基于BIM技术的城市轨道交通项目施工监测与管理研究

基于BIM技术的城市轨道交通项目施工监测与管理研究摘要：在轨道交通工程建设中应用BIM技术，可建立三维、动态、实时、可视化的管理系统。结合上海轨道交通12号线嘉善路站至汉中路站的区间隧道施工，详细介绍和分析了基于BIM技术的项目施工监测与管理过程。BIM技术的应用实现了施工过程的精细化、信息化管理，有效提高了施工的管理水平和管理效率，体现了BIM技术在轨道交通项目过程管理中的应用价值和发展前景。关键词：轨道交通BIM技术施工监测管理可视化目前，国内城市轨道交通工程建设正处于蓬勃发展阶段，通过加强工程管理，抓好工程施工质量、进度、成本控制等已成为建筑工程领域的当务之急。城市轨道交通工程建设面临复杂的地质条件，建设规模大、周期长，专业多、参建单位多[1]，具有施工空间小、环境复杂、工期短、工法多、难度高、数据和信息处理的工作量大等特点。由于国内轨道交通建设发展时间相对较短，建设经验相对缺乏，无论是设计水平、施工能力还是管理经验都与目前的发展规模和发展速度不相匹配。特别是在施工阶段，由于安全管理尚无全部到位，一些安全隐患容易导致不良的社会影响和人员财产损失[2]。因而，如何在施工阶段保障项目的施工质量与安全，一直是工程界所关注的重点问题。我国现阶段的施工管理主要依托于设计图纸和相关的纸质文档。这种静态平面资料不能与现实中的三维动态工况进行实时匹配，不利于轨道交通各参建单位的有效沟通、方案调整和对施工质量、安全、施工进度、施工成本的准确分析及掌控。1BIM技术在城市轨道交通施工监测与管理中的优势分析1.1保障施工质量与安全施工质量与安全是城市轨道交通工程项目的重要基础。采用BIM技术建立虚拟的3D城市轨道交通模型，将轨道交通工程建设所有信息数据均包含其中。通过BIM模型展示，一方面可以使得各参建单位更加直观、清楚地理解设计意图，排查施工重难点及风险源，通过各方协同工作，采取针对性措施，保障工程施工的质量与安全；另一方面通过BIM技术的应用，使各参建方对施工过程中存在的相关问题和情况进行直观了解，通过施工方案、施工模拟与现场实时监测相关联，可以及时调整施工方案，降低施工实际与设计之间的偏差，确保施工质量与施工安全。1.2优化施工进度在BIM技术建立的虚拟3D城市轨道交通模型的基础上，进一步增加施工进度及相关数据形成的多维技术，将BIM模型与施工进度相连接，形成多维信息化的模型。一方面基于信息化模型，将虚拟进度与实际工程进度进行对比，可以检查施工工序、施工进度的科学性与合理性，利用信息化模型调整局部进度计划，实现施工场地的优化配置以及施工进度的合理控制与优化；另一方面，基于BIM建立的工程模型，可以利用软件实现碰撞点位置的自动检测，获取设计阶段不易发现的设计缺陷和漏洞，对存在碰撞的交叉点和不合理设计及时进行调整和修改，避免因返工导致的工期延误，从而优化施工进度。1.3控制施工成本1）有助于合理确认分包工程量。2）为业主提供准确的采购计划和资金使用计划，提高预算精度。3）进行动态的资金和资源管理。4）对进度款进行准确高效的支付管理。基于BIM技术建立的信息化模型可以直观、快速、标准地完成项目总预算，合理控制施工成本。2基于BIM技术的施工监测与分析应用2.1工程应用案例上海轨道交通12号线嘉善路站至汉中路站（4个车站3个区间）长约4km,沿线穿越了市中心的陕西南路、南京西路等地段，地面建筑和地下管道环境非常复杂。在地下隧道施工过程中,稍有不慎将造成不可挽回的社会影响和经济损失。为此,针对项目施工过程中容易出现的质量安全问题,利用BIM技术搭建基于轨道交通项目的施工可视化三维管理平台,实现了项目施工阶段的全方位管控。2.2基于BIM技术的施工监测平台功能

