BIM技術在公路工程施工監(jiān)測系統(tǒng)中的應用

一、系統(tǒng)研究背景

G524通常汽渡至常熟三環(huán)段改擴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意義，在綠色示范公路方案策劃階段也是確定要將此項目打造成智慧公路，而BIM技術的應用明確是在工程創(chuàng)建綠色公路、智慧公路中重要的一個內容?；诖耍诜桨刚w策劃階段在滿足綠色公路建設的基本需求的基礎上，提出了建設互聯(lián)網+智慧公路的理念，旨在從智慧先行、網絡大數據監(jiān)控的角度提出并策劃了基于BIM技術的相關實施方案，從而達到管理創(chuàng)新、建養(yǎng)并重的要求。

而在實際應用策劃方面，參建各方對于本項目主線高架橋Z73#～Z74#墩鋼箱梁上跨常合高速公路的等高度連續(xù)鋼箱梁結構頂推施工比較關注，經過多方的討論確定現場需要利用BIM技術實現三維技術交底，對頂推過程進行全過程監(jiān)測，并實現智能化施工，最終還要考慮運維管理需求。

二、總體思路及方案

經過現場比較明確的需求確定，本著BIM技術主要為現場服務的思路，挖掘BIM技術對于本關鍵節(jié)點工程施工的價值，尋求BIM應用的亮點，最終采取的方案是開發(fā)一套基于BIM技術的鋼箱梁頂推監(jiān)測、控制集成系統(tǒng)，而具體需求總結開發(fā)為4個具體的大的功能模塊，一是施工流程，是滿足三維技術交底要求，二是頂推監(jiān)測，以滿足進行施工全過程監(jiān)測，三是智能控制，主要滿足頂推功能的智能化施工控制，第四是預留了運維監(jiān)測接口供后續(xù)運維階段使用。

三、基礎工作及實現功能

1、基礎工作

在系統(tǒng)功能開發(fā)之前的基礎工作是模型建立，模型根據系統(tǒng)功能需要主要包括下部結構、鋼箱梁、導梁、頂推支架、拼裝支架模型，經過比選，本項目主要采用Bentley平臺下的MicroStation、PowerCivil進行對專業(yè)模型的建立及總裝，最終導入GIS平臺作為可視化管理的基礎。

2、施工流程

施工流程主要的功能為模擬該節(jié)點的施工整體工藝流程，共分為全過程模擬、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個階段，可以實現任意單個流程的演示，也可以全過程流程演示。通過施工流程的仿真模擬，直觀的展現了整個施工關鍵過程，驗證了施工方案的可行性，為方案的優(yōu)化提供了新的驗證方式，也實現了可視化虛擬建造。從而輔助施工管理人員尋找、優(yōu)化解決問題的方法，確保施工過程可控。

3、頂推監(jiān)測

頂推監(jiān)測主要的功能是對施工過程中關鍵控制因素，頂推力的大小、糾偏千斤頂、落梁千斤頂的實際數值監(jiān)測，導梁、鋼箱梁頂推過程中軸向偏差數值的監(jiān)測、頂推過程中高程的監(jiān)測三個大的方面，分別用獨立的視圖來顯示各自的監(jiān)測數值，并能通過模型直接體現實時狀態(tài)，同時實現接入實時的現場監(jiān)控視頻畫面，將虛擬與現實有機結合。通過對主要監(jiān)測的內容進行展示、分析，通過數據自動采集、傳輸，消除信息孤島，最終能夠實時掌握施工的狀態(tài)及設備的工作狀態(tài)，實現信息化智能管理。

4、智能控制

智能控制主要的功能是將所有頂推過程中的千斤頂等設備接入系統(tǒng)，能夠通過系統(tǒng)監(jiān)測的數據及信息，在系統(tǒng)中直接可以對設備進行操作，控制現場設備的油壓等參數，從而來控制整個頂推過程。

5、運維監(jiān)測

運維監(jiān)測主要不管針對該關鍵節(jié)點或者全線，對運維過程進行基于BIM模型的數據監(jiān)測，也能為運維實際業(yè)務提供信息化的服務。運維監(jiān)測內容包括變形監(jiān)測(主梁擾度、主梁橫向位移、梁端縱向位移、墩頂位移)、應變監(jiān)測(主梁斷面應變)及疲勞監(jiān)測。

四、應用亮點

1、完善精細化BIM建設管理體系

通過進行公路工程施工監(jiān)測系統(tǒng)的應用探索及實踐，主要完善及補充了建設管理對于信息化建設體系的要求，豐富了我們對于建設管理的手段。

2、BIM+GIS+物聯(lián)網技術融合

是以可視化、精細化、智能化的施工過程管控為主體思路，提出“BIM+GIS+物聯(lián)網”的技術融合方案，建立了基于BIM的鋼箱梁頂推系統(tǒng)，實現頂推施工過程實時監(jiān)測以及智能控制，完成GIS平臺、BIM技術及物聯(lián)網技術的融合。

3、實現三維智能化建造

通過BIM模型設計、建設管理系統(tǒng)的結合，成功的將模型可視化和施工管理信息化進行充分整合和展現，對未來的運維期可視化數據挖掘和決策管理有較好的指導意義，從而實現了基于BIM的智能化建造。

4、信息為資產管理服務

以全生命周期應用為最終目的，創(chuàng)建了貫穿始終的底層數據庫，可以逐步擴充完整的工程信息，做到全過程信息完備的、系統(tǒng)的保留，實現工程數據在全生命周期信息管理的應用，最終可對項目資產管理產生巨大的效益。

五、應用衍生

通過對于頂推施工監(jiān)測系統(tǒng)的建立，我們意識到在建設階段若僅僅局限于建設管理平臺一個方向，則會導致在建設階段的應用產品單一，應用模式沒有創(chuàng)新，所以在其他項目上也根據這一思路，針對具體工程開發(fā)了“隧道施工監(jiān)測系統(tǒng)”、“承臺大體積混凝土施工溫度監(jiān)測系統(tǒng)”、“關鍵工程鉆孔樁進度監(jiān)控系統(tǒng)”等相關的衍生產品，同時應用的方式分為兩種，一種是將監(jiān)測系統(tǒng)集成在管理平臺中，另外一種就是獨立于管理平臺建立的管理系統(tǒng)，從而實現應用方式的多樣化。