BIM技術(shù)在公路工程施工監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用

一、系統(tǒng)研究背景

G524通常汽渡至常熟三環(huán)段改擴(kuò)建工程作為第三批江蘇省一條綠色示范公路，具有比較重要的示范引領(lǐng)意義，在綠色示范公路方案策劃階段也是確定要將此項(xiàng)目打造成智慧公路，而B(niǎo)IM技術(shù)的應(yīng)用明確是在工程創(chuàng)建綠色公路、智慧公路中重要的一個(gè)內(nèi)容?；诖?，在方案整體策劃階段在滿足綠色公路建設(shè)的基本需求的基礎(chǔ)上，提出了建設(shè)互聯(lián)網(wǎng)+智慧公路的理念，旨在從智慧先行、網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)監(jiān)控的角度提出并策劃了基于BIM技術(shù)的相關(guān)實(shí)施方案，從而達(dá)到管理創(chuàng)新、建養(yǎng)并重的要求。

而在實(shí)際應(yīng)用策劃方面，參建各方對(duì)于本項(xiàng)目主線高架橋Z73#～Z74#墩鋼箱梁上跨常合高速公路的等高度連續(xù)鋼箱梁結(jié)構(gòu)頂推施工比較關(guān)注，經(jīng)過(guò)多方的討論確定現(xiàn)場(chǎng)需要利用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)三維技術(shù)交底，對(duì)頂推過(guò)程進(jìn)行全過(guò)程監(jiān)測(cè)，并實(shí)現(xiàn)智能化施工，最終還要考慮運(yùn)維管理需求。

二、總體思路及方案

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)比較明確的需求確定，本著B(niǎo)IM技術(shù)主要為現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)的思路，挖掘BIM技術(shù)對(duì)于本關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)工程施工的價(jià)值，尋求BIM應(yīng)用的亮點(diǎn)，最終采取的方案是開(kāi)發(fā)一套基于BIM技術(shù)的鋼箱梁頂推監(jiān)測(cè)、控制集成系統(tǒng)，而具體需求總結(jié)開(kāi)發(fā)為4個(gè)具體的大的功能模塊，一是施工流程，是滿足三維技術(shù)交底要求，二是頂推監(jiān)測(cè)，以滿足進(jìn)行施工全過(guò)程監(jiān)測(cè)，三是智能控制，主要滿足頂推功能的智能化施工控制，第四是預(yù)留了運(yùn)維監(jiān)測(cè)接口供后續(xù)運(yùn)維階段使用。

三、基礎(chǔ)工作及實(shí)現(xiàn)功能

1、基礎(chǔ)工作

在系統(tǒng)功能開(kāi)發(fā)之前的基礎(chǔ)工作是模型建立，模型根據(jù)系統(tǒng)功能需要主要包括下部結(jié)構(gòu)、鋼箱梁、導(dǎo)梁、頂推支架、拼裝支架模型，經(jīng)過(guò)比選，本項(xiàng)目主要采用Bentley平臺(tái)下的MicroStation、PowerCivil進(jìn)行對(duì)專業(yè)模型的建立及總裝，最終導(dǎo)入GIS平臺(tái)作為可視化管理的基礎(chǔ)。

2、施工流程

施工流程主要的功能為模擬該節(jié)點(diǎn)的施工整體工藝流程，共分為全過(guò)程模擬、一階段模擬、二階段模擬、三階段模擬、四階段模擬，主要是將主要的施工工藝流程劃分為4個(gè)階段，可以實(shí)現(xiàn)任意單個(gè)流程的演示，也可以全過(guò)程流程演示。通過(guò)施工流程的仿真模擬，直觀的展現(xiàn)了整個(gè)施工關(guān)鍵過(guò)程，驗(yàn)證了施工方案的可行性，為方案的優(yōu)化提供了新的驗(yàn)證方式，也實(shí)現(xiàn)了可視化虛擬建造。從而輔助施工管理人員尋找、優(yōu)化解決問(wèn)題的方法，確保施工過(guò)程可控。

3、頂推監(jiān)測(cè)

