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          1. BIM技術在濟南黃河隧道項目中的應用

            2021-02-19

            BIM是信息化發展的產物,它作為一種先進的技術正在悄然推動著建筑行業的生產方式、管理和技術變革。近年來,BIM技術在房建領域已積累了大量的實踐經驗,BIM也逐步在基建市政領域落地應用。由中鐵十四局集團大盾構工程有限公司承建的濟南黃河隧道項目,率先引入魯班BIM技術,通過BIM技術的深入應用,在項目的成本管控、質量安全管理、進度管理等方面取得了顯著成效,成為隧道BIM應用實踐的典范。


            1、項目概況

            濟南黃河隧道位于濟南城市中部,北接鵲山片區、濟北次中心,南接中心城區主干道濟濼路,距建邦黃河大橋和濟南黃河大橋的水平距離分別約6.5km、5.1km。其中穿黃隧道3850m、接線道路910m及相關的附屬工程,其中盾構段全長2519m,開挖直徑15.76m。 

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            項目位置


            隧道為雙管雙層管片外徑15.2米,內徑13.9米,采用泥水平衡盾構機施工,開挖直徑15.72米,上層為雙向6車道,下層分為四部艙,分別是軌道交通M2線、煙道、縱向逃生通道、管廊,是目前國內在建的最大盾構隧道之一全長4760m,主要包括穿黃隧道3850m、接線道路910m及相關的附屬工程。

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            項目示意圖

            2、BIM應用


            2.1 BIM模型應用


            圖紙問題。三維模型的一個優勢是有利于發現二維圖紙可能隱藏的問題,通過多專業、多階段的模型疊加可以直觀的看到“錯、漏、碰、缺”。到目前為止我們已經發現了30個北岸工作井圖紙問題、9個明挖段圖紙問題、4個盾構段機電圖紙問題等。

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            基于傾斜攝影的用地紅線復核。南岸施工區域地處濟濼路主干道,按照項目整體規劃,需要階段性進行拆遷工作,通過無人采集地面構筑物信息,并將施工紅線與地面坐標匹配,精確定位拆遷位置,并標注區域內重要建筑分布(如黃河醫院、加油站、派出所)。合理制定拆遷方案,減少對周圍居民生活的影響。

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            三維交底。對建立盾構段的全專業模型整合,進行進行多截面剖切,可直觀查看給排水、電氣、箱涵、管片等結構形式相互關系,全面查看多專業設計效果,為隧道內部優化設計提供模型參考,并滿足施工三維可視化的交底需求。

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            出地面結構復核。北岸盾構工作井結構復雜,存在10余處露出地面結構物。通過三維模型精確展示各個結構的位置關系,并結合完工后的設計地面驗證其布置合理性。對幫助理解設計意圖,優化設計方案起到巨大幫助。

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            排布優化。廢水泵房在整個隧道設計和施工是復雜的控制節點之一。因為有管道種類多、強電弱電交叉、拐角多、施工空間狹小等條件約束,在滿足使用要求的同時還要留出檢修空間,所以BIM模型的三維可視化、管線空間優化起到了重要作用。將隧道管片模型、廢水泵房土建模型、機電模型進行整合,在模型的剖面可直觀查看管線設計情況,復核設計的合理性,有些二維圖紙上難以良好表達的節點可以很直觀的查看模型。此外,利用模型可以進行管線的排布優化,提高空間的使用率。

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            預留孔洞。在北岸明挖敞開段圖紙上預留孔沒有直接給定細節數據,而是給出了大概的位置和間距。利用BIM模型將所涉及其他專業的預留孔洞和預埋件在模型上進行定位,是將設計的意圖進行細化的過程,可以將設備及其預留孔排布在模型上表達出來;施工時通過查看圖紙和模型,能夠更有效的進行定位,提高施工效率。

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            2.2 BIM平臺應用


            質量安全管理。利用BIM技術進行現場質量、安全問題整改閉環管理。技術員發起質量、安全問題協作,關聯模型和相關資料,利用手機對問題位置拍照上傳,系統通知相關負責人進行整改,并對問題持續跟蹤留底,增強問題的過程監控,為項目質量安全管理的作出輔助。

