01 项目概况

 

  两江新区是重庆市下辖的副省级新区、国家级新区，也是中国内陆第一个国家级开发开放新区，同时是继上海浦东新区、天津滨海新区后，由国务院直接批复的第三个国家级开发开放新区。

  重庆市筑云科技有限责任公司（简称“筑云科技”，本会会员单位）花沟片区打捆路网道路及配套工程（含金渝公园）EPC总承包为两江新区重点建设项目，建设内容包括道路、桥涵、地通道、排水、照明、绿化、交通、公园及其他配套工程。路网工程总长12.64公里，含11条道路、13座桥梁及6座地通道，并将新建一座公园——金渝公园，是两江新区重点推进的景观项目。

花沟片区打捆路网道路及配套工程（含金渝公园）EPC总承包是筑云科技（BIMCC）服务的重点项目之一，筑云科技（BIMCC）团队为项目打造了设计施工一体化的智能建造体系，通过部署智能建造平台、应用BIM技术、提供专业咨询服务，帮助项目解决设计施工重难点，节约工期，控制成本。通过智能建造平台，将EPC项目管理精细化、数字化、智能化，充分保障项目的实施及交付。

  截止目前项目已获以下奖项：重庆市建筑业协会第六届建设工程 BIM 大赛三等奖、第三届“新基建杯”中国智能建造及BIM应用大赛二等奖、2022年第五届“优路杯”全国BIM技术大赛铜奖、第五届“市政杯"BIM应用技能大赛二等奖。

02 智能建造应用、亮点重难点问题解决方案、应用前后对比

智能优化设计

绿色景观设计-树篦子设计

  在行道树植树圈上增设树篦子，树篦子采用不锈钢材质。不锈钢树篦子采用激光镂空图案，焊接打磨成型，耐腐蚀性好、阻燃性好、强度高、安装简单、线条简单，银色外观凸显现代理念。树篦子在景观设计起到重要的作用，树篦保护树的根部免受破坏，同时可以更容易的灌溉和排水，并且增加步行区域的可用空间，通过覆盖树坑来保障行人的安全。

▲ 行道树示意图     ▲ 不锈钢树篦子示意图

荧光健身跑道

  在人行道设计上采用荧光健身跑到加上仿石材生态砖，能够白天吸收太阳光晚上起到发光的效果，除了美观之外还能够在晚上让行走人员看到路面布局的划分。相较于传统人行道设计，荧光跑道设计无论从功能或是美观都有较大的提升，同时荧光跑道还赋予了一定科技感和景观元素。

▲荧光跑道

主体结构景观设计

（1）地通道景观设计

  相较于传统隧道入口，增加了星光元素，赋予了地通道结构文化内涵。将地通道入口处增设高档挂板+现代简洁浮雕或绿体绿化，内部采用护墙板加墙面装饰将星光元素与铝板冲孔结合，辅以孔灯装饰，体量过大路段重点装饰出入口部分,中间简化设计；地通道门洞将星光元素与铝板冲孔结合，辅以孔灯装饰。

▲ 地通道入口     ▲ 地通道星光元素设计

（2）桥梁亮化设计

  此次设计优化的灯光效果和周围的景观融为一体，在节点桥梁两侧立面增设水纹灯，模拟月光照射水面泛起的波纹效果，桥体柱子采用3000K色温投光灯由上往下投射。

▲ 桥梁水纹灯亮化

自动喷灌系统设计

  优化设计在绿植处增加自动喷灌系统，起到更好的喷灌的同时又能起到省水、省工的效果，还能提高土地利用率。

▲ 自动喷灌系统

智慧灯杆

  将道路灯杆从传统的照明功能优化设计为多功能的智慧灯杆，可集成5G基站、智能照明、气象监测、环境监测、物联网基站、机动车信号灯、人行信号灯、交通视频监控、交通标志标牌、路名牌、小型标志标牌、治安监控、应急管理等设施，实现多杆合一。

▲ 智慧灯杆结构

▲ 智慧灯杆布置示意图

3D模型深化

现场施工

 

  施工项目涉及地通道、综合管线、公园等众多复杂工程，施工工艺复杂，工序繁多。管线工程涉及通信、给排水、电力等多个专业交叉作业，管线与结构之间、管线与管线之间是否存在相互干扰是难以发现的问题。

  特别是地通道顶管工程涉及顶管结构的预制，预制结构多、结构形状复杂、结构尺寸精度要求高，施工过程控制要点难以把握。

解决思路

 

