一、任务来源

项目于2020年4月进行了中交一公局集团I级BIM课题立项，课题题目为《基于BIM技术的梁场管理系统研究及应用》，项目于2020年底顺利完成了该课题。

二、应用领域及技术原理

（一）应用领域

基于BIM技术的梁场管理系统研究及应用所属土木工程桥梁施工领域；BIM技术作为国家大力推行的应用技术，可提高施工专业化水平；对于项目自身而言，梁场具有场站化管理集中、工序简单、重复劳动强度大的特点，应用BIM技术可直接解决场站标准化建设和监管、资源专业化配置问题、实现精细化施工，既提升项目管理水平，又可为项目节源开流，提质增效。

（二）技术原理

1.BIM模型技术应用

1） 参数化建模

预制梁模型采用Revit软件建模，通过建立参数化轮廓族，调整预制梁几何尺寸信息，以数据驱动模型的参数化轮廓族，以满足不同规格的梁型。参数化建模有效的简化了工作流程，提高了模型创建的效率；可直接输入纵坡、梁高等数据对预制梁轮廓准确绘制，保证项目模型的精度，项目对涉及到的所有梁型均作了建模分析，共计建立预制梁模型22类。

2）基于BIM模型技术的碰撞检测及深化设计应用

利用Navisworks进行碰撞检查，提前发现内部碰撞问题，优化工程设计，从而实现了对设计图纸的可视化三维校审，提高了生产效率，提前解决碰撞问题，避免工程施工过程中出现返工，很大程度的保证了施工工期。项目整体碰撞检查 396次，提出设计图纸变更2次，施工方案优化16次，单片箱梁钢筋施工时间缩短3-4小时，有效提高了施工效率。

2.施工方案虚拟推演、可视化技术交底

1） 施工方案虚拟推演

项目预制箱梁数量多，顶板钢筋施工具有重复性，实现工厂化流水作业，是降本增效的有效途径。项目利用BIM技术，运用Revit软件建立了钢筋模型，尝试将底腹板钢筋及顶板钢筋分别进行模块化焊接组装优化，并验证了多种方案的可行性，进行方案比选，确定了波纹管焊接装置定位坐标，及各类材料用量表，最终形成了顶板钢筋模块化焊接工装平台，底腹板钢筋模块化焊接运输模具等创新成果，同时引进焊接机器人替代人工进行施焊作业，形成了一套完整的施工工艺。

2） 创新设计及可视化交底

在预制箱梁施工方案制定中，利用BIM技术协同进行底腹板钢筋一体式绑扎胎架的设计，将BIM模型成果整合进方案，充分考虑材料利用、碰撞检查、安全施工等问题，实现方案最优化，最终以三维BIM模型方案向现场技术人员及施工班组进行可视化交底，三维模型配合二维图纸，让现场人员更清楚地了解复杂构件的结构尺寸、空间位置，大大提高了加工效率，减少了因图纸交底不到位产生的施工错误。

为有效降低预应力施工过程中的安全事故发生的机率，项目自主研发红外线警戒张拉防护架，利用Revit建立三维模型，进行三维可视化技术交底，增强交底的可视化表现，使现场人员更好的了解其工作原理、张拉施工风险点及注意事项，交底内容简单易懂。

3.高效工程量统计及复核 

1）混凝土量复核

BIM模型不仅拥有高精度的三维空间结构，同时拥有结构物空间尺寸参数、数量、种类属性、原材料属性、所用施工工艺、自定义计划属性及工序时间属性，可以便捷的对工程量明细进行提取。

项目根据设计图纸对全线各种梁型进行参数化建模，根据所建立的三维模型进行设计图纸校核，通过Revit导出工程量明细表，与设计图纸工程量进行对比，查询是否存在误差，对误差相关模型进行再次核对，确定是模型存在问题还是设计图纸设计有误，方便进行设计变更。

项目经过仔细核算，最终发现三维建模复核工程数量与图纸设计不符，经过与设计院沟通变更，预计清单项箱梁混凝土可实现正变更1535m3。

2） 钢筋数量复核

通过运用revit对梁体钢筋进行三维建模，快速统计出钢筋工程量，为项目各部门提供了准确的工程量依据，提高工作效率的同时，也提高了材料整体管控能力。

4. BIM预制梁场综合管理应用

1）质量过程管理

通过运用BIM管理平台，定义预制梁生产流程，从模板安装、钢筋安装、混凝土浇筑、预应力张拉、管道压浆，对各个工序接节点建立以“三检制”核心的生产流程，协作队伍、现场技术员、监理三方共同参与，按照三检制流程，对生产流程节点逐步登记，对流程节点配置人、材、机资源关联关系，各节点相关方都会在手机APP上收到检验请求，经检验通过后才能进入下一工序，对生产流程节点交接与验收逐步登记，形成质检资料，实现质量有效管理。

2）进度计划管理

项目管理人员通过手机APP进行“三检制”工序登记，系统能够根据不同梁型工序完成情况，自动分类统计，将完成进度情况，梁板存储情况、出场外运等情况分类进行展示，在平台上进行分类别展示，方便及时根据施工进行计划调整，强化项目现场管理水平。

3）人员管理

BIM平台实现了与第三方平台接入与对接工作，能够展示班组及工种信息，每日更新人员进出场情况；项目建立安全积分考核制度，分月度及季度对各施工班组进行考核，考核结果通过BIM平台人员管理模块进行展示；同时，系统能够与线上安全交底系统进行对接，实时同步展示各工区班组安全技术交底情况，减轻了人员管理工作负担。

