交通工程立交桥项目施工中B...术及信息化监控监测技术应用_张利.pdf

1工程简介本项目位于济南市历城区和动能转换先行区，起点位于历城区济华路与二环东路平交口以南约500 m，现状二环东高架第22号桥墩处，通过改建零点立交与济广高速相交，向北以高架桥形式延伸。在既有G104济南黄河公路大桥与下游新建一座黄河大桥跨越黄河，出黄河北大堤后，分出一对螺旋匝道以叶形立交形式落地接G104，主线继续向东北方向以桥梁形式延伸，止于G220平面交叉口，项目主线总长7.748 km。G104京岚线济南黄河公路大桥扩建工程（零点立交段）主要承担现状零点立交改造施工，起点桩号K1+712.979，终点桩号K2+395.979，路线全长0.683 km，呈南北走向。零点立交标段预留轨道交通土建工程，长644.6 m，包括明挖暗埋段394 m，明挖敞口段169.6 m，地上U形槽81 m。2交通工程立交桥项目施工中 BIM 技术的具体应用2.1完善 BIM 工作组织架构为保证BIM技术在本立交桥项目的实践应用效果，促进目标和计划的顺利推进，成立了LDLJ-1标段BIM创新领导小组，下设技术总控组、内业实施组、驻场实施组，各组织部门分工负责、协调合作，其中，BIM创新领导小组（施工数字化展示中心）负责具体任务的指令下达、启动某项任务的审核工作、统筹实施总体进度，并作为BIM技术应用质量的最终检验者，技术总控组负责对全过程技术方案提供指导和建议，同时，对主要实施成果进行阶段性审查把关，内业实施组负责BIM技【作者简介】张利（1982），男，山东德州人，工程师、政工师，从事交通工程公路桥梁施工研究。交通工程立交桥项目施工中 BIM 技术及信息化监控监测技术应用Application of BIM Technology and Information Monitoring Technology in theConstruction of Overpass Project of Traffic Engineering张利（山东省公路桥梁建设集团有限公司，济南 250022）ZHANG Li(Shandong Road&Bridge Construction Group Co.Ltd.,Ji nan 250022,China)【摘要】针对交通工程立交桥项目施工中 BIM 技术及信息化监控监测技术的应用进行研究，以实际工程案例为抓手，对 BIM 应用过程展开探讨，根据项目特点找准核心问题，强调应用要点，同时，利用信息化监控监测技术实现动态化管理，提高事前控制和事中控制水平。【Abstract】The paper studies the application of BIM technology and information monitoring technology in the construction of trafficengineering overpass project.It discusses the application process of BIM based on actual engineering cases.According to the characteristicsof the project,it identifies the core issues and emphasize the application points.At the same time,it uses information monitoringtechnology to achieve dynamic management and improve the level of prior control and in-process control.【关键词】交通工程；立交桥项目；施工；BIM 技术；信息化；监控监测技术【Keywords】traffic engineering;overpass project;construction;BIM technology;promotion of information technology;monitoringtechnology【中图分类号】TP399；U448.17【文献标志码】B【文章编号】1007-9467（2023）06-0147-03【DOI】10.13616/ki.gcjsysj.2023.06.045Intelligentialize and Informatization智能与信息化147Construction&DesignForProject工程建设与设计术具体应用工作，包括BIM模型的编制、检查及BIM成果的整理、汇总、提交，对所有关于BIM技术应用的方法提供指导，驻场实施组需要做好现场实施管理，对BIM实施开展指导工作，例如，三维技术交底，工程量统计等，并对施工人员进行教育培训工作，培养BIM技术运用意识和思维，提升BIM技术应用技能，负责收集、整理施工单位需求以BIM成果的现场演示，另外，还包括一些商务沟通、接洽等方面的内容。2.2确定应用对象和目标本项目互通主线桥长683 m，匝道长度9 769.5 m，其中，匝道桥总长7 652 m，济广高速改造路基段长度364.4 m，改造桥梁长度1 720.18 m，其中，拆除新建桥梁含斜拉桥1 555 m，拼宽利用80 m，直接利用80 m，以上工程内容确定为本立交桥项目施工中BIM技术主要应用对象。在确定应用对象的基础上，设立应用目标，本项目力求打造省级和国家级公路桥梁工程BIM施工阶段应用示范级项目，为企业的斜拉桥拆除施工建立一套完整的BIM技术解决方案，为企业的常规现浇桥梁施工建立一套完整的BIM技术解决方案，为施工企业建立一套完整有效的BIM管理平台，围绕这些目标开展具体工作1。2.3明确关键问题和关键技术运用BIM技术，开展施工组织设计审查，保证各项方案的科学性、合理性、可行性，比如，关于施工现场条件是否满足施工要求的问题，需要建立地质、地形、交通状况、施工阶段、施工计划、建筑物分布、地下结构管线的BIM模型，关于施工场地规模布局、设备设施的完整性、材料统计的准确性问题，需要运用BIM模型进行方案评审。