  利用BIM技术，进行施工模型深化，施工工艺流程实现可视化。可以对复杂的工程进行建模，通过模型可以在施工前先进行模拟施工环节，通过模型演示施工的各个环节，对于存在问题的地方事先解决，避免施工中的损失。

  通过三维设计平台对工程项目进行精确设计和施工模拟，围绕施工过程管理，建立互联协同、智能生产、科学管理，实现工程施工智能管理。

具体做法

 

1. 桥梁模型深化

  根据施工方案及现场施工需要，对桥梁主体构件以及施工措施,进行模型深化，精度超过LOD400，用以对接构件加工厂商和指导现场生产、加工。

▲ 桥梁主体结构模型深化

2. 地通道模型深化

  根据施工方案及现场施工需要，对地通道衬砌环主体模型以及施工场布措施进行模型深化，精度超过LOD400，用以对接构件加工厂商和指导现场生产、加工。

▲ 地通道模型深化

3. 顶管预制场地深化

  通过提前对预制场地建模，发现预制场与1号路D匝道支架施工冲突（预制场道路放坡进入支架范围），提前施工7#挡墙，节约临时支护措施，减少返工，节约工期。

▲ 顶管预制场地布置模型

4. 金渝公园

  项目包含金渝公园总面积90公顷，分为ABCD四个区域，模型建模深度为LOD400。建立了金渝公园标准化族库，方便建模随时调用。针对金渝公园地形起伏大，道路贴合地形，异形构件多，灯杆构件多，且不易对齐放置在地面上等建模难点，公园模型90%以上采用Dynamo编程进行建模。使用json数据格式进行道路路径数据文件转存，在程序中进行交互复用。

▲ 金渝公园模型

5. 管线综合深化

  整合全专业BIM模型，进行碰撞检查，协调管线分包方对水机电管线排布进行优化调整，最后出具满足施工要求的管线综合深化图纸，指导机电施工安装，土建预留预埋。管综方案确定、确认管综模型、现场安装。

▲ 管线综合深化

应用成果

 

  利用BIM技术，进行施工模型深化，施工工艺流程实现可视化。能够使得结构模型更加清晰明了，尤其对于预制构件能够较好的起到辅助施工的作用。

  模型辅助设计图纸复核，使用BIM技术进行碰撞检查，空间调整，反馈图纸问题，提供参考解决方案。生成碰撞检查报告15份，定期例会协调解决问题。确保施工前消除所有错漏、缺陷和隐患，减少返工，节约工期23天，节约成本50万元。

 

绿色建造智能化

环保重难点

 

  利用BIM技术，进行施工模型深化，施工工艺流程实现可视化。可以对复杂的工程进行建模，通过模型可以在施工前先进行模拟施工环节，通过模型演示施工的各个环节，对于存在问题的地方事先解决，避免施工中的损失。

  通过三维设计平台对工程项目进行精确设计和施工模拟，围绕施工过程管理，建立互联协同、智能生产、科学管理，实现工程施工智能管理。

解决思路

 

  项目土方工程量大部分是填方依靠外面运输至项目现场，扬尘难以控制。扬尘控制难度大的主要原因是现场范围大，人员监测难。

  对此，实时采集现场PM2.5、PM10等相关数据，一旦数据超标则开启现场的智能喷淋系统和雾炮，可以实现覆盖性降尘和精准降尘。

  建筑垃圾则采用分类处理，从源头解决了垃圾的危害和循环利用问题。

具体做法

 

  现场设置扬尘监控系统，与自动喷淋、雾炮等联动。监控系统自动监测环境空气指标，发现指标超标后开启自动喷淋以达到降尘效果。

  安装智能仪表对现场噪音、粉尘、风速等进行监测，数值超标后在智慧管理平台自动预警。与喷淋、雾炮系统联动，扬尘数据超标后可实现自动喷淋降尘。

▲ 喷淋加雾炮降尘

  建筑垃圾产生后，在施工现场进行分类处理，按照垃圾的不同类型进行重复利用，无法利用的分类后收集集中处理，减少垃圾的危害。

应用成果

 

  智能喷淋系统通过在现场关键位置布设监控设备，实时采集PM2.5、PM10等相关数据，将数据反馈到智慧喷淋系统，一旦数据超过设定标准值自动开启喷淋系统进行洒水降尘。

  通过智能喷淋系统的应用，解决了施工范围内的扬尘难以控制的问题，提高了施工环境，满足了环保要求。

  智能喷淋系统使用之前，扬尘的控制完全依靠人员现场发现后再实施降尘措施，组织过程中难以满足时效性的要求，同时耗费劳动力成本和水资源。相较于传统覆盖洒水模式节约了用水量、施工机械及施工人员成本。

