蔣 劍

（上海浦東工程建設(shè)管理有限公司，上海市200210）

0 引言

我國工程建設(shè)行業(yè)從2003年起引進(jìn)BIM技術(shù)。目前對(duì)于BIM的應(yīng)用主要以設(shè)計(jì)公司為主，隨著一些新興工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工和管理越發(fā)復(fù)雜化，BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)逐漸顯現(xiàn)，政府及行業(yè)協(xié)會(huì)開始重視BIM技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值和深遠(yuǎn)意義。

BIM技術(shù)在工程領(lǐng)域的應(yīng)用可大致歸納為四類。

（1）可視化設(shè)計(jì)

根據(jù)二維設(shè)計(jì)圖紙，利用BIM相關(guān)軟件進(jìn)行可視化建模，使各設(shè)計(jì)專業(yè)、業(yè)主和施工方能夠更加直觀地理解設(shè)計(jì)方案，共同參與到方案制定過程中，分析設(shè)計(jì)方案的施工可操作性，在設(shè)計(jì)階段預(yù)先發(fā)現(xiàn)潛在問題，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)方案的全面考量（見圖1）。

圖1 BIM的可視化設(shè)計(jì)

（2）施工模擬

將BIM模型導(dǎo)入工程施工模擬軟件進(jìn)行分析，對(duì)工程項(xiàng)目的重要節(jié)點(diǎn)、施工工藝進(jìn)行全程模擬，提前發(fā)現(xiàn)施工中可能存在的問題，減少不必要的設(shè)計(jì)變更，優(yōu)化施工組織方案和資源配置。

（3）工程深化設(shè)計(jì)

基于BIM的工程深化設(shè)計(jì)是施工階段BIM應(yīng)用的重要體現(xiàn)。大型復(fù)雜工程項(xiàng)目在施工階段所反饋的信息和矛盾，需要設(shè)計(jì)方案在施工過程中不斷跟進(jìn)，BIM具有設(shè)計(jì)信息集成化和全程化的優(yōu)勢(shì)，方便設(shè)計(jì)方和施工方在工程推進(jìn)過程中進(jìn)行信息的交流，有利于對(duì)方案進(jìn)行調(diào)整、細(xì)化和完善。

（4）項(xiàng)目管理

將BIM設(shè)計(jì)模型關(guān)聯(lián)施工現(xiàn)場模型和施工進(jìn)度模型，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案與施工資源、施工組織、質(zhì)量把控、安全生產(chǎn)等相關(guān)信息一體化集成，基于BIM技術(shù)，對(duì)施工進(jìn)度、人力、材料、設(shè)備、成本、安全、質(zhì)量、組織進(jìn)行全方位全過程的信息共享和可視化管理。

目前，國內(nèi)對(duì)于BIM的應(yīng)用主要處在可視化設(shè)計(jì)階段，后期的應(yīng)用依賴于個(gè)別大型復(fù)雜項(xiàng)目和一些業(yè)主的特殊需求，市場和行業(yè)尚缺乏對(duì)BIM應(yīng)用的規(guī)范化模式和標(biāo)準(zhǔn)。

1 項(xiàng)目概況

龍東大道位于上海市浦東新區(qū)，是城市內(nèi)環(huán)線的東西向切線，向東依次與中環(huán)、外環(huán)及G1501相交，全長約14.4km?，F(xiàn)狀道路于1996年竣工通車，規(guī)劃紅線60m寬，兩側(cè)各15m綠化帶，綠線寬度90m。路段現(xiàn)狀按紅線50m寬度實(shí)施，為六快二慢斷面（見圖2）。目前羅山路-申江路為水泥混凝土路面，申江路-G1501后改造為瀝青路面?，F(xiàn)狀道路客貨混行、過境交通與到發(fā)交通混行，交通組織較為混亂。