现浇箱梁施工是本项目施工的重难点问题，下部结构需要完善钢模板设计，实现定型钢模施工，上部结构需要加强设计图纸校核，可以通过建立全息模型进行深化设计，提供碰撞检查报告，支架现浇施工具有一定的复杂性和危险性，利用支架BIM结构模型进行安全控制，计算放样数据，并对施工数据进行监控，保证施工过程的安全性和稳定性。除了施工技术方面的问题，施工管理也是关键所在，需要依靠BIM施工阶段管理系统，完成不同分项工作内容，在进度管理上，查询和管理不同构件的施工工序，利用BIM模型对进度计划进行预测和比对。成本管理中，可根据模型进行工程量计算和对比分析，制订施工材料采购计划及分包阶段管理方案，在动态数据管理上，实现地磅监控动态管理、施工现场动态管理、试验室动态管理，在教育培训管理上，结合BIM技术和VR技术进行安全教育、上岗操作等活动。2.4搭建 BIM 施工管理平台BIM施工综合管理平台贯穿于整个施工阶段，在明确关键问题和主要应用点的基础上，搭建BIM施工综合管理平台，平台分为进度管理、成本管理、协同管理、动态数据管理等模块。综合管理平台的有效运转离不开各种BIM模型的支持，建立全息模型，包括地质数字模型、地形地貌模型、水文水系模型、施工临时结构、预应力混凝土现浇连续箱梁以及其他施工临建，运用建模软件，按照精度要求，保证各模型能够满足使用需求。2.5BIM 技术具体应用要点2.5.1碰撞检查与数控加工钢筋工程是项目施工的重点环节，钢筋设计比较复杂，很容易出现错、漏、碰的问题，运用全息BIM结构模型的自动碰撞检查功能和排错功能，可以快速定位因设计图纸不合理、施工方案不明确而引发的一系列问题。从经过检验的BIM模型中，将钢筋数据提取出来，转换为标准的钢筋数据，并进行下料优化计算，生成可被数控机床识别的数据格式来直接进行加工。这种作业程序不依赖钢筋翻样工的人工水平，有效减小了人为因素导致的差错，同时，下料优化算法的运用大量节省了钢筋用料与废料，提高了钢筋生产效率，缩短了从设计图到真正下料的过程，将钢筋的数控加工与BIM排错工作形成一体化，提高了钢筋工程实施效率，能实现更高的经济效益2。2.5.2专项方案模拟与技术交底利用BIM虚拟建造技术能够对施工方案进行模拟演示，及时发现不合理之处，加强方案优化调整，在BIM模型的基础上，融入项目进度计划，建立4D BIM模型，开展施工过程模拟，检查是否存在空间冲突碰撞的问题，能否满足施工管理要求，如果不能满足需求，需要重新调整施工方案，然后再次进行施工过程模拟，直到确定最优方案为止。在本项目施工中，为了解决以往技术交底不彻底、不清晰、不直观等问题，改变了传统纸质内容表达的方式方法，充分利用4D虚拟动画技术，向施工人员呈现技术方案，使施工重点、难点部位以及施工过程可视化，提高重难点工艺环节交底质量，将可能出现的问题控制在事前，采用NavisWorks、Lumion等BIM软件，结合VR、AR等工具，对整个项目进行虚拟体验，有助于项目管理人员掌握整个工程的空间关系，而且在虚拟漫游过程中，施工人员能够以第一视角，及时发现潜在安全隐患，从而实现良好的质量管理和安全管理。在本项目148某道路平交口方案中，主要使用Transcad进行交通预测、Vissim进行道路微观交通模型的建立，用于模拟材料运输路线和材料运输车会车，根据仿真模拟结果，有针对性地调整施工运输方案，保证了运输作业的可靠性和稳定性。2.5.3施工过程监测数据实时分析在施工管理平台中，二次开发施工监控子系统，利用该系统实现监控数据实时查看、输入校核功能、数据对比与预警、误差分析与状态预测等诸多功能。其中，在监控数据实时查看方面，包括BIM模型信息、监控点信息、效应监测数据、理论数据、实测数据等相关内容的显示和查看；在输入校核方面，包括监控数据的完整性校核功能和在预设阶段提醒监测人员进行数据采集与录入；在数据对比与预警方面，通过BIM模型自动进行实测值与理论值的对比，并通过预先设置的预警参数提供预警功能；在误差分析与状态预测方面，当监控实测数据与仿真计算数据误差超过阈值时，采用参数识别（最小二乘法）与灰色预测理论相结合的方法进行分析控制，找出引起误差的原因，达到预测后续施工状态的目标3。3交通工程立交桥项目施工中信息化监控监测技术的应用3.1信息化管理监控（1）建设工程智慧云平台。通过云平台进行工程WBS分部分项划分、计量填报、进度填报、质检资料上传、体系资料上传、质量安全数据对接、办公自动化等信息化工作，实现质量安全、工程进度、费用数据的统一管控，建立项目工程进度过程管控体系和质量安全业务数据中心，有利于开展项目现场可视化调度和信息化管理。（2）建设管理BIM协同平台并保证网络环境通畅，通过现场监控、监测设备的数据接入及人工数据录入，与各平台单位做好数据共享。在工程建设中推行的工程质量追溯体系建设，建立数据采集分析传输系统，接入建设工程智慧云平台，确保数据实时采集及传输顺畅，主要包括工地试验室数据实时采集系统、拌和站数据实时采集系统、施工质量数据采集系统、视频智能辅助分析系统等。（3）在重点施工部位建立在线视频监控系统，如拌和站、加工场、存料区、试验室、隐蔽工程等，安装视频监控，对上述场所或关键设备进行远程视频监督，相关视频接入建设工程智慧云平台，充分分析可能存在的重大危险源，建立并使用重大危险源监控系统。在重点场所，如拌和站、钢筋厂，安装环境监测仪器和自动除尘雾炮机，检测PM10和噪声等，所采集的数据实时上传建设工程智慧云平台、地方政府环境管理部门。3.2信息化施工监测施工过程中，对6H（H为基坑开挖深度）范围内的建筑物进行变形、沉降、裂缝以及构筑物的倾斜等全方位监测，基坑施工时，监测频率为1次/d，主体结构施工时，监测频率为2 d/次，当遇到重点或特殊保护的建筑物时，需要适当提高监测频率。施工全过程中，对水土压力、坑内