让地下工程 更“透明”新疆G575项目隧道工程 BIM技术信息化集成应用

近年来BIM 技术及信息化在国内基础建设领域应用愈加广泛，但在公路隧道领域应用基本处于空白阶段。隧道工程属于全过程隐蔽工程，施工管理难度大;隧道工程施工环境多变，施工方案经常随施工环境变化作临时调整，项目整体信息化落地难;隧道施工没有明确的构件划分，且每一循环施工将涉及施工工序多，导致BIM技术及信息化应用落地难。

新疆G575 项目首次全过程引入BIM 技术，尝试解决PPP 模式下全生命周期公路隧道施工管理过程中的难题，实现PPP+EPC 模式下多单位建、管、养，多阶段信息协同管理，从设计、施工到运维管理的信息协同，填补国内隧道基于BIM 平台及信息化管理的空白，并完成建设阶段多平台信息整合，设计变更信息协同管理、工程进度可视化管控、施工方案数字化模拟，经营数据交互应用，质量数据库建立及移交，实现基于BIM 模型的视频监控、隧道监控量测、混凝土拌和管控、人员设备管理的应用。BIM 技术及信息化应用对提高隧道建、管、养效率及综合效益，同时降低各种风险具有重要的意义。

基 于 BIM 平 台 施 工 协 同 管 理

工程进度可视化管控

运用BIM 技术进行工程进度可视化管控，其基本原理为：东天山隧道通过BIM 平台建立三维模型进度沙盘，沙盘内的所有模型均根据现场实际施工进行单元划分，所有分部分项结构均携带时间属性，提供相关的进度数据录入窗口，形成独立的小数据库。施工技术人员根据现场施工进度，利用专属手机端管理APP，登入独立授权的账号，应用二维码定位结构物，输入当前结构物施工阶段及实际施工时间信息。录入的信息与沙盘中模型构件对接，所有现场施工完成的分部分项工程均在模型沙盘内通过模型的显示体现出来，充分实现进度的三维可视化。BIM 管理平台通过收集现场实时工期时间信息，对计划工期、实际工序阶段及实际施工时间自动统计分析。通过阶段展示功能，给管理者提供实时的动态三维可视化沙盘。通过操作时间轴，分别推演计划生长动画及实际生长动画，并对工期滞后结构进行提醒。实现工程进度可视化、信息化、便捷化管控。

4D沙盘进度模拟

工程数据库交互应用

BIM 模型导入管理平台，平台自动识别BIM 模型数据，通过后台管理员预设附加构件工程施工信息。现场各工区技术员采用手机移动APP，将现场施工实际数据快速便捷地录入平台，最终形成工程数据库。通过BIM 平台实时提取施工现场上传的结构物工程进度及实际完成工程量信息，统计自定义时间段内已完工构件的数量。同时能够快速统计实际工程量与设计工程量进行对比分析，用于项目经营管理人员产值统计、经营成本、量差分析等工作。

构件状态统计折线图

隧道工程数据库应用

构件状态统计柱状图

工程中每个构件都设定一个属性面板，预设构件设计信息、原材料信息、质量责任人信息，并通过现场质量员输入构件设计及施工信息、工序交接、材料、检测报告，形成贯穿产品生产全周期的质量信息档案，并于BIM 后台进行统一管理，实现产品信息全生命周期的可追溯管理。

同时，实现工序交接、班组信息、材料追溯等多个模块的协同管理：

1. 每道工序交验信息详尽，追责问责的及时性、准确性得以保证;

2. 材料实现双通道管理，既能从构件查找到原材料信息，又能跟踪查找同一批次原材料所用的具体构件，真正实现原材料的动态可追溯性。

全过程工程信息及施工资料均实现动态追踪归档，便于工程管理人员实时了解隧道施工工程进度，实现隧道施工生产效率信息化管控。

构件二维码管理

每个构件的设计、施工、责任追溯信息、原材料检测信息，均可以通过手机移动端APP 及电脑端BE 进行录入。构件从施工开始到施工结束状态时间、工序、质量信息均进行全过程的记录，形成数据进度图表。构件生产所应用的材料批次、验收材料及原材料信息均和对应系统产品模型进行一一关联。全部构件均生成唯一的二维码进行统一管理。原材料批次数据管理则表示的是基于BIM 平台的电子资料档案管理应用，实现原材料批次数据进行产品的快速反查应用。

