BIM智慧平台打造大型基建项目数字化价值链条

李粒萍　马啸雨　范坤坤　金杨硕

摘要：本文依据于实际项目特点，以信息化手段为支撑，整合BIM智慧平台，围绕大型基建项目全生命周期构建项目级智慧管理平台，对BIM应用新型项目管理模式进行更新、改造和升级，以期形成大型基建项目BIM应用实施的核心引擎—数字化价值链条，以进行仿真优化和决策分析，全面渗透和融合项目管理价值，实现BIM驱动智慧建造。

Abstract： This article is based on the characteristics of actual projects， supported by information technology， integrating BIM smart platform， building a project-level smart management platform around the full life cycle of large-scale infrastructure projects， and updating， transforming and upgrading BIM application of new project management models with a view of forming the core engine of large-scale infrastructure project BIM application implementation： digital value chain， for simulation optimization and decision analysis， comprehensive penetration and integration of project management value， to achieve BIM-driven smart construction.

关键词：Bentley软件;智慧管理平台;BIM;大型基建项目;数字化价值链条

Key words： Bentley software;intelligent management platform;BIM;large-scale infrastructure projects;digital value chain

中图分类号：TU17                                         文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）14-0118-03

0  引言

我国现阶段倡导的“一带一路”战略总纲领，在加强我国与亚欧非及世界各国互利合作的同时，扩大了基础设施建设项目市场。“一带一路”经济区开放后，我国基础设施建设项目已突破3000个[1]。面对飞速增长的市场需求，大型基建项目的发展呈现出建设规模大、建造技术复杂、新材料应用频繁等特点，对规划设计、决策支持、施工建造、运行维护等阶段的人员、设备、物料、环境等管理工作提出了新的挑战，传统项目管理模式信息集成程度较低，信息共享程度难以满足对大型基建项目的动态监管的现实需求。

建筑信息模型（Building  Information  Modeling，以下简称BIM）作为一种新兴的信息化协同技术，具有可视化、模块化、协同化、一体化等特点，可以较为全面的解决在大型基础设施项目建设过程中出现的项目管理问题[2]。随着BIM技术的推广应用，在工程项目实施过程中的应用也从较为单一的应用逐渐向全生命周期应用覆盖。全生命周期的BIM技术应用使得项目参与方在同一平台可以实现从勘察阶段到运营阶段的集成化管理，满足工程项目各方高效的信息传递与数据交互的需求[3]。在目前BIM技术应用于大型基建项目仍处于单个应用，未具有成熟的全过程BIM应用解决方案，数字化价值链条还未形成。

Bentley公司一直致力于提升设计、施工与设施营运效率，其BIM核心业务是满足负责建造和管理全球基础设施，包括公路、桥梁、机场、摩天大楼、工业厂房和电厂以及公用事业网络等领域的信息化建造需求。Bentley平台基于工程项目信息管理及协同工作平台进行构架，可进行测绘资料采集及处理、地质专业、道路桥隧专业、城建专业/其他专业建模、碰撞检查及校审、资产运维，覆盖大型基建项目全过程BIM应用实施需求。本文基于实际项目，以信息化手段为支撑，整合Bentley平台，围绕大型基建项目全生命周期构建项目级智慧管理平台，对BIM应用新型项目管理模式进行更新、改造和升级，以期形成大型基建项目BIM应用实施的核心引擎——数字化价值链条，以进行仿真优化和决策分析，全面渗透和融合项目管理价值，实现BIM驱动智慧建造。

1  Bentley智慧管理平台

项目全过程BIM应用和实施侧重于选用Bentley软件平台搭建工程项目智慧管理平台，实现图形平台、数据格式、软件架构的统一，如图1所示。其中MicroStation、Open Bridge Modeler、Geo Pak、Power Civil、Context Capture、Pro structures作為整个项目三维模型搭建的基础平台，包括钢管桩、栈桥、主体及附属构件，承载项目数据信息;SACS、Moses对项目承重构件进行内部和外部受力的分析;Lumen RT、Navigator整合项目模型，进行冲突检测、施工进度模拟、动画制作以及移动端查阅项目模型;ProjectWise作为协同管理平台，对接模型和进行项目管理工作。

除此之外，项目还为实现智慧施工结合动感监测、GPS定位、GIS系统等一类互联网技术以及协同工作平台，形成海上项目大场景智慧化施工监测及管理体系，实现施工数字化、信息化、一体化的智慧管理，以规避海上作业风险，辅助施工方精准施工，确保工程安全质量。

2  BIM应用实施

BIM应用实施包含项目建设全过程，本文列举几项具有鲜明特色应用作为实例验证，包括以三维模型的建立，钢管桩精准施工，钢筋冲突检查与优化等结合Bentley技术进行的从设计到施工阶段的模型深化、准确表达施工信息，使得项目构件粒度达施工级别，并通过模型反映施工方案，深度探索各阶段建筑信息化的关键价值。与此同时，基于项目特殊实施要求，将BIM技术与新兴信息技术进行整合，开拓BIM应用新价值，完善现有数字化建筑价值链条，包括海上船舶人员定位和施工全线视频监控。