工程量智能计算

项目工程量计算重难点

 

  花沟片区打捆路网道路及配套工程涉及13座桥梁。桥梁为连续现浇箱梁、钢箱梁，工程量大统计困难，并且钢箱梁制造过程需要精确的用量计算进一步加大计算难度。

  同时花沟11条道路和90公顷公园涉及土石方工程量大计算困难。

解决思路

  利用BIM技术，基于BIM算量体系，通过工程设置、模型映射、做法挂接等将BIM模型转为BIM算量模型，汇总计算出具清单或定额工程量。土石方量利用无人机摄影技术建立点云模型，进行地形创建从而可实现土方量计算。

具体做法

 

1. 桥梁结构工程量统计

  基于BIM算量体系，通过工程设置、模型映射、做法挂接等，将BIM模型转为BIM算量模型，汇总计算出具清单或定额工程量。并于传统工程量对比分析，精确控制成本。直接在BIM模型用明细表统计工程量。

▲ 模型工程量统计

2. 钢箱梁结构工程量计算

  以按照图纸精确建立的模型为基础，结合现场实际情况，在每个部位施工前核算材料用量，施工方可据此提前拟定物资计划，为工期管理和物资管控提供有力保障。

▲ 钢结构工程量计算

3. 土方石计算

  利用无人机倾斜摄影导出FBX+点云模型，进入Civil 3d中进行曲面地形创建，叠合红线范围已完成面高度进行手工创建，求解两个曲面差集，计算实际挖方量，完善填挖平衡方案，从而降低弃土填土分配不均产生的额外费用。

▲ 土石方量点云模型计算

4. 岩腔回填砼放量计算

  使用激光扫描沟壑处岩缝岩腔，摸清空缝隙内腔室分布情况，制定混凝土回填方案，精确把控混凝土回填方量。

▲ 岩腔回填砼计算

模型算量应用成果

 

  桥梁结构和钢箱梁结构通过构建模型进行工程量的统计，能够提高计算的效率，同时未物资计划和管控提供有力保障。

  土石方计算采用无人机摄影构建点云模型，采用cibil3D进行地形创建，可以计算出实际的土方量，能够降低弃土填土分配不均匀产生的额外费用。

  本项目土石方工程量大，道路土石方挖方约156万方，填方约644万方，依托激光雷达扫描技术，结合场内土方调配方案和BIM+GIS地理信息模型进行土方量控制，避免二次倒运，节约工期40天，节约成本32万元。

施工方案模拟

关键工程施工难点

 

  花沟路网共有13座桥梁，存在高墩数量多，同时顶管下穿金渝大道，预制顶管节段数量大，施工工艺复杂。

  主要的施工难点是复杂工序实施过程中关键要素多，施工前必须对方案进行详细解读，需要较为简单明了的方案解读，使方法满足从管理人员到现场作业人员不同受众的需求。

解决思路

 

  采用BIM技术利用Fuzor可视化仿真软件，将施工施工工艺进行动态展示，能够起到辅助现场施工和技术交底的作用。

具体方法

 

1. 高墩施工方案模拟

  高墩翻模，采用Fuzor可视化仿真软件，动态模拟施工工艺，可以动态展示高模施工整个施工流程的操作方法，便于进行施工方案的交底，可以让真个过程一目了然。

▲ 高墩施工工艺模拟

2. 便道施工方案优化

  利用无人机拍摄的地形数据文件导入Infraworks软件绘制施工便道，基于BIM平台，不断合理寻找合理线性纵坡的施工便道。在原有施工方案的基础上优化了施工便道，根据实际进度需求修改便道，合理优化路线，提高施工效率，同时最低化事故率。

▲ 施工便道方案优化

3. BIM可视化及VR安全交底

  利用BIM-VR对施工关键工序进行模拟，及安全培训和安全教育。

▲ 采用BIM-VR进行交底

方案可视化应用成果

 

  通过BIM建模可以对高墩、顶管等施工工艺复杂的工程进行施工方案模拟，进行动态展示，能够加深管理人员和作业人员对方案的理解，便宜施工的精细化管理。

  通过对施工过程的优化，节约工期共83天。项目运用可视化虚拟仿真，通过动态模拟设计、施工方案模拟，对项目建设进行精细化管控，减少交底问题造成的返工浪费，实现成本节约126万元。

 

数字化平台协同管理

施工管理重难点

 

  施工现场范围大，施工分包队伍多，人员管理难度大。拆迁方面包含住户的拆迁和管线迁改等，拆迁进度缓慢。

  工程涉及高边坡、深基坑、高支模、人工挖孔等危险性较大的工程，安全任务重。亟需一种能够管理数量多、信息量大、响应及时的人员、施工设备的管理方法。

解决思路

 