圖2 龍東大道現(xiàn)狀及現(xiàn)狀斷面（單位：m）

龍東大道快速化改造工程西起內(nèi)環(huán)線張江立交以東，向東與郊環(huán)G1501立交相接。高架主線全互通立交2個(gè)，上下匝道7對(duì)，地面道路交叉口21個(gè)（見圖3）。工程路線全長13.85km。工程設(shè)計(jì)內(nèi)容包括道路、橋梁、排水、交通工程等。估算總投資金額約96億元。

圖3 龍東大道區(qū)位圖

作為一條城市道路，受兩側(cè)城市用地開發(fā)、市政管線以及城市交通等因素的影響，會(huì)對(duì)其改造工程產(chǎn)生諸多制約。龍東大道快速化改造工程無論在其方案設(shè)計(jì)階段還是施工實(shí)施階段都遇到重重挑戰(zhàn)。

（1）研究周期長，建設(shè)參與方多

龍東大道快速化改造項(xiàng)目早在2005年就已開始方案研究，起初作為機(jī)場北通道與華夏路進(jìn)行比選，至2017年6月總體工程方案基本穩(wěn)定經(jīng)歷了十余年時(shí)間。期間牽涉的專業(yè)、部門和方案歷經(jīng)多年的累積，內(nèi)容繁復(fù)冗雜，部門與部門、專業(yè)與專業(yè)、老方案與新方案之間的交接阻力大，給工程推進(jìn)工作帶來了巨大的阻力。

（2）沿線管線情況復(fù)雜

龍東大道沿線管線情況較為復(fù)雜，其中影響最大的污水南干線是制約工程方案設(shè)計(jì)和施工的最大障礙。

污水南干線走向大體與龍東大道平行，由于其線位成型早于現(xiàn)狀龍東大道竣工，因此該污水干管在龍東大道路面下方并無固定空間位置，而是在中心線兩側(cè)擺動(dòng)，在張江立交-科苑路、唐陸路-凌空路等路段偏離中心線超過5m。不規(guī)則的管道線位使得龍東大道改造工程難度大大加深。

（3）施工期間交通組織難度大

現(xiàn)狀龍東大道交通流量大，改建工程沿線兩處互通立交、7對(duì)上下匝道和21處平面交叉口使得龍東大道交通狀況復(fù)雜異常。簡單的“借一還一”和翻交施工難以同時(shí)保障多專業(yè)施工和城市交通的有序運(yùn)行。

傳統(tǒng)項(xiàng)目管理和運(yùn)作方式在遇到此類戰(zhàn)線長、體量大、工期緊、方案復(fù)雜、影響范圍廣的工程項(xiàng)目時(shí)面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，因此亟需一種能夠貫穿工程項(xiàng)目全壽命周期的工程設(shè)計(jì)、建造、管理、運(yùn)營手段進(jìn)行項(xiàng)目全程把控和頂層設(shè)計(jì)。

2 BIM技術(shù)構(gòu)架

龍東大道的BIM技術(shù)應(yīng)用由建設(shè)單位主導(dǎo)，由總體咨詢單位制定BIM技術(shù)實(shí)施路線，由工程項(xiàng)目部監(jiān)管落實(shí)執(zhí)行情況，各參與方協(xié)同應(yīng)用，在完善的管理模式下發(fā)揮BIM技術(shù)的最大效益和價(jià)值。

項(xiàng)目開始前，建設(shè)單位項(xiàng)目負(fù)責(zé)人或總體咨詢單位做項(xiàng)目總體策劃。BIM技術(shù)構(gòu)架見圖4。

圖4 總體策劃流程圖

3 BIM建模

工程開始后建模單位依據(jù)建管公司建模標(biāo)準(zhǔn)制定項(xiàng)目建模規(guī)則，并提交BIM模型，最終由建設(shè)單位或總體咨詢單位對(duì)模型進(jìn)行審核（見圖5）。

