從京雄城際鐵路施工看BIM應(yīng)用如何落地

中交第二航務(wù)勘察設(shè)計(jì)院有限公司   曾慶桓

京雄城際鐵路施工三標(biāo)信息化部部長   李凱旋

北京至雄安新區(qū)城際鐵路（簡稱“京雄城際鐵路”）預(yù)計(jì)2020年年底通車。該鐵路是完善京津冀區(qū)域高速鐵路網(wǎng)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵，通車后，將實(shí)現(xiàn)北京城區(qū)與雄安新區(qū)半小時(shí)通達(dá)，具有十分重要的意義。為了更好地建成并運(yùn)營京雄城際鐵路，BIM應(yīng)用被運(yùn)用于設(shè)計(jì)、施工到運(yùn)維的全過程應(yīng)用，并被推到了新的高度和深度。此次BIM應(yīng)用，將為BIM技術(shù)在線性工程建設(shè)階段的廣泛應(yīng)用起到重要的示范性作用。今年2月底，《新聞聯(lián)播》對京雄城際鐵路的BIM應(yīng)用做了全面報(bào)道。本刊記者有幸采訪了的該項(xiàng)目的重要標(biāo)段——京雄城際鐵路第三標(biāo)段工程（又名“機(jī)場二號隧道”）的信息化部部長李凱旋，探討并分享其BIM應(yīng)用的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。

在線性工程中，BIM應(yīng)用應(yīng)該側(cè)重哪些方面？

李凱旋：鐵路、公路等線性工程與工民建的區(qū)別在于，線性工程具有工程專業(yè)性強(qiáng)、社會投資大、施工作業(yè)面多等特點(diǎn)。線性工程的施工過程與自然環(huán)境息息相關(guān)，又會對社會環(huán)境造成巨大影響：施工場地與周圍高壓線、下穿管道的安全距離要求更高，防護(hù)要求也更高；施工器械的作業(yè)面積范圍更大，施工組織更加復(fù)雜等。

相對于工民建中的機(jī)電、給排水、暖通等各專業(yè)存在沖突碰撞較多的情況，線性工程并不存在太多的專業(yè)打架情況。所以線性工程更依賴于BIM技術(shù)的三維可視化，以及BIM技術(shù)與其他技術(shù)（如VR技術(shù)、GIS技術(shù)、傾斜攝影技術(shù)）的有機(jī)結(jié)合。僅僅建立BIM模型，對線性工程的效益和實(shí)際幫助意義并不大，關(guān)鍵是如何充分利用好BIM模型，線性工程對BIM模型的準(zhǔn)確性要求并沒有工民建工程那么高，但是對BIM模型的應(yīng)用要求卻猶有過之。總體而言，BIM技術(shù)在工民建方向已經(jīng)非常成熟，但是在線性工程的應(yīng)用上，還有很大潛力可以挖掘，也需要發(fā)揮BIM從業(yè)人員的想象力和綜合能力。

BIM技術(shù)在該項(xiàng)目中的應(yīng)用重點(diǎn)有哪些？

李凱旋：“機(jī)場二號隧道”于2018年6月份開工，工期為24個(gè)月，但是考慮到施工完成后，隧道主體結(jié)構(gòu)需要觀測沉降3個(gè)月，永定河有4個(gè)月是汛期不能施工，還要預(yù)留鋪軌和通電的時(shí)間，實(shí)際工期只有10個(gè)月左右，工期極為緊張。為了保證按時(shí)按質(zhì)完工，項(xiàng)目部分成了七個(gè)工區(qū)，準(zhǔn)備40余輛襯砌臺車，多個(gè)作業(yè)面晝夜施工，任務(wù)非常繁重。

針對工期緊、任務(wù)重兩大難點(diǎn)，我們組織了相關(guān)人員根據(jù)施工圖紙完成了工程的BIM模型，主體結(jié)構(gòu)（襯砌、仰拱、圍護(hù)樁、降水井）建模精度為《鐵路工程信息模型分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)（1.0版）》標(biāo)準(zhǔn)的LOD 3.5，其他結(jié)構(gòu)建模精度為LOD 2.0。我們在3D仿真軟件中，將工程模型與工期相關(guān)聯(lián)，對每個(gè)工區(qū)的每個(gè)構(gòu)件的施工組織分別進(jìn)行了工序級別的4D模擬。