            安全方面需重點觀察現場施工圍欄是否合格、工人施工防護措施是否到位、起降吊裝是否規范等,質量方面涉及鋼筋綁扎間距、模板接縫、混泥土振搗等。BIM技術為質量安全管理提供信息化手段。

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            進度管理。將施工進度計劃導入魯班BIM平臺,形成4D的計劃模型,隨著施工過程中實際進度的更新錄入,可在魯班BIM平臺中看到實際進度與計劃進度的提前或滯后關系,為工期調整提供直觀的依據。

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            構件信息管理。BIM作為信息在建筑物全生命周期當中流轉的技術,信息是BIM的關注點。模型上傳平臺含有設計標高、尺寸等信息,可以實現設計信息有效的傳遞給施工單位,施工過程記錄現場施工信息(包括測量數據、進度信息、施工資料、影像照片等)有效的傳遞給運營單位,提升工程信息的共享率。

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            資料管理。通過資料管理模塊,可將施工管理中、項目竣工和運維階段需要的資料檔案(包括施工班組成員信息、驗收單、合格證、檢驗報告、工作清單、設計變更單等)等上傳到魯班BIM平臺,實現資料的可追溯性。一旦發生問題,可以在魯班BIM平臺上調取與該構件相關的設計、施工、驗收、運維等相關資料,及時定位問題發生的位置、分析問題原因,實現問題的可追溯性。

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            移動端應用。項目應用Luban iWorks手機端,可輕量化查看模型,查看構件屬性信息、進度信息、資料信息,并支持模型構件的數量統計、消耗量添加、節點信息查看,為項目人員快速讀取信息、更新信息提供了一個便捷的移動環境,為項目BIM應用多平臺整合提供了基礎。

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            3、基于BIM的指揮中心


            濟南黃河隧道智慧工程指揮中心,由盾構機監測系統、“BIM+GIS+IOT”系統、視頻監控系統構成?!癇IM+GIS+IOT”系統由魯班軟件定制開發,具有模型信息展示、協同管理、物聯網系統集成等功能。指揮中心以BIM技術為核心,集成GSD和IoT,是項目施工階段和運維階段的數字底板,將工程主體與周邊環境1:1數字化還原,可查看工程信息、構件信息、地理信息,橫縱剖切實時獲取項目主體與周邊環境關系。

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            盾構機掘進管控系統對接魯班BIM平臺,實現管片從管片場、運輸、拼裝在盾構掘進過程中的管控,承接管片從生產到使用的數據流通,做到最管片全生命的精細化管理,在盾構機掘進過程中智能管控。

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            4、BIM效益


            經濟效益。項目施工階段碰撞檢查會結合施工方案、結構偏差及深化設計方案查找碰撞點,可以發現影響實際施工的碰撞點,避免工期的延誤等問題。在項目工程中碰撞檢查檢查出的問題并提前解決,發現項目19處碰撞、30個圖紙問題,節省工期約30天,綜合效益評估900余萬。


            社會效益。自BIM平臺指揮中心發版以來,作為項目智慧指揮中心大屏的板塊組成部分,是項目參觀觀摩活動中的展示部分之一,累計參觀人數多達2000余人次,其中在2019年8月份在項目上舉辦“中鐵十四局大盾構公司安全生產大會”、“濟南市項目經理大會”中,真切體現項目智慧化、數字化、信息化的生產管理方法,受到行業領導及業內同行的關注。依托BIM技術應用,項目斬獲多項大獎,如中國公路學會交通BIM工程創新獎二等獎、第三屆優路杯全國BIM技術應用大賽金獎等,提升企業形象。


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            5、結語

            BIM技術在隧道工程施工中的應用具有非常重要的現實意義,濟南黃河隧道項目通過集成運用BIM技術、云計算、大數據,將采集到的隧道工程施工數據上傳至平臺分析和存儲,將施工現場進行三維全真模擬,實現了隧道工程建設項目的全程管理,使得整個施工過程可視化、智慧化、科學化,提升項目管理的精細化水平,促進我國隧道工程施工項目穩步發展。

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