文

2017年12月29日，交通运输部发布《关于推进公路水运工程BIM技术应用的指导意见》（交办公路〔2017〕205号），对建设阶段BIM技术应用的要求是“打造项目管理平台、降低建设管理成本”。

作为基于BIM技术的一体化综合管理平台能够为工程建设带来的是更精准、更高效的管理方式，但普遍存在的特殊节点工程的管理模式应更精细，管理手段应更丰富。笔者结合施工期间的监测系统开发过程，介绍建设阶段区别于管理平台的、更为精细化的管理解决方案。

研究背景

国道524线通常汽渡至常熟三环段改扩建工程作为第三批江苏省唯一一条绿色示范公路，示范引领作用显著。在绿色示范公路方案策划阶段确定将此项目打造成智慧公路，并明确将BIM技术的应用作为工程创建绿色公路、智慧公路的重要内容之一。基于此，以满足绿色公路建设的基本需求为基础，在方案整体策划阶段提出了建设“互联网+智慧公路”的理念，旨在从智慧先行、网络大数据监控的角度提出并策划了基于BIM技术的相关实施方案，从而达到管理创新、建养并重的要求。

而在实际应用策划方面，参建各方密切关注该项目主线高架桥Z73#至Z74#墩钢箱梁上跨常合高速公路的等高度连续钢箱梁结构顶推施工，经过多方讨论，确定现场利用BIM技术实现三维技术交底，对顶推过程全程监测，并实现智能化施工，同时还要考虑运维管理需求。

总体思路及方案

基础工作描述

本着BIM技术主要为现场服务的思路，挖掘BIM技术对于该关键节点工程施工的价值，寻求BIM应用的亮点，最终采取的方案是开发一套基于BIM技术的钢箱梁顶推监测、控制集成系统。具体需求总结开发为4个具体的大功能模块：一是施工流程，以满足三维技术交底要求；二是顶推监测，以满足施工全过程监测；三是智能控制，主要满足顶推功能的智能化施工控制；四是预留了运维监测接口，供后续运维阶段使用。

基础工作及实现功能

在系统功能开发之前的基础工作是模型建立，根据系统功能，模型应主要包括下部结构、钢箱梁、导梁、顶推支架、拼装支架模型。经过比选，该项目主要采用Bentley平台下的MicroStation、PowerCivil建立及总装专业模型，最终导入GIS平台作为可视化管理的基础。

模拟该节点的施工整体工艺流程，共分为全过程模拟、一阶段模拟、二阶段模拟、三阶段模拟、四阶段模拟。将主要施工工艺流程划分为4个阶段，既可以实现任意单个流程演示，也可以实现全过程流程演示。通过施工流程的仿真模拟，直观地展现了整个施工关键过程，验证了施工方案的可行性，为方案的优化提供了新的验证方式，也实现了可视化虚拟建造。从而辅助施工管理人员寻找、优化解决问题的方法，确保施工过程可控。

施工流程主界面

顶推监测主界面

顶推监测是施工过程中的关键控制因素，监测顶推力大小、纠偏千斤顶、落梁千斤顶的实际数值；监测导梁、钢箱梁顶推过程中的轴向偏差数值；监测顶推过程中高程。系统分别用独立视图显示各方面监测数值，并能通过模型直接体现实时状态，同时实现接入实时的现场监控视频画面，将虚拟与现实有机结合。通过展示分析主要监测的内容，以及数据自动采集、传输，消除信息孤岛，最终能够实时掌握施工状态及设备工作状态，实现信息化智能管理。

智能控制主要功能是将所有顶推过程中的千斤顶等设备接入系统，能够通过系统监测的数据及信息，在系统中直接操作设备，控制现场设备的油压等参数，从而控制整个顶推过程。

运维监测不论针对该关键节点或全线，都能对运维过程进行基于BIM模型的数据监测，也能为运维实际业务提供信息化的服务。运维监测内容包括变形监测（主梁挠度、主梁横向位移、梁端纵向位移、墩顶位移）、应变监测（主梁断面应变）及疲劳监测。

应用亮点

完善精细化的BIM建设管理体系。通过探索及实践公路工程施工监测系统的应用，主要完善及补充了建设管理对于信息化建设体系的要求，丰富了建设管理的手段。

“BI M+GI S+物联网”技术融合。以可视化、精细化、智能化的 施工过程管控为主体思路，提出“BIM+GIS+物联网”的技术融合方案，建立了基于BIM的钢箱梁顶推系统，实现顶推施工过程实时监测及智能控制，完成GIS平台、BIM技术及物联网技术的融合。

实现三维智能化建造。通过BIM模型设计、建设管理系统的结合，充分整合和展现模型可视化和施工管理信息化，对未来的运维期可视化数据挖掘和决策管理有较好的指导意义，从而实现了基于BIM的智能化建造。

信息为资产管理服务。以全生命周期应用为最终目的，创建了贯穿始终的底层数据库，逐步扩充完整的工程信息，做到全过程信息完备、系统的保留。实现工程数据在全生命周期信息管理的应用，最终可对项目资产管理产生巨大的效益。

应用衍生

通过建立顶推施工监测系统，技术人员意识到在建设阶段若仅仅局限于建设管理平台一个方向，则会导致在建设阶段的应用产品单一，应用模式没有创新。所以，在其他项目上，针对具体工程开发了“隧道施工监测系统”“承台大体积混凝土施工温度监测系统”“关键工程钻孔桩进度监控系统”等相关衍生产品。同时，应用的方式分为两种：一种是将监测系统集成在管理平台中；另一种是独立于管理平台建立的管理系统，从而实现应用方式的多样化。

基于此，苏交科集团股份有限公司BIM技术研究中心将建设阶段主要的应用方向确定为：以建设管理平台的开发为核心，辅以多元化的施工监测系统，补充及完善BIM技术在建设阶段的应用方式，最终形成“全要素信息管理+针对性重点管理”的体系，实现对建设管理需求的全覆盖，公路工程建设阶段充分发挥BIM技术的价值。