BIM技术让公路地下工程交通基础设施应用更深入

文

项目团队结合地下工程建设具有体量大、投资高、周期长的特点，针对施工和运维管理协同需求，展开了“基于协同工作模式的地下综合管廊和隧道BIM技术应用”深入研究。其研究成果获2019年度首届中国公路学会“交通BIM工程创新奖”一等奖。

项目：深入研究全寿命周期BIM协同工作模式

为探索公路地下工程交通基础设施基于BIM技术深度应用方法，形成基于BIM技术的有效协同管理，项目从设计专业协同、施工管理协同、运维数据协同三个阶段的关键协同问题出发，针对交通行业全寿命周期BIM协同工作模式展开深入研究，并在以地下综合管廊、隧道为代表的多项地下工程中展开落地验证。

其中，在设计专业协同领域，创新提出“MS+OBM”复杂管廊高效翻模方法；分模块建立多格式、多专业数据，轻量化整合子模型空间关系，提高设计效率；基于三维碰撞动、静态检查，发现专业间图纸问题，验证机械运输路径合理性、设备安装可行性。在施工管理协同领域，完成了多种三维方案施工交底，辅助理解设计意图；结合地下施工特点，优化场地布设方案，创建平安工地；实现施工要素与模型联动，综合提升质量、安全、进度、成本的管理水平。

在运维数据协同领域，统一了规范信息模型的创建、使用和管理要求，构件绑定唯一编码，使历史施工数据平滑移交至运维单位。

其研发的“BIM+GIS”智慧运维平台，融合多源模型数据，实现BIM模型与业务管理平台挂接。该平台包括多项管养与监控子模块，发布和跟踪各专业养护信息，形成了一套全寿命周期BIM协同工作模式，实现了基于BIM的模型构建方法创新、施工协同管理体系创新、自主产权运维平台研发及行业推广应用。

截至目前，该项目已在苏州市城北路综合管廊、国道312线苏州东段改扩建工程园区段阳澄湖隧道和苏州南湖路快速路东延工程尹山湖隧道得到了全面应用，累计经济效益约530万元，成功解决地下工程复杂机电专业间的碰撞问题，避免因碰撞而导致逃生通道拥堵，有效保证公共设施的安全。有效优化场地布置工作，创建平安工地，最大化减少地下工程施工对周围交通和环境的影响，产生了显著的经济、社会和环境效益，对推动我国地下工程施工行业体质增效和转型升级具有重大意义。

成果：三方面创新技术详解

“基于协同工作模式的地下综合管廊和隧道BIM技术应用”项目的研究成果，有效提高了设计过程中地下工程的舱室结构和带状机电构件的建模效率，并通过多专业协同的三维可视化碰撞检查，大大提高了图纸会审的实效性，增强了施工过程与BIM子模型关联，实现了成本变更自动统计、工期进度预估，提升了地下工程施工的信息化和智能化水平。其中，主要创新成果包含以下几方面。

完成了专业协同方法设计

高级建模方法：采用“ABD+MS”建立异形节点和标准段，成功克服了综合管廊长距离、复杂结构的拼装定位问题；采用“MS+OBM”建立机电构件单元库，解决了地下工程多专业、大体量的机电构件建模效率低的问题。

多专业碰撞检查：基于Bentley的参考功能集合主体结构、供电照明等多专业模型，发现了上万处主体结构内部钢筋、桥架、防火门开启碰撞等。

实景模型辅助迁改：通过BIM模型与实景模型融合，进行了阳澄湖隧道9期交通组织的方案论证，保证地下开挖期间地面道路的交通畅通；3期地下管线迁改模拟，保证施工顺利进行。

华海公司承建的苏州地铁2号线获得国家绿色施工及节能减排达标竞赛优胜工程金奖

完成了施工管理协同方法设计

质量管理：通过三维动画视频、轻量化移动端模型、VR互动体验方式进行开挖、围护、顶管等工序协同交底；采用激光仪对顶管机姿态（轴线、水平、扭转）进行实时监测，控制实际顶进路线与BIM设计路线偏差，保证施工质量。

安全管理：基于施工场地和周边环境，完成施工现场总平面布置，根据施工现场状态模拟大型施工车辆运输路径，保证现场的秩序和安全。

进度管理：通过BIM技术进行工程进度模拟和跟踪，帮助项目进度的三维可视化管理。

成本管理：将项目造价与BIM子模型挂接，自动统计用料量，帮助实现项目成本的三维可视化管理。

完成了运维管理协同方法设计

建立建模标准：在项目前期建立建模标准，对每一榀构件的类型、位置和编码等BIM建模信息，以及项目施工模拟、进度管理、竣工验收等建筑信息模型的创建、使用和管理要求方面进行统一规范要求。

系统信息集成：结合B e nt ley和S up erM ap开发“BIM+GIS”智慧运维平台，融合BIM模型、项目实景模型、GIS地图进行模型数据，并将业务信息与BIM模型挂接。

