BIM技术在公路工程施工监测系统中的应用

一、系统研究背景

G524通常汽渡至常熟三环段改扩建工程作为第三批江苏省一条绿色示范公路，具有比较重要的示范引领意义，在绿色示范公路方案策划阶段也是确定要将此项目打造成智慧公路，而BIM技术的应用明确是在工程创建绿色公路、智慧公路中重要的一个内容。基于此，在方案整体策划阶段在满足绿色公路建设的基本需求的基础上，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，参建各方对于本项目主线高架桥Z73#～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比较关注，经过多方的讨论确定现场需要利用BIM技术实现三维技术交底，对顶推过程进行全过程监测，并实现智能化施工，最终还要考虑运维管理需求。

二、总体思路及方案

经过现场比较明确的需求确定，本着BIM技术主要为现场服务的思路，挖掘BIM技术对于本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，而具体需求总结开发为4个具体的大的功能模块，一是施工流程，是满足三维技术交底要求，二是顶推监测，以满足进行施工全过程监测，三是智能控制，主要满足顶推功能的智能化施工控制，第四是预留了运维监测接口供后续运维阶段使用。

三、基础工作及实现功能

1、基础工作

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

2、施工流程

施工流程主要的功能为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，主要是将主要的施工工艺流程划分为4个阶段，可以实现任意单个流程的演示，也可以全过程流程演示。通过施工流程的仿真模拟，直观的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。

3、顶推监测

顶推监测主要的功能是对施工过程中关键控制因素，顶推力的大小、纠偏千斤顶、落梁千斤顶的实际数值监测，导梁、钢箱梁顶推过程中轴向偏差数值的监测、顶推过程中高程的监测三个大的方面，分别用独立的视图来显示各自的监测数值，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。通过对主要监测的内容进行展示、分析，通过数据自动采集、传输，消除信息孤岛，最终能够实时掌握施工的状态及设备的工作状态，实现信息化智能管理。

4、智能控制

智能控制主要的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，在系统中直接可以对设备进行操作，控制现场设备的油压等参数，从而来控制整个顶推过程。

5、运维监测

运维监测主要不管针对该关键节点或者全线，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(主梁扰度、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。

四、应用亮点

1、完善精细化BIM建设管理体系

通过进行公路工程施工监测系统的应用探索及实践，主要完善及补充了建设管理对于信息化建设体系的要求，丰富了我们对于建设管理的手段。

2、BIM+GIS+物联网技术融合

是以可视化、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以及智能控制，完成GIS平台、BIM技术及物联网技术的融合。

3、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，成功的将模型可视化和施工管理信息化进行充分整合和展现，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。

4、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，可以逐步扩充完整的工程信息，做到全过程信息完备的、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。

五、应用衍生

通过对于顶推施工监测系统的建立，我们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，所以在其他项目上也根据这一思路，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”等相关的衍生产品，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，另外一种就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。