BIM模型應(yīng)用點(diǎn)成果將由應(yīng)用單位提交建設(shè)單位或總體咨詢單位審核（見圖6）。

為保障BIM成果真正服務(wù)于工程施工和管理的全過程，利用BIM成果建立集成化的管理平臺(tái)（見圖7）。

圖5 提交審核流程圖

圖6 BIM模型應(yīng)用點(diǎn)成果提交審核流程圖

圖7 施工試試BIM管理平臺(tái)成果審核流程圖

4 BIM應(yīng)用

龍東大道在方案設(shè)計(jì)階段的BIM應(yīng)用主要是利用BIM技術(shù)對(duì)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行數(shù)字化仿真模擬表達(dá)以及對(duì)其可行性進(jìn)行驗(yàn)證，對(duì)下一步深化工作進(jìn)行推導(dǎo)和方案細(xì)化。

4.1 規(guī)劃與場地分析

場地分析的主要目的是通過數(shù)據(jù)采集與軟件處理，還原工程場地與周邊環(huán)境、地形與地貌、地下即有設(shè)施等現(xiàn)狀。同時(shí)將規(guī)劃控制線位，以及工程范圍內(nèi)的規(guī)劃預(yù)留設(shè)施與現(xiàn)狀集成，生成反映真實(shí)的三維底模。通過分析工程邊界條件，更全面地輔助決策。

龍東大道快速化工程在該階段實(shí)現(xiàn)了對(duì)場地坐標(biāo)信息、各類控制線（用地紅線、道路紅線、建筑控制線）、原始地形表面、場地初步豎向方案、場地道路、場地范圍內(nèi)既有管網(wǎng)、場地周邊主干道路、場地周邊主管網(wǎng)、三維地質(zhì)等邊界條件信息全方位的掌控和分析。

4.2 管線保護(hù)與搬遷

基于各專業(yè)模型，應(yīng)用BIM三維可視化技術(shù)檢查設(shè)計(jì)階段的管線碰撞，完成項(xiàng)目范圍內(nèi)各種管線布設(shè)與主體結(jié)構(gòu)平面置和豎向高程相協(xié)調(diào)的三維協(xié)同設(shè)計(jì)工作，避免管線碰撞及空間沖突，同時(shí)綜合協(xié)同各專業(yè)空間布局合理性，指導(dǎo)管線搬遷與實(shí)施（見圖8）。

圖8 可視化的管線布置方案

位于龍東大道下方的污水南干線以及其他現(xiàn)狀市政管線的存在，是制約快速化高架建造的主要因素之一。依托BIM技術(shù)構(gòu)建的現(xiàn)狀管線模型，能夠清晰得表達(dá)管線管位、標(biāo)高，管井及構(gòu)筑物位置、尺寸與標(biāo)高信息，直觀體現(xiàn)管線搬遷與保護(hù)方案，并能夠在模型中區(qū)分保留與廢除管線，建立臨時(shí)搬遷管線模型，為其他專業(yè)設(shè)計(jì)與施工帶來極大便利。

4.3 施工期間交通組織

基于設(shè)計(jì)模型，分階段模擬并優(yōu)化管線搬遷、主體結(jié)構(gòu)施工過程中的和交通組織方案。通過梳理不同階段交通導(dǎo)改情況，創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的翻交模型，頻清晰表達(dá)交通組織方案，反映各施工階段存在的重點(diǎn)難點(diǎn)，檢查并優(yōu)化方案，輔助重大節(jié)點(diǎn)工程籌劃，對(duì)工期與費(fèi)用預(yù)估，加速交通方案評(píng)審均有益處（見圖9）。

圖9 統(tǒng)籌管理施工期間交通組織方案

4.4 智慧管理平臺(tái)搭建與應(yīng)用

龍東大道快速化改造工程基于BIM成果，依托模型及相關(guān)數(shù)據(jù)庫，搭建智慧化項(xiàng)目管理平臺(tái)（見圖10）。智慧管理平臺(tái)全方位提高了前期決策質(zhì)量，使施工管理過程全面數(shù)字化，保障了工程進(jìn)度、質(zhì)量、安全等方面的全面把控。