頂推監(jiān)測(cè)主要的功能是對(duì)施工過(guò)程中關(guān)鍵控制因素，頂推力的大小、糾偏千斤頂、落梁千斤頂?shù)膶?shí)際數(shù)值監(jiān)測(cè)，導(dǎo)梁、鋼箱梁頂推過(guò)程中軸向偏差數(shù)值的監(jiān)測(cè)、頂推過(guò)程中高程的監(jiān)測(cè)三個(gè)大的方面，分別用獨(dú)立的視圖來(lái)顯示各自的監(jiān)測(cè)數(shù)值，并能通過(guò)模型直接體現(xiàn)實(shí)時(shí)狀態(tài)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)接入實(shí)時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控視頻畫面，將虛擬與現(xiàn)實(shí)有機(jī)結(jié)合。通過(guò)對(duì)主要監(jiān)測(cè)的內(nèi)容進(jìn)行展示、分析，通過(guò)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、傳輸，消除信息孤島，最終能夠?qū)崟r(shí)掌握施工的狀態(tài)及設(shè)備的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)信息化智能管理。

4、智能控制

智能控制主要的功能是將所有頂推過(guò)程中的千斤頂?shù)仍O(shè)備接入系統(tǒng)，能夠通過(guò)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)及信息，在系統(tǒng)中直接可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作，控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的油壓等參數(shù)，從而來(lái)控制整個(gè)頂推過(guò)程。

5、運(yùn)維監(jiān)測(cè)

運(yùn)維監(jiān)測(cè)主要不管針對(duì)該關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)或者全線，對(duì)運(yùn)維過(guò)程進(jìn)行基于BIM模型的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，也能為運(yùn)維實(shí)際業(yè)務(wù)提供信息化的服務(wù)。運(yùn)維監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括變形監(jiān)測(cè)(主梁擾度、主梁橫向位移、梁端縱向位移、墩頂位移)、應(yīng)變監(jiān)測(cè)(主梁斷面應(yīng)變)及疲勞監(jiān)測(cè)。

四、應(yīng)用亮點(diǎn)

1、完善精細(xì)化BIM建設(shè)管理體系

通過(guò)進(jìn)行公路工程施工監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用探索及實(shí)踐，主要完善及補(bǔ)充了建設(shè)管理對(duì)于信息化建設(shè)體系的要求，豐富了我們對(duì)于建設(shè)管理的手段。

2、BIM+GIS+物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合

是以可視化、精細(xì)化、智能化的施工過(guò)程管控為主體思路，提出“BIM+GIS+物聯(lián)網(wǎng)”的技術(shù)融合方案，建立了基于BIM的鋼箱梁頂推系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)頂推施工過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以及智能控制，完成GIS平臺(tái)、BIM技術(shù)及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合。

3、實(shí)現(xiàn)三維智能化建造

通過(guò)BIM模型設(shè)計(jì)、建設(shè)管理系統(tǒng)的結(jié)合，成功的將模型可視化和施工管理信息化進(jìn)行充分整合和展現(xiàn)，對(duì)未來(lái)的運(yùn)維期可視化數(shù)據(jù)挖掘和決策管理有較好的指導(dǎo)意義，從而實(shí)現(xiàn)了基于BIM的智能化建造。

4、信息為資產(chǎn)管理服務(wù)

以全生命周期應(yīng)用為最終目的，創(chuàng)建了貫穿始終的底層數(shù)據(jù)庫(kù)，可以逐步擴(kuò)充完整的工程信息，做到全過(guò)程信息完備的、系統(tǒng)的保留，實(shí)現(xiàn)工程數(shù)據(jù)在全生命周期信息管理的應(yīng)用，最終可對(duì)項(xiàng)目資產(chǎn)管理產(chǎn)生巨大的效益。

五、應(yīng)用衍生

通過(guò)對(duì)于頂推施工監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建立，我們意識(shí)到在建設(shè)階段若僅僅局限于建設(shè)管理平臺(tái)一個(gè)方向，則會(huì)導(dǎo)致在建設(shè)階段的應(yīng)用產(chǎn)品單一，應(yīng)用模式?jīng)]有創(chuàng)新，所以在其他項(xiàng)目上也根據(jù)這一思路，針對(duì)具體工程開(kāi)發(fā)了“隧道施工監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”、“承臺(tái)大體積混凝土施工溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”、“關(guān)鍵工程鉆孔樁進(jìn)度監(jiān)控系統(tǒng)”等相關(guān)的衍生產(chǎn)品，同時(shí)應(yīng)用的方式分為兩種，一種是將監(jiān)測(cè)系統(tǒng)集成在管理平臺(tái)中，另外一種就是獨(dú)立于管理平臺(tái)建立的管理系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)應(yīng)用方式的多樣化。