  对于人员管理问题，通过对施工现场进行分区，将现场一共分为三个工区，每个工区按照不同的施工队伍进行人员管理。

  利用智能一体化平台对施工现场的所有人员进行统一管理，结合物联网技术对劳务工人进行实名制管理，其中包括人员信息、人员出勤及劳务人员工资发放情况。

  安全方面，将工人的安全教育情况、安全防护措施和现场作业时的安全行为集成到一体化平台上面，方便及时反馈信息、做出响应。

  通过无人机，采集项目不同位置的全景数据，并利用360°全景技术，将项目范围内的拆迁情况进行录入，管理者能在BIM智慧管理平台中进行可视化的拆迁管理，实现信息集成，便于项目指挥管控，辅助决策。

具体做法

 

1. 构建数字协同平台

  数字协同平台分为四层搭建，即硬件层、数据层、系统层和应用层。

  ① 硬件层包含了机械设备、安全帽、信号发射器、摄像机等各种数据采集设备；

  ② 数据层包含业务数据、图纸数据、BIM数据、GIS数据、人员数据、设备数据、影像数据、接口数据；

  ③ 系统层由各个子系统集成，主要包含进度管理子系统、人员管理子系统、安全管理子系统、质量管理子系统、设备管理子系统、数字资料子系统等等；

  ④ 应用层主要是由3个端口组成，即移动端口、PC端口和大屏端口，管理人员可以通过移动端口在手机上进行管理工作，也可以在电脑上进入管理平台，还可以在BIM室内大屏幕上进行全局管理。管理过程不受时间地点的限制，管理十分的便捷高效。

  数字平台的管理机制是由硬件层采集实时数据，数据流向数据层进行处理分类，然后流向系统层分别进入各个子系统，最后在应用层呈现到各个端口上面。

▲ 数字协同平台数据流向图

  项目以GIS平台引擎为基础，搭建BIM+GIS智慧建设管理平台，利用移动终端和物联网技术实时采集数据的功能，实现PC端协同运用，打造基于BIM的新型项目管理模式。

  实现道路、桥梁、景观等多源数据融合，满足项目设计、施工一体化、精细化的管理需求。

▲ BIM+GIS管理平台

2. 人员信息管理

 

  施工现场工人的实名制管理一直是施工企业的诉求。劳务实名制管理有其优点：根据劳务实名信息制度可以让施工企业随时理解项目用工的总体用工数；根据实名考勤打卡制度可以让施工企业随时了解每日用工数；根据实名产品制度，可以让施工企业随时了解工程单元是属哪家劳务班组所做；结合实名考勤制度和实名企业管理制度，监督农民工工资发放到位，杜绝劳务队伍拖欠农民工工资的现象。

  实名制考勤实到实签，使总包对劳务分包人数、情况明细、人员对号、调配有序，从而实现劳务精细化管理。

▲ 人员实名制管理

3. 环境检测及智能预警

  通过现场安装的幻剑监测设备，实时传输现象噪声、温度、湿度等相关环境数据，与设置数据上线进行比对，一旦数据超限管理平台立即发出预警。

▲ 数据监测系统

4. 施工现场安全管理

  智能AI安全管理监控作业人员安全防护。自主研发基于视频流的智能图像自动学习(AI)识别系统，利用最新的深度学习及大数据技术，通过自动识别人员与安全帽佩戴、安全背心佩戴等行为，对现场监督(安全行为)保障提供有力保障。

  实时监控识别，实时报警，提升管理效率及智能化。

▲ 智能识别安全帽佩戴     ▲ 场内吸烟监测

5. 拆迁管理

  征地拆迁作为EPC项目推进的首要工作，征地拆迁的进展情况将直接影响项目推进进度情况及成本控制。传统的拆迁管理中往往存在拆迁信息更新不及时、施工范围与现场边界不清晰、拆迁进度管理分散等问题。

▲ 拆迁管理

应用成果

 

  实施前现场人员管理难度大，人员组成复杂，管理模式混乱，效率低下。通过一体化平台进行数字化管理解决了人员多、信息量大、作业人员分散及作业人员安全防护覆盖不全等问题，提高了工地人员管理效率，节省了管理时间和人员的投入，有效减少项目各参与方沟通时间约10%，减少线下设计例会、交底十余次，减少图纸、模型审核时间约15%。