整个平台采用WebGIS软件进行应用开发，用户通过Web登陆系统平台选择各类应用，并可根据用户级别设置访问权限、动态信息上传权限和平台维护管理权限。平台的组织架构如图1所示。摸型数据B二施匚信息~n會理系统信息采第/传输图1组织架构设计图2.2.1三维浏览功能施工监测平台将12号线嘉善路站至汉中路站区间的BIM模型、周边地质环境模型以及临近建筑模型进行了整合，相关人员可以直接在平台中对项目周边、地下地上情况进行浏览；在平台中根据用户浏览和使用需求，可以设定多个定位点，以便在使用平台的时候对上述区域每个站点进行快速切换定位，并根据设定的浏览轨迹对平台模型进行漫游；为了让平台的用户能准确掌握模型的空间位置信息，在平台中还设定了空间量测功能，包括：距离量测、面积量测、角度量测等；为了方便用户在查看三维视角的同时查看二维相关情况，特意增设了二维三维联动视角功能，用户可以根据使用需要查看相关联的CAD图纸，如总体平面图、纵断面图等（见图2）3.ggg随的息二维显乐模璽J$沏】2：｝]门110~1[__班y[冷\afdOKHIi^»團Z平台三维漫游團2.2.2静态数据查询功能施工监测平台将12号线区间隧道盾构管片的基本信息及周边环境信息进行集成，用户可以通过对选中的BIM模型属性进行查询，了解和检索盾构区间信息（环号、平面偏差、高程偏差、切口平面偏差、切口高程偏差、盾尾平面偏差、盾尾高程偏差、盾构长度、施工时间）、管片结构属性（封顶块、拱底块、2个标准块、2个邻接块）地下管线信息（电力管线、上水管线、煤气管线、电信管线、雨污管线等）、地下构筑物信息（围护结构、桩底标高、工程柱、桩基距离隧道最小水平净距）、地层信息等，并基于这些信息开展施工状态仿真和监测工作，为后期运营维护做好充分的信息储备；同时也可为相关人员开放信息编辑的权限，实现信息的实时更新。3.2.2.3隧道监测数据管理功能项目施工过程中，区间隧道收敛变形、地层损失率以及隧道沉降等始终是重点关注的数据。平台将各个监测报表收集上传且与相关的模型构件进行挂接，并对一些监测点进行定位，使得管理人员能够随时通过平台查看关注的重点位置监测数据，大大提高了管理人员的工作效率。此外，平台还在监测数据变化的同时设置了相应的警戒值，当监测数据将抵达阈值时，平台直接向相关人员推送报警消息和邮件，提醒进行处理，由此提升了施工的安全性。2.2.4施工进度管理平台根据施工单位拟定分解的WBS施工进度计划与模型进行关联绑定，同时基于现场移动端录入的相关数据信息实现实际进度与计划进度的对比掌控，从而让管理人员更加充分地掌握整个项目的实施进度，及时调整施工计划，合理安排施工进程。2.2.5移动端信息录入、查询与管理平台还利用移动互联技术开发了移动端，方便现场工程人员填报施工相关信息以及查阅平台后台所提供的各类信息支持，如轻量化的模型浏览，工程图纸、规范、文档报告等的实时查看，并能通过移动端查看工程的实际进度以及与计划进度的差异。此外，监理人员在监理过程中还可利用手机端对现场的情况进行记录，对发现的安全、质量问题拍照、上传，并将相应的问题与模型进行关联绑定通知相关人员进行整改，从而实现对施工质量的管理，大大提升了项目质量管理的效率。3结语该平台基于BIM技术，将BIM模型与各类施工动、静态数据关联起来，建立了三维、动态、实时、可视化的管理系统。通过该平台，项目各参与方都能直观、清晰地看到该项目过程的整体或局部、动态或静态、历史的或现实的以及将来的真实场景，提出自己的意见和要求，并可进行各类信息查询；同时，管理者可在最短的时间内获得最新、最准确的信息，以便对未来事件做出快速判断并采取相应对策。根据准确的大数据平台也能自动进行分析，得