針對項(xiàng)目主體結(jié)構(gòu)的精細(xì)化建模，我們抽取部分路段，將每個(gè)隧道的構(gòu)件進(jìn)行了LOD 5.0精度的建模，模型精度達(dá)到了竣工級別。在高精度模型的基礎(chǔ)上，我們將工藝流程融入了4D模擬中，生動地把襯砌鋼筋綁扎、仰拱鋼筋綁扎、防排水施工交底做到了工藝級別的細(xì)度。工人們在作業(yè)之前，都會組織一起學(xué)習(xí)施工交底，還可以隨時(shí)登錄到我們的平臺，在手機(jī)上直接查看相關(guān)內(nèi)容。

現(xiàn)在，VR體驗(yàn)館已經(jīng)是每個(gè)工地的標(biāo)配，我們項(xiàng)目的VR體驗(yàn)館是真正的基于本項(xiàng)目做的，選取一段典型路段的模型，完成了安全風(fēng)險(xiǎn)教育VR動畫。我們的襯砌臺車以及混凝土溫控設(shè)備，都接入了互聯(lián)網(wǎng)，可以在BIM管控平臺上對混凝土的溫度、強(qiáng)度、應(yīng)力變化進(jìn)行預(yù)警和查看。

工人們正在綁扎仰拱鋼筋

實(shí)際完成效果

咱們的BIM如何與原有的項(xiàng)目管理體系相結(jié)合？

李凱旋：京雄城際鐵路第三標(biāo)段最大的特點(diǎn)就是將BIM技術(shù)與傳統(tǒng)的項(xiàng)目管理體系相結(jié)合。我們通過把工程量清單和模型構(gòu)件進(jìn)行分解，然后通過程序把分解后的清單和分解后的模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)，每個(gè)構(gòu)件模型關(guān)聯(lián)的工程量清單的信息（進(jìn)度、費(fèi)用、質(zhì)量等）都會在平臺進(jìn)行體現(xiàn)。技術(shù)人員在填報(bào)工程量和產(chǎn)值的時(shí)候，準(zhǔn)確定位到BIM模型的具體構(gòu)件，點(diǎn)選之后，將每日的施工情況進(jìn)行上報(bào)。

項(xiàng)目管理人員可以在平臺上隨時(shí)調(diào)閱施工信息，總覽項(xiàng)目全局：已完工、施工中、未開工的構(gòu)件分別以不同的顏色顯示，管理人員可以知曉各個(gè)工區(qū)的整體進(jìn)度。在平臺上，BIM模型與GIS技術(shù)相結(jié)合，可以隨時(shí)查看沿線拆遷情況，每月一次航拍現(xiàn)場，可以將現(xiàn)實(shí)進(jìn)度與BIM模型進(jìn)度相結(jié)合查看。大部分現(xiàn)場的問題表單和檢驗(yàn)批的表單都通過移動端上報(bào)到平臺匯總，管理人員可以在PC端或移動端分別進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)管理。現(xiàn)場人員的施工日志每天在BIM管控平臺上填寫，填寫完了通過數(shù)據(jù)接口接入鐵路總公司的管理平臺，方便建設(shè)單位進(jìn)行查閱現(xiàn)場情況。

實(shí)際鋼筋布設(shè)與模型鋼筋

該項(xiàng)目的BIM團(tuán)隊(duì)是如何組建、如何運(yùn)行的？有哪些經(jīng)驗(yàn)值得借鑒？

李凱旋：接到BIM任務(wù)的時(shí)候，項(xiàng)目部領(lǐng)導(dǎo)層決定在管理人員中，抽調(diào)施工現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)豐富的骨干人員，擔(dān)任信息化部的部長。本人很榮幸地承擔(dān)這一工作，全職負(fù)責(zé)本項(xiàng)目的BIM事宜，包括收集建設(shè)單位的BIM需求、跟BIM咨詢方的對接、檢驗(yàn)BIM應(yīng)用的成果、落實(shí)BIM成果在項(xiàng)目上的應(yīng)用，總結(jié)BIM技術(shù)在京雄城際鐵路上的技術(shù)路線。