项目主体管养模块：综合显示项目主体管养信息，对隧道主体结构、路面、排水设施的定期养护任务发布与结果跟踪，帮助项目主体运维进行可视化运维管理。

项目设备管养模块：综合显示项目设备管养信息，隧道设备日常巡检表、定期养护计划表的电子化分发、上传与信息统计，帮助项目管理人员对项目设备运维进行可视化运维管理。

项目监控检测管养模块：综合显示隧道监控检测管养信息，帮助项目管理人员对隧道内、外部监控信息及力学、安全等多源检测设备的实时检测信息进行可视化运维管理。

公司：四方面取得多项科技创新成果

华海公司承建的无锡地铁2号线轨道工程01标荣获2013年度第三批江苏省建筑施工文明工地

“基于协同工作模式的地下综合管廊和隧道BIM技术应用”项目的第一完成单位——中铁上海工程局集团华海工程有限公司（简称“华海公司”），是以轨道交通工程施工为主的大型综合性施工企业，并在轨道工程施工、地下车站施工、盾构区间施工、高架区间施工等方面，取得了多项科技创新成果。

轨道工程施工

华海公司是国内第一家从事城市轨道工程施工、钢轨焊接及无缝线路施工的企业。作为市政总承包一级，华海公司具备国内所有道床形式的施工能力，以及同时开工建设5条轨道线路的施工能力，创造了作业面日进度200米，项目月进度12公里的纪录。

截至目前，华海公司承建了上海、广东广州、江苏南京、浙江宁波、江苏苏州、江苏无锡、天津、辽宁大连、深圳等9个城市共计29条轨道交通、城际铁路、有轨电车等线路，累计铺轨848.6公里，占国内开通运营里程约17%。其中，华海公司承建的上海一号线获得“詹天佑”大奖，上海二号线等获得上海市“白玉兰”奖，苏州二号线获得国家绿色施工及节能减排达标竞赛优胜工程金奖，华海公司轨道方面获得31项发明或实用新型专利，取得8项省部级以上工法奖励，所研发的机械设备和施工工艺在国内处于领先地位，广泛被国内铺轨单位采用。

地下车站施工

2005年至今的十余年时间，华海公司先后承建上海、南京、杭州、苏州、宁波、无锡、深圳等城市地下车站近30座，建筑面积达45000平方米，包括超宽基坑、超深基坑、异形基坑、明挖顺做基坑、逆做基坑、暗挖顺做基坑、换乘站点基坑、涉水域范围的超深基坑等，成功解决了在砂层、超厚淤泥层、岩层及各类复杂型地层中进行地铁深基坑施工的难题，积累了宝贵的施工经验，形成了标准化、专业化、流程化的施工管理模式。

盾构区间施工

近年来，华海公司先后完成了江苏苏州轨道交通1号线和4号线3个标段盾构区间施工，累计掘进里程14.9公里。在保证安全、优质的前提下，华海公司通过合理组织、优化资源配置、加强现场管理等措施加快施工进度，在苏州轨道交通4号线11标创造了苏州市1台盾构机单日掘进29环、单周掘进144环、单月掘进494环的施工进度纪录。在苏州轨道交通工程盾构区间施工中，采用双侧冻结和双侧开挖技术，完成了1号线09标苏州目前最长联络通道25.4米建设，完成了4号线11标花港路至江陵西路站区间，共计2.78公里，这也是截至目前苏州单线最长的盾构区间建设。

高架区间施工

近年来，华海公司先后承建了上海市轨道交通11号线北段延伸工程、宁和城际轨道交通一期、上海市轨道交通9号线一期、宁高城际轨道交通二期等多项城市轨道高架区间工程，累计施工轨道高架区间超过20公里。

针对城市轨道高架区间的特殊设计，华海公司技术团队组织攻关，解决了一系列技术难题，为华海公司城市轨道高架区间施工积累了丰富的施工经验。例如上海市轨道交通11号线北段延伸工程是国内首条跨省城市轨道工程，针对该工程复杂的施工环境，华海公司开创性的设计出龙门吊半空变跨施工工艺，确保龙门吊在不拆除的情况下变跨过站，获得国家发明专利；在宁和城际轨道项目中，华海公司因地制宜的采用贝雷梁支架形式，快速的形成流水作业，显著减低施工成本，提高施工质量，得到业主高度评价，由业主组织各施工单位观摩学习，计划进行推广。

华海公司承建宁波地铁1号线土建V标樱花公园站获宁波市2011年度“安康杯”竞赛优胜企业

华海公司“华海一号”盾构机应用于首条太湖地铁隧道

华海公司技术实力展示

华海公司是以从事轨道交通工程施工为主的大型综合性施工企业，现拥有市政公用工程总承包一级、桥梁工程专业承包一级、铁路电务工程专业承包一级、铁路电气化专业承包一级、铁路工程总承包三级资质，具有城市轨道交通工程专业承包资质。

作为主建单位，华海公司参与了广州地铁、南京地铁、杭州地铁、苏州有轨电车、无锡地铁、宁波地铁、深圳地铁、重庆地铁、常州地铁等全国10余个城市近40条轨道交通线路的建设，公司地铁铺轨里程占全国已开通地铁总长的七分之一。从城市交通轨道工程、地下（高架）车站、盾构（高架）区间，到停车场、出入场联接线，公司专业化、精细化、标准化、规范化施工能力不断增强，在全国城市轨道交通建设领域，施工技术、建设业绩均处于领先地位。公司极其重视工艺创新和技术研发，先后自主开发了科研成果、工法、专利达100余种，为推动行业技术进步和国家基础设施建设提供了强有力的支持。

华海公司已逐步发展成为中国建筑业全面掌握普铁、高铁、地铁、轻轨、有轨电车铺架核心技术并处于国内领先、世界先进水平的领军企业。