基于BIM的CSC平台在高速公路施工管理中的 应用研究.pdf
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1、第 卷 第 期 年 月湖南交通科技 ,收稿日期:?作者简介:曹才勇(),男,高级工程师,研究方向:公路工程施工及管理。文章编号:?()?基于 的 平台在高速公路施工管理中的应用研究曹才勇,杨春会,周栋,王霓娟,邹伟(湖南路桥建设集团有限责任公司,湖南 长沙 ;长沙理工大学 交通运输工程学院,湖南 长沙 ;长沙比盟云信息科技有限公司,湖南 长沙 )摘要:建筑信息模型()技术与信息化在高速公路施工管理中的应用是一种必然趋势。借助新兴的 、物联网等技术,通过精细化 模型的建立和应用,借助 ()搭建信息化施工管理平台,可实现对项目的可视化、信息化管理。文章研究了基于 的 平台在高速公路施工管理中的创新
2、应用流程与应用场景,并以某高速公路的实际创新应用为例,介绍了应用成果与经济效益,可为类似高速公路工程施工管理提供参考。研究表明,模型可以在效果图渲染、工艺工法可视化模拟、力学分析、地质模型分析等方面进行应用。平台可优化高速公路施工流程,在人员管理、材料管理、设备管理等方面进行精细化、智能化管理,提高施工质量和施工效率,减少材料浪费,缩短工期,同时也可为企业积累项目经验,培养 相关人才,提高管理能力。平台可为大数据分析,智库、安全预警平台、设备库、数据 库搭建等场景提供整体解决方案。平台具有可拓展性,通过增加感知层的采集模块,可拓展应用层的应用场景。关键词:;高速公路;施工管理平台;信息化管理中
3、图分类号:文献标志码:引言 年中国新增高速公路超 ,通车总里程超 万 ,年全年预计新增和改扩建高速公路 以上。高速公路越来越快的发展,以及其施工工期长、覆盖距离长、参建单位多、建设工期紧、技术标准高、安全风险高等特点,对施工管理提出了越来越高的要求。建筑信息模型()技术是一种出现于本世纪初的全新技术手段,具有可视化、模拟化、集成化 等特点,可以适应越来越复杂的工程。近年来,在国家推广 技术应用相关政策助力下,已在超高层建筑 、装配式建筑 、电力工程造价 、市政工程 、桥梁建设 等领域有了较广泛的应用,交通建设行业也逐渐掀起了对 技术的研究应用热潮。刘文平等 研究了 在设计施工总承包公路工程中的
4、应用模式,提出要建立完好的信息交换机制,要完善项目的 标准。张文胜等 开发了基于 与 (地理信息系统)集成的施工管理信息系统,解决了铁路桥梁工程不同阶段的数据挖掘与共享的难题。等 提出集成 及 的方法,使用遗传算法来优化高速公路规划与实际设施的差距。张建平等 开发了基于 的建设管理系统,实现了多层次的 施工管理和可视化模拟。等 建立了在山区隧道中应用的基于 的设备管理系统,证明了设备管理系统在提高施工效率方面的可行性和优势。李晓军等 根据不同设计阶段的设计需要,提出山岭隧道 模型分解方案,通过划分不同细节层次,以多尺度参数化对标准单元建模。华昕若 通过 管理平台建立了公路安全管理模型框架。李明
5、博等 在隧道运营中利用 与 扫描技术对隧道病害进行三维展示。陈浩等 在智慧隧道监控平台应用了 技术。期曹才勇,等:基于 的 平台在高速公路施工管理中的应用研究在高速公路设计、施工、运营中 的应用非常广泛,然而对于施工信息化管理平台的研究文献较少。因此,本文尝试探索一种基于 技术的信息化管理平台在高速公路施工管理中的应用模式,以解决传统高速公路施工管理过程中所遇到的影响施工质量与施工效率的问题,从而提高施工管理过程中的经济效益,并为类似工程提供参考。高速公路施工流程分析传统高速公路施工管理关键流程如表 所示,各个阶段均使用 图纸,图纸重复利用性较低,每当更改设计时,业主、设计、施工各方需要多层协
6、调,重复绘图,信息传递效率较低。方案展示通常使用 平面图纸与文字结合来进行,施工模拟通常需要施工方自行重新考虑;设计方设计深度不够,按图施工可能发生碰撞,通常需要现场临时解决,增加了施工成本;进度管理通常使用 等软件编制,不能与实际图纸同步变化等。表 传统施工管理关键流程 管理维度编制计划实施调整进度管理分解目标,编制计划落实目标,按图实施调整偏差成本管理根据合同价、市场价、施工计划编制成本计划跟踪施工计划根据实际进度调整安全管理识别风险源,编制对应方案落实安全管理方案根据实际安全形式调整基于 技术的施工管理与传统施工管理对比如表 所示,可以看出,利用 技术对模型进行更改之后,各方可以同步更新