4）材料数据管理

将BIM管理平台与拌合站物料系统进行关联，通过对拌合站生产数据及地磅数据的采集，达到材料用量动态管理的目的，展示每日各标号混凝土消耗情况，进行节超分析，在避免管理漏洞的同时，节约原材料成本。

5）视频监控管理

将BIM管理平台与海康威视监控系统关联起来，可显示各区域的监控情况，各级人员通过BIM梁场管理平台，实时查看施工情况。

三、成果的创造性、先进性

1、应用BIM技术，进行精细化建模，提取预制梁钢筋混凝土工程数量，进行精确复核，提供工程数量统计变更基础资料，提高项目材料整体管控力度。

2、利用BIM技术建立箱梁钢筋与波纹管模型，进行碰撞检查，提前发现内部碰撞问题，优化工程设计，实现设计图纸的可视化三维校审，解决施工困难。

3、利用BIM技术协同进行方案设计优化，实现施工方案的三维可视化技术交底，明确施工技术重难点控制，形成了钢筋胎架水平筋拉伸装置等一系列创新成果。

4、项目依托BIM技术，建立了一套综合管理系统，能够对整个施工过程中的人员、进度、质量、安全、物资实行全过程监管。

5、系统接入第三方平台数据，实时更新人员进出场情况、班组人员考核情况及安全技术交底情况，并能够将安全积分考核结果公示在平台上。

6、项目采用多方位实时监控,利用BIM平台对预制梁各工序进行动态生产及仓储信息管理，及时调整施工进度，保证现场施工生产顺利进行。

7、实现三检制的BIM平台应用，各检验人员可在移动端实时查询当前生产工序，并负责在平台录入原始数据，及时更新，通过扫描二维码，可实现构件检测信息追溯，查看隐蔽工程资料。

    8、管理平台与拌合站物料系统进行关联，通过对拌合站生产数据及地磅数据的采集，进行节超分析，达到材料用量动态管理的目的，节约原材料成本。

四、作用意义

经济效益：

基于BIM 技术的梁场管理系统研究及应用，通过BIM技术、 BIM梁场管理系统平台应用，解决了高寒高海拔地区施工工期短、昼夜温差大、工人劳动力下降等问题，减小了人、机、料消耗，提高了施工效率和施工质量，过程中取得不菲的经济价值。

1）通过BIM 梁场项目管理系统的应用，降低了质量问题出现的可能性，缩短了报验时间，实现无纸化办公，节约人工 3人，节省工期 26 天。

2）通过运用 BIM 数字模型技术指导钢筋碰撞及下料优化设计，解决了项目箱梁梁端、梁中底腹板钢筋碰撞，T梁马蹄处渐变钢筋碰撞，并优化箱梁齿块钢筋尺寸、T梁顶板钢筋，其中，20米箱梁节约钢筋80kg/片，共计72吨，30米箱梁钢筋节约135kg/片，共计228.3吨，钢筋平均单价为4000 元/吨，节省费用约120.12万元。

3）通过运用BIM 数字模型技术进行工程量复核及统计，通过图纸设计量、手算、模型计算对比，发现图纸设计遗漏混凝土量总计 1535m³，其中20m箱梁655m³，30m箱梁 880m³，混凝土合同单价 912 元/m³，成本600元，节约效益：1535*（912-600）=47.89 万元。

4）红外线智能张拉防护架,与传统张拉架相比较，张拉一片梁能够节省 30 分钟左右，项目共计梁板4281片，采用新型张拉架，共计可节约施工时间 2115.5 小时，共计264.4工班，每个工班按 300 元考虑，可节约人工成本 264.4元*300=7.933 万元。

5）顶板钢筋模块化机器人焊接,每片梁可节省工时7人*6h-5人*4h=22小时，按每人每天工作8个小时，高原地区人工工资按每人每天 200元，每片梁可节约人工费用 550元，扣除焊接机器人 21 万的设备采购费，项目箱梁2866片，总计可节约费用136万元；

6）移动式存梁台座的使用解决了项目40mT梁存放规划困难，提高了不同梁长梁板存放机动性，减少了存梁区征地面积，降低复垦费用,节约成本 54.144 万元。

7）梁底预埋钢板调节装置，包括台座、模板修改，整体构造 较为简单，投入的材料较少，合计12套模板投入人工及材料费为4800元；采用传统的细沙铺垫调整预埋钢板坡度的方式，则需要砂子约2m³ ，需要调节钢板1100kg，合计材料费约5350元，节约成本 550元。项目共计需生产961片13m矮T梁，按照上述人工消耗来计算，共计能够节约人工费用为 961 片*（0.4-0.1）工时/片*200 元=5.776 万元。

8）内模防上浮锚栓，常规压杠采用 25 工字钢制作而成，一个区按照三套压杠考虑，需要材料费 38kg*3m*10 根*3 套*4.5 元 =15390 元，消耗工费 1h*4 人*40 元/h=160 元/片；采用精轧螺纹钢，需要材料费 15个*10个*30元=4500元，消耗工费0.5h*4人*40元/h=80 元/片；本项目共计箱梁 2866 片，可节省（15390元+160元/片*2866片）-（4500 元+80元/片*2866片）=24.017 万元。

综上合计产生经济效益 395.88 万元，工期节约 124 天。

社会效益：

目前青海省未有项目单独开展基于BIM技术的梁场生产管理系统的研究，本研究基于扁门梁场项目成功研发了一套基于BIM 的梁场管理系统，为项目管控的梁场建设提供基于 BIM 的工程项目信息化服务。基于 BIM技术的梁场管理系统研究及应用，解决梁场生产管理问题，提升项目信息化管理水平。并将 BIM信息化技术逐步推广到公司其他同类梁场项目上。与此同时推进 BIM 信息化技术在公司其他领域项目的应用，推动公司信息化建设。