原材料批次数据管理

质量安全协同管理模块

基于BIM 协作管理模块，质量安全问题可以通过项目定制统一的PDCA 管理机制，在BIM 管理平台中实现检查策划、检查实施、检查反馈、评价四大功能。目前，已实现现场监理人员现场手机采集质量问题照片，对工程问题进行手机端快速描述，问题归类，形成整改电子文件，利用互联网及时对相关责任人下达指令。整改负责人手机端收到电子整改单后，对相关问题进行整改，之后对整改情况同样以电子文件的方式通过手机端进行回复。BIM 管理平台全周期参与整个PDCA 过程，同时对过程中的闭合信息进行全面记录。质量、安全管理人员即可利用预设管理文档格式，自动生成各类整改记录。同时，整个工程的全部质量、安全管理数据信息，全部链接至工程BIM 数字模型，实现方便快捷的信息化管理。图7 中技术人员使用手机端APP 对质量及安全问题进行拍照上传至平台，通知由专人进行整改。全过程闭合数据将保存在平台中，同时对问题进行持续跟踪。

施工班组人员的管理，按照一人一证，工人的电子身份证信息，可以通过电脑端口及手机APP 进行录入及查询，快速获得工人基本信息、安全教育记录、安全状态信息、当前及历史工作状态，同时可以看到关于此工人的全部电子文档信息都已经进行有序的归纳。通过对人员定制专属的二维码“电子身份证”，使得人员安全信息记录囊括模型沙盘中，随时扫码或后台查看。

电脑端协作管理平台

信息化集成应用

在各信息化管理平台应用的基础上，BIM 技术团队通过二次开发研究，将混凝土监控、监控量测、人员考勤、视频监控、人员信息定位等信息化管理平台集成至BIM 平台，实现对整个工程项目的信息化、科学化、便捷化管理。

施工班组人员管理平台

应 用 效 果

BIM 技术及信息化集成应用提高了设计施工准确率，对结构内多专业间的碰撞问题进行审查，查找设计问题，并实现多方可视化审图成果交底。应用BIM 空间多工序交叉施工方案4D 模拟手段, 提前解决施工临时结构与结构物实体碰撞问题，方案设计与现场实施协同效果显著。车行通道隧道主筋与钢拱架碰撞32 处，地下风机房土建、通风、消防等专业之间碰撞34 处，直接指导了现场施工，提高生产效率，节约工期及施工成本。

东天山隧道信息化监控大厅

对于在物联网数据库管理中的应用，主要体现在以下几个方面：

1. 信息的准确性、校核的方便性。人员、设备、结构物均采用“二维码电子身份证”管理，实现手机移动端准确锁定查看对象，快速提取对应的信息流。

2. 工程数据信息之间形成网格化关联。所有产品所涉及的工序、时间、人员、设备、材料、档案相互关联，解决单个对象“信息孤岛”问题，实现多途径追溯所需信息，提升了平台的易用性。

3. 信息的多方协同。通过互联网云端数据，现场人员移动端数据采集及任务流转，监理单位、施工单位、检测单位等计算机端数据交互处理，实现了工程数据中心化办公。

针对风险管控方面，通过基于BIM 技术及信息化集成的应用，大大降低了质量安全问题出现的可能性，实现了真正意义上的质量安全问题PDCA 管理机制，大大提升了东天山隧道的品牌形象，极大地程度的降低了施工管理过程中的风险。

最后，对于隧道施工管理信息化建设，包括以下几个方面：

1. 建立东天山隧道信息化管理平台

东天山隧道施工阶段，集成视频监控、监控量测、混凝土监控、多元预警信息、BIM 技术于一体的信息化平台，实现对东天山隧道全线信息化、科学化、便捷化管控。

2. 基于BIM 的构件全生命周期管理平台

东天山隧道在信息化平台运维过程中，考虑到项目从设计到施工再到后期运营全过程信息，采用施工构件、机电安装设备全生命周期信息管理模式。工程竣工，一并向养护运维单位转交运维数据库，建立基于BIM 多维度运营管理平台。

作者单位/中交哈密交通建设有限公司

编辑/裴小吟

美编/落曦

审校/廖玲