首先，我們?nèi)嬷贫吮卷?xiàng)目的實(shí)施方案，包括從模型的建立、模型的應(yīng)用、管控平臺的搭建；然后，根據(jù)我們的方案，多方挑選BIM咨詢單位，最終挑選了中交集團(tuán)的中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司（簡稱“中交二航院”）的BIM團(tuán)隊(duì)，為我們落實(shí)京雄城際鐵路的BIM方案。咨詢方派遣了2名技術(shù)人員長期駐場，為該項(xiàng)目的BIM咨詢提供技術(shù)支持。我的經(jīng)驗(yàn)就是，只有在工作的前期多交流多溝通，后期的成果才能保質(zhì)保量，前期溝通不到位，那么后期就要經(jīng)常修改。因?yàn)樾g(shù)業(yè)有專攻，BIM咨詢公司的技術(shù)人員可能對施工現(xiàn)場的流程不太清楚，如果讓他們單純地看施工技術(shù)交底文件，很多術(shù)語和名詞都會產(chǎn)生理解的偏差。每次做4D施工交底前，我們都會組織技術(shù)人員，包括他們公司里的人員開視頻會議，我會把交底文件上每句話的意思、每道工序的操作方式、每個(gè)機(jī)械的現(xiàn)場照片都告訴他們；如果他們有疑惑，也會及時(shí)提出來，前前后后要把方案討論兩個(gè)小時(shí)左右，保證制作人員明白工序是什么樣的流程，那么他們后期在制作相關(guān)4D模擬的時(shí)候，就會順暢很多，而且返工率會大大降低。

在基建施工領(lǐng)域，BIM技術(shù)的應(yīng)用主要有哪些困難？如何看待這些困難？

李凱旋：京雄城際鐵路每個(gè)標(biāo)段的BIM應(yīng)用的深度都相當(dāng)高，普通施工單位的技術(shù)中心可能都無法勝任這個(gè)應(yīng)用要求，施工項(xiàng)目部就更難以達(dá)到這個(gè)水平，一般都得找第三方的專業(yè)團(tuán)隊(duì)來做。所以做BIM應(yīng)用的投入較大，但是由于基建項(xiàng)目的投資體量巨大，動輒幾十上百億元，實(shí)際產(chǎn)生的工程效益相對于項(xiàng)目的體量來講，占比太小，所以離BIM應(yīng)用的預(yù)期還有一段差距。我認(rèn)為，出現(xiàn)這些情況也很正常，基礎(chǔ)設(shè)施的BIM應(yīng)用還沒有像工民建那么成熟，想產(chǎn)生明顯的效益還得有一個(gè)階段來過渡?，F(xiàn)階段，我認(rèn)為主要的工作還是要把這項(xiàng)技術(shù)持續(xù)推廣，讓更多的項(xiàng)目應(yīng)用BIM技術(shù)，參建方一旦形成了規(guī)模，大家群策群力，真正地讓BIM技術(shù)能夠產(chǎn)生實(shí)際效益，為國家和社會減少不必要的損耗，提質(zhì)提效。這是我們所有從業(yè)者的初衷和目的。我們希望讓大家能夠更深入地了解京雄城際鐵路項(xiàng)目的BIM應(yīng)用，幫助行業(yè)將BIM應(yīng)用提升到一個(gè)新高度。