2.1 三维信息模型

三维信息模型的建立是BIM应用开展前期阶段的主要内容之一，本项目三维信息模型建立工作内容主要包括项目线路总体设计、上部结构、下部结构、桥面系、绿化景观、机电系统的BIM模型，并最终建立项目标准Cell库，三维信息模型的正确建立是施工过程中BIM应用顺利实施的先决条件以及重要保障。通过Bentley MicroStation、Open Bridge Modeler、Geo Pak、Power Civil、Context Capture、Pro structures建立项目基础模型、参数模型、分析模型、实景模型，形成项目虚实结合模型数据集合，并集成于智慧管理平臺中，以进行后期建设项目监管应用。（图2）

2.2 钢管桩精准施工

本项目具有我国目前打设最长钢管桩的记录，且因海上施工作业技术难度大，对于钢管桩的施工质量要求高，拔桩返工成本高昂。因此基于海底钻孔勘测数据以及海床高程数据建立海底地质模型，将地质模型与具有精确坐标信息的结构模型整合，获取各钢管桩所在位置的地质土质分层情况，分析不同断层地质对钢管桩打设插入的变化反馈，根据各桩之间受土层挤压发生位移的可能性大小，优先安排插打受影响较小桩，尽可能保证每根钢管桩的打设插入角度的精准并模拟钢管桩插打施工。并通过实时获取钢管桩坐标位置与模型坐标进行核对，确定结果信息和匹配模型坐标，若误差大于合理数值进行预警提醒，以实现钢管桩精准施工，避免钢管桩插打返工。（图3）

2.3 钢筋冲突检查与优化

利用Navigator检测钢筋与钢管桩及钢套箱是否含有冲突，以及整合设计图纸与施工流程中的空间冲突。针对冲突点进行分析，汇总整理钢筋与钢管桩及钢套箱的合理冲突点，在施工前预先查找问题，对关键节点以及不合理之处进行优化调整，减少返工与施工浪费。选用Lumen RT模拟冲突解决方案，通过优化钢筋排布方案提升钢筋笼吊装成功率，可以大幅降低人员安全风险，提高施工效率，节约海上作业时间，尤其在交叉施工海域，可以大幅优化海上施工组织管理。

2.4 海上船舶人员定位

项目施工作业区域在海上，交通运输工具也多采用船舶，海上环境极其恶劣，施工人员进行海上作业，人身安全风险极高，为保障施工人员安全，使用海上船舶人员定位系统。在船边缘或者特定功能区指定位置处设置触发装置，船上人员佩戴感应装置，靠近触发装置时，可以自动感知;通过平台电子地图，可实现施工船的可视化人员定位，实时获取施工船上的人员分布情况及位置信息;对人员坠落，进入危险区域进行报警，在智慧管理平台上查看报警动态及人员分布。（图5）

2.5 施工全线视频监控

本项目海上作业区域广阔，施工作业线长，施工组织困难，无法实现项目施工全过程监管，降低了对项目整体的管控度。基于此，采用无线信号塔与360°高清摄像头获取海上施工实时监控画面，整合GIS技术，建立施工区域地理信息模型，导入项目整体BIM模型，通过模拟不同监控视角，选择信号塔与监控探头最佳布置方案，融合物联网技术将监控画面实时传递至智慧大屏，实现项目部对海上施工全线的远程监控，保障项目顺利实施。（图6）

3  大型基建项目数字化价值链条

大型基础设施建设项目是一个集合多专业、多组织、多流程的系统工程，在项目管理过程中具有难以实现组织协调以及有效信息共享的特点。本文通过将BIM技术与Bentley平台相结合，建立基于大型基建项目的智慧管理平台，以一种新型管理模式辅助项目实施人员进行项目管理工作，有利于各参与方节约资金成本和时间成本，实现效益全方面获取。

基于BIM+Bentley技术搭建的智慧管理平台是三维空间模型和动态信息的数字化集成，在三维可视化环境中提供动态信息交互，实现跨组织信息共享，避免建设、运营管理过程中信息化建设的重复进行，真正实现一体化管理。此平台可应用于大型基建项目的整个生命周期，可实现方案模拟、设计建模、漫游巡航、施工交底、竣工模型、运维模型等可视化应用，性能分析、冲突与优化、方案优化、施工交底、应急避险模拟、空间管理等仿真优化应用，以及投资分析、估算、预算、概算、4D、5D管理、竣工结算、资产管理等投资管控应用。

4  结论

BIM技术作为一种新技术和新的管理理念，与符合基础设施建设项目应用特征的Bentley平台在某工程项目实施过程中，发挥了其在安全、环境、质量、效率、进度、成本六大方面的优势和特征。在三维模型的建立、钢管桩精准施工、钢筋冲突检查与优化、海上船舶人员定位以及施工全线视频监控等方面取得了一定成果，实现了绿色施工、降低返工率、提高工作效率、节约成本等项目目标。

参考文献：

[1]李淑静，贾吉明，王秀丽.“一带一路”背景下我国对外工程承包企业“走出去”研究[J].现代管理科学，2015（7）：15-17.

[2]李粒萍.BIM技术对促进工业项目管理绩效的评价及改善研究[D].天津：天津理工大学，2018.

[3]钟炜，李粒萍. BIM工程项目管理绩效评价指标体系研究[J].价值工程，2018（2）：40-43.