（1）實(shí)用性

圖10 龍東大道項(xiàng)目智慧管理需求

平臺(tái)在設(shè)計(jì)時(shí)，盡可能使錄入數(shù)據(jù)、上傳報(bào)表等的標(biāo)準(zhǔn)格式與用戶原有工作習(xí)慣貼近，以減少格式轉(zhuǎn)換的工作量；線上審批流程最大程度優(yōu)化，且與線下流程不沖突、不重復(fù)；加強(qiáng)信息平臺(tái)的協(xié)同性，使各單位通過平臺(tái)做到協(xié)同辦公以提高工作效率和工作質(zhì)量；系統(tǒng)后臺(tái)具有一定的運(yùn)算、分析、分類等處理功能，并可以自動(dòng)生成一些報(bào)告、圖表等。另外，平臺(tái)系統(tǒng)人機(jī)交互界面應(yīng)設(shè)計(jì)友好。

（2）穩(wěn)定性

項(xiàng)目信息量大并且連續(xù)產(chǎn)生、分布零散且覆蓋面廣，同時(shí)需要及時(shí)更新，所以確保平臺(tái)信息能夠持續(xù)同步，系統(tǒng)穩(wěn)定就顯得格外重要。只有平臺(tái)能夠長期正常、穩(wěn)定、不間斷地運(yùn)行才能滿足項(xiàng)目信息化建設(shè)需要。

（3）安全性

數(shù)據(jù)的傳輸、存儲(chǔ)以及信息共享過程中，如果其安全性無法保障，將會(huì)給項(xiàng)目及各參建單位帶來巨大損失。尤其是在當(dāng)下互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)化辦公對(duì)于系統(tǒng)、信息、數(shù)據(jù)的安全性要求更高。所以應(yīng)建立多道設(shè)防的安全保護(hù)體系，以保證平臺(tái)系統(tǒng)免遭攻擊、使平臺(tái)信息及數(shù)據(jù)的可靠性和安全性有所保障，另外還應(yīng)及時(shí)做好數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)處理工作。

（4）兼容性

在BIM實(shí)施過程中，對(duì)不同的BIM模型軟件格式管理是數(shù)據(jù)集成的重點(diǎn)與難點(diǎn)。BIM信息管理平臺(tái)應(yīng)能夠與多種主流設(shè)計(jì)軟件對(duì)接，能夠適應(yīng)多源數(shù)據(jù)模型導(dǎo)入。

（5）擴(kuò)展性

隨著項(xiàng)目建設(shè)不斷推進(jìn)，新的管理問題也會(huì)隨之出現(xiàn)，而新問題的出現(xiàn)會(huì)帶來新的平臺(tái)功能需求。同時(shí)，平臺(tái)系統(tǒng)也會(huì)因現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷革新需要優(yōu)化升級(jí)。所以平臺(tái)開發(fā)也是一個(gè)系統(tǒng)持續(xù)完善、功能不斷擴(kuò)充的過程。為滿足項(xiàng)目建設(shè)階段的用戶需求，平臺(tái)搭建時(shí)就應(yīng)充分考慮其擴(kuò)展性與開放性，以滿足系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大、功能增加的需要，做好后期軟件集成的數(shù)據(jù)接口預(yù)留準(zhǔn)備。

同時(shí)，龍東大道快速化改造工程建立的基于BIM的預(yù)制拼裝構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件庫，為后續(xù)工程積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

5 結(jié) 論

龍東大道快速化改造工程中對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用也暴露出一些矛盾與不足。首先，各專業(yè)或部門應(yīng)提高工程人員對(duì)BIM軟件應(yīng)用的能力和積極性，在不同階段保障BIM正向設(shè)計(jì)質(zhì)量、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和共享效率以及BIM成果的充分利用；第二，應(yīng)提高BIM在工程項(xiàng)目全壽命周期內(nèi)的主導(dǎo)地位，切忌為了實(shí)現(xiàn)指標(biāo)而使用新技術(shù)，實(shí)則沿用老手段。上述兩點(diǎn)應(yīng)在今后的工程中加以改進(jìn)，以充分發(fā)揮BIM技術(shù)優(yōu)勢(shì)，提高工程質(zhì)量和效率。