  通过在塔吊、龙门吊等大型其中设备上安装监控设备，将监控数据实时传输至智慧工地平台，保证设备的正常运行。

  通过监测设备运行情况，保证设备的允许效率和安全性能。节约工期约15天，节约管理成本约3万元。

 

矩形顶管施工智能化

施工管理重难点

  花沟顶管施工部位结构形式、施工环境、施工工艺复杂且施工精度高，对施工控制技术、管理要求高，施工管理难度较大。

▲ 顶管施工流程图

应用效果

  从矩形顶管预制到顶进施工环节，通过管节、基坑、顶管机进行精细化建模，对洞门破除，顶进、注浆、土方调运、贯通转运等全过程进行模拟预演，分析在顶进各阶段作业面的可行性、材料堆放及运输可行性。节约工期75天，节省施工成本97万元。

 

03 项目负责人经验总结及规划展望

 

利用一体化平台实现管理智能化

  利用物联网技术建设智能一体化平台，具有信息覆盖全面、管理高效、管理智能化高等优势。

  同时，拆迁工作采用智慧管理实现信息集成，便于项目指挥管控，辅助决策。

  在实际施工项目现场管理方面有较大的作用，便于获取整体信息，提高管理效率，对于今后其他项目有较好的借鉴意义。

应用智能喷淋系统保证施工环境

  通过现场安装监测设备对施工环境进行监测，一旦扬尘超标可自动启动喷淋系统对局部进行降尘，配合一天两次覆盖性洒水降尘可以很好的控制场内扬尘，保障施工作业环境，满足环保要求。

  能够节省大量的人员机械和水资源，起到控制施工成本的效果，后续施工中应加大智慧喷淋系统的应用和发展。

施工现场大型设备管理

  对于施工现场大型设备（塔吊、龙门吊、顶管机等）的管理是通过实时监测，将数据上传至智慧工地平台，能够保障大型设备运行过程中的实时监测。

  一旦数据异常可以及时预警，方便我们及时维护，对设备运行的安全性有很好的保障。

施工模型深化

  利用BIM技术，进行施工模型深化，施工工艺流程实现可视化。能够使得结构模型更加清晰明了，尤其对于预制构件能够较好的起到辅助施工的作用。

  整合全专业BIM模型，进行碰撞检查，协调管线分包方对水机电管线排布进行优化调整。

  通过模型的建立，能够极大的提高施工精准性，满足施工质量的同时节省大量的施工成本，智能化施工也是后续施工中不可或缺的施工手段。

BIM模型工程量计算

  利用BIM模型对现浇箱梁结构、钢箱梁结构、土石方开挖、岩腔混凝土回灌等工程进行工程计算，大量的节省了计算工作量，提高了工作效率，从施工成本和施工工期方面带来很大的提高。

施工方案模拟

  通过BIM建模对施工工艺复杂的工程进行方案模拟动态展示，通过模型动画对整个施工工艺流程和操作要点进行演示，能够加深管理人员和作业人员对方案的理解，便宜施工的精细化管理。方案模拟是很好的BIM应用实例，对项目的施工质量、施工工期、施工安全等方面都有不可替代的作用。后续应用中应该加强方案模拟手段的应用，同时也要让方案模拟更加的细致，可将其应用于方案的评审、交底及现场施工等多个场景。

智能化设计

  花沟项目是重庆两江新区的重点项目，是EPC总承包项目，在设计节段考虑智能建造方式，在设计方面从绿化景观、主体结构造型和装饰、荧光健身跑道、智慧灯杆等多个方面纳入智能化设计，使得项目建成后，在运营节段能够满足科技发展对基层设施建设的要求。

  花沟路网项目从设计节段到建设节段乃至于最后运营节段几个方面开展智能建造，在管理方面基于计算机技术、网络技术及无人机航拍倾斜摄影技术通过建立仿真模型打造智慧施工平台，用智能一体化平台数据联动实现了施工过程中人员、材料、机械、施工方法和施工环境的精细化管理。

  通过精细化的管理方法实现经济创效，降低施工成本。同时提高管理的效率，提高劳动生产率，在建造过程中实现了全过程、全专业和全要素系统管控。

  总之，通过智能建造的实践应用，让花沟路网项目逐渐从从“数量取胜”转向“质量取胜”；从“粗放式经营”转向“精细化管理”；从“经济效益优先”转向“绿色发展优先”；从“要素驱动”转向“创新驱动”。

实现这些转变，智能建造是重要手段。

在后续施工中，继续探索智能建造的应用，以工程全生命期综合效益最大化为目标，重点关注管理流程再造，重点强调建造过程的质量安全保障和资源系统管控、数字化设计和机器作业的协同建造方式。

 

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