有觀點(diǎn)認(rèn)為，大項(xiàng)目比較適合使用BIM技術(shù)，小項(xiàng)目沒有必要使用BIM，您如何看待這一觀點(diǎn)？

李凱旋：BIM技術(shù)并不是什么特別高深的技術(shù)，建模和應(yīng)用級別的操作不需要工程人員去學(xué)開發(fā)，只需要幾個(gè)月的時(shí)間兼職學(xué)習(xí)就能掌握。BIM技術(shù)是未來要取代二維圖紙的技術(shù)。在未來，設(shè)計(jì)文件的交付可能將是三維模型的交付，所以不應(yīng)該有BIM技術(shù)適合在大項(xiàng)目上使用的說法。恰恰是小項(xiàng)目做BIM應(yīng)用的成本較低，關(guān)注度和要求并不高，施工單位更應(yīng)該從小項(xiàng)目開始練手，培育自己的人才，這樣才能為大項(xiàng)目做好技術(shù)儲備和人員儲備。BIM技術(shù)應(yīng)該作為一個(gè)施工單位的戰(zhàn)略性方針來考慮，而不是建設(shè)單位有要求就搞，沒有要求就不搞。實(shí)踐證明，做BIM越早的單位，現(xiàn)在的名聲更好，積累的應(yīng)用點(diǎn)更多，建模和應(yīng)用技術(shù)更成熟，業(yè)務(wù)也更寬泛。

目前，基建行業(yè)的BIM人才是怎樣的一個(gè)狀態(tài)？飽和度如何？您對BIM人才建設(shè)有何建議？

李凱旋：基建行業(yè)的BIM應(yīng)用還不是很成熟，尤其市面上主流的平臺歐特克，其對線性工程的建模支持并沒有那么成熟。現(xiàn)在建模方面的自動化程度還不是很高，只有專業(yè)度較高的BIM人員才能用程序式建模輔助工具來完成橋梁隧道等線性結(jié)構(gòu)物的快速建模，大多數(shù)技術(shù)員還是只能手動建模，效率比較低，準(zhǔn)確率也不高。以基建為主的施工單位能真正把BIM應(yīng)用落地的，可以說是鳳毛麟角。

我認(rèn)為BIM人才的培養(yǎng)，不僅僅是建模、模型應(yīng)用等技能的學(xué)習(xí)，還得熟悉工程建設(shè)的業(yè)務(wù)，懂計(jì)算機(jī)技術(shù)；一個(gè)合格的BIM人才應(yīng)該能獨(dú)自策劃和推動整個(gè)項(xiàng)目的BIM應(yīng)用，可以跟建設(shè)方談項(xiàng)目管理，跟施工方談工程管控，跟開發(fā)人員談信息化流程，要掌握相對復(fù)合的專業(yè)知識，打造這樣的一個(gè)BIM人才需要施工單位有資源的傾斜，在培訓(xùn)上要花相當(dāng)大的力氣。

從行業(yè)發(fā)展趨勢來看，BIM平臺會不會代替?zhèn)鹘y(tǒng)的項(xiàng)目管理平臺？

李凱旋：BIM技術(shù)的出現(xiàn)并不是要取代某種技術(shù)，或者說顛覆某個(gè)行業(yè)?，F(xiàn)在很多咨詢單位和軟件廠商過度吹捧BIM技術(shù)，其實(shí)這并不是一個(gè)很好的現(xiàn)象。說到底，BIM技術(shù)還是工程建設(shè)的輔助工具，可以適當(dāng)?shù)臏p少項(xiàng)目的后期變更，提前優(yōu)化項(xiàng)目的組織方案。BIM平臺也只是在傳統(tǒng)的項(xiàng)目管理平臺上增加一些多樣性，并沒有改變項(xiàng)目管理的本質(zhì)，也就是進(jìn)度、質(zhì)量、安全這幾塊大的內(nèi)容。很多施工單位的項(xiàng)目管理平臺已經(jīng)沿用了幾年甚至十幾年，操作簡單，相對穩(wěn)定，對數(shù)據(jù)集成的要求并不高。BIM平臺的出現(xiàn)無疑會極大地豐富傳統(tǒng)的項(xiàng)目管理平臺的內(nèi)容，將許多立體的、可視化的信息集成進(jìn)項(xiàng)目管理平臺，也要對接其他施工設(shè)備的運(yùn)維信息，這對硬件和軟件都提出了更高的要求。施工單位必須全面迎接這樣的市場挑戰(zhàn)，通過革新傳統(tǒng)的項(xiàng)目管理平臺，學(xué)習(xí)一批前沿的計(jì)算機(jī)技術(shù)，培養(yǎng)一批復(fù)合型人才，將完成的項(xiàng)目成果歸納總結(jié)成模型庫，通過不斷迭代自己的產(chǎn)品，將自己的庫打造得更加完善。所以這不僅是挑戰(zhàn)，也是一次改革升級的機(jī)遇。