制造过程实时追踪管控,缩短制造周期,提升行业智能建造水平
技术成果
编制完善的项目级桥梁BIM标准,形成设计、施工等一系列完善的项目级BIM技术应用标准,其中《铁路钢桁梁建造信息模型交付标准》已提报铁路BIM联盟审核
通过对IFC/IFD标准在建模过程中的应用和实践,统一BIM模型设计软件,合理设置模型精细度,以满足下游单位应用需求为原则,实现设计、施工、钢梁制造之间的工程数据串联和共享
解决BIM模型轻量化问题,在保持模型原始属性的同时,大幅降低体量,实现多用户多端接入,保证模型展示和操作流畅度
优化设计和施工方案,如在沪通长江大桥主航道桥塔上塔柱方案设计过程中,通过仿真模拟、碰撞分析等,将原预应力方案优化为钢锚梁方案
资产成果
形成桥梁构件族库,其标准模型数据信息被不同软件重复使用,实现模型的复用价值及新的工程价值
以“BIM+VR”、三维仿真等技术应用为基础,形成一系列工艺工法的电子课件,积累了丰富的技术交底成果库 “BIM+”健康监测的深入融合使全桥数据更加完整。将健康监测模块接口与管理平台进行无缝对接,对全方位记录的施工信息和健康状况数据进行统一管理,完善了数据链,为后期运维积累了数据资产
应用类型
BIM技术在工程建筑领域的广泛应用过程中,形成很多版本的“解决方案”。通过沪通长江大桥的实践,认真梳理各应用点,BIM技术在全生命周期运用过程中大致可纳入基于模型、基于平台、基于数据3种应用类型。
BIM技术应用类型
沪通长江大桥BIM技术应用主要是基于模型、平台的系列应用,并对数据应用进行探索,实现管理有效协同和数据信息在各单位之间安全、有序、有效流动。
应用模式
目前BIM应用呈现出从关注设计阶段向关注建造阶段转变、从技术应用向项目管理应用转变、从单机应用向基于网络的多方协同应用转变的整体趋势。根据应用的范围和深度,大致分为项目单点应用模式、项目集群应用模式、公司集成应用模式等3种。
常见应用模式
沪通长江大桥BIM应用属于项目单点应用模式,形成了项目级BIM应用标准,对项目集群应用模式和公司集成应用模式下的数据应用进行思考。
进一步推广的重点工作
管理、技术、行为3个因素决定着项目BIM应用的成败,BIM的价值体现中10%是技术、90%是行为及管理。BIM应用价值不仅在于技术提升,更重要的是行为及管理再造。沪通长江大桥将进一步探索项目级与企业级BIM应用间的关系,挖掘BIM技术在管理上的价值。
组建数据中心。数据是BIM技术的核心,数据资产是未来企业的核心资产。将数据导入数据中心,是解决“BIM去哪里”的重要一环
组建BIM应用中心,纳入管理流程。组建BIM应用中心进行基于大数据的智能应用,为科学决策提供参考
平台统型。基于“极简化平台+基础模块+专业应用APP”模式,以提供交流协作环境为目标,进行平台统型
完善BIM人才培养机制。包括理论决策型人才(BIM发展规划)、管理型人才(BIM规划的具体实施和环节落实)、技术型人才(建模、现场业务流程指导等基础业务)
沪通长江大桥坚持通过BIM技术手段达成管理目标的原则,把BIM技术融入管理流程中,利用业主自身的BIM技术管理优势,将BIM技术与工程各环节的管理控制结合,无论是利用BIM模型参与方案评审还是召开建设例会,都力求使BIM技术能够融入到整个生产环节中,实现了管理流程优化、资源信息整合,提升了工程全局把控能力和管理效率。
主要内容来源:
中国铁路总公司工程管理中心(铁路BIM联盟成员单位)
张贵忠. 沪通长江大桥BIM技术应用的总结与思考.
(铁路BIM联盟文章,转发请注明出处)
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