7、,信息沟通更高效;在模型建立过程中可进行碰撞检测,提前发现碰撞点并优化施工方案,减少返工,降低施工变更表 传统施工管理与 管理对比序号结构传统 图纸传递 平面图 立体模型图纸变更重复建模模型统一更新方案展示平面图 文字 模型 漫游视频施工模拟 施工模拟与优化碰撞检测现场解决一键检查,提前发现进度管理 模拟成本;模型与漫游视频相结合,方案展示更具象,利用 施工模拟,方案优化更直观;进度与模型关联,可以实时对比 模型与施工进度,及时发现偏差,提前配置不同施工阶段所需人力、材料、设备。高速公路建模方法 应用软件高速公路的模型建立主要以 系列软件为主,和 软件为辅。应用 ()软件完成路基、路面等附属结
8、构模型的建立。使用 ()软件完成桥梁主体结构模型的建立。采用 软件进行地质建模。通过 处理无人机倾斜摄影图片并生成实景模型。模型漫游以及效果图渲染软件采用 和 ;应用 和 进行工艺工法可视化模拟;采用自主开发的力学分析软件 进行模型计算分析;应用 和 进行视频后期制作。施工管理平台采用了自主开发项目定制的 ()平台。软件层次结构应用 技术,需要分为数据层、模型层、应用层 个层面来管理。在数据层建模,赋予模型以信息,以模型层为核心,并将之在应用层进行实际应用。各软件层次结构关系如图 所示,各软件使用功能如表 所示。图 以 模型为核心的管理模式各软件层次结构 高速公路建模流程建模流程分为资料处理、
9、建模环境构建、施工图纸 建模、模型分析、数字化交付等阶段,不同阶段涉及的工作见图 。湖南交通科技 卷表 各软件使用功能序号软件软件功能序号软件软件功能 路基、路面等附属结构 ;工艺工法可视化模拟 桥梁主体结构 力学分析 三维地质模型 ;视频后期制作 三维实景建模 施工管理平台 ;模型漫游、效果图渲染图 建模流程 模型的应用在对项目进行精细化建模的过程中,实现了对设计结果的全面复核,减少了后期因设计变更带来的工期、材料、人工等损失。基于 三维模型与实景模型的融合,实现项目在真实地理环境下的可视化展示,清晰直观地呈现项目的设计效果。利用 (虚拟现实)的模式,可对工人进行安全施工教育;亦可搭建复杂工
10、艺施工模拟的环境,提高技术交底的效率和质量。与 平台的施工管理模式 传统施工管理在高速公路长久以来的快速发展中,我国已经积累了比较丰富的施工技术。但在设计标准逐步提高,高速公路工程日趋复杂的背景下,相对较为粗放的传统施工管理流程,与日趋精细的管理需求相比,已不相匹配,这对施工管理技术提出了更高的要求。比如人员管理方面,存在人员信息登记效率较低、考勤制度不完善、人员培训效果不好、防护措施佩戴不到位等情况。质量管理方面,材料验收中存在随意填写、编造数据的情况。在材料管理方面,存在材料堆放较乱的情况,如石料混合堆放,影响施工质量,这对库管以及物流从业者的管理能力要求较高。在设备管理方面,有塔吊视线存
11、在盲区、卸料平台超载监管难、车辆运行状态难监测等痛点。资料管理方面,存在分类杂、设计图纸多、工法复杂、签字流程长、资料管理繁琐等特点;文明施工方面,存在水质监测、车辆冲洗、扬尘喷雾等智能化程度不够等痛点。面对这些问题,亟需通过一个标准、高效、智能化的信息化平台进行管理。使用 平台的施工管理通过定制的 平台(见图 ),将 模型挂接 编码,可以将轻量化的模型导入平台,通过管理数据与模型数据的集成,在 端、桌面端以及移动端 个平台进行数据收集以及管理。桌面端可以进行精细化管理以及项目的展示,也可以在大屏上作为观摩学习、技术研讨、会议交流的平台。端为基于浏览器的管理系统,主要实现模型管理、设计管理、技
12、术管理、质量管理、进度管理、安全管理、成本管理等功能。系统期曹才勇,等:基于 的 平台在高速公路施工管理中的应用研究图 应用平台首页可显示项目简介、通知公告、天气情况、项目统计、项目动态、标准规范、通讯录等日常项目信息。移动端主要用于施工现场工序检查、质量巡检、安全巡检、质量报验、查看图纸、项目统计、数据录入,提供基本的模型观看及施工管理功能。以 编码体系为纽带,建立了 模型与系统之间的关联,以设计、技术、质量、进度、安全、成本控制为基本模块,将验工计价、变更、计划编制、进度填报、质量评价、工序控制、成本控制等业务在程序中进行集成。人员管理。可以建立劳务实名制系统,通过人脸识别即可实现人员考勤
13、、薪酬发放、信息统计等功能,提高信息录入效率。利用智能安全帽、智能安全带等智能设备,可实现违规作业提醒、语音对讲、体征监测、一键报警等功能,为施工作业保驾护航。材料管理。在材料进场时可以对材料进行自动称重并将数据上报到 系统,提高材料进场效率;可以利用二维码对材料进行登记并管理,自动建立清晰易追溯的材料台账。设备管理。通过高度、风速、变幅、倾角、吊重等传感器监测塔吊状态,实现防碰撞、倾角监测、载重监测、高度监测等功能。塔吊安装吊钩可视化系统,覆盖视角盲区,减少安全隐患。对卸料平台安装智能化监测系统,超限超重自动报警,杜绝违规卸料,可以实时监测,也可进行数据回看,解决卸料平台监测监管盲区。建立工
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