为展示前沿创新技术，分享优秀实践成果，推广行业成功经验，发挥科技创新赋能作用，助力企业数字化转型，中国对外承包工程商会开展了国际工程行业数字化应用案例的征集工作。
中铁十局集团有限公司的《基于BIM建模技术在秘鲁钱凯隧道项目的应用》案例在这次征集中被选为优秀应用案例。
一、案例背景和总体情况
1.1项目背景。住房和城乡建设部2021年的工作总体要求中指出，要加快发展“中国建造”，加快推动智能建造与新型建筑工业协同发展，建设建筑产业互联网平台，深入实施绿色建筑创建行动，并落实建设单位工程质量首要责任，持续开展建筑施工安全专项整治等重要举措。随后北京、上海、山东、江苏、安徽等各省市陆续出台相关政策，推动以信息化、数字化、智能化为手段的新型建筑行业的发展。
在这样的大背景下，集团、公司要在激烈的市场竞争中更好的发展，在BIM、GIS、物联网、大数据、云计算、数字建造平台等新型技术方面的应用就成为必不可少的部分。新型数字化技术应用，不仅能给施工企业的现场各种技术问题提供解决办法，而且能有效提升施工企业的管理水平，提升施工企业在进度、安全、质量、成本等方面的管理效率，节约成本。
本项目中，利用BIM和数字化技术，建立项目数字化模型，对项目设计、施工组织、施工方案进行模拟、演示、比选以及优化，为项目创造了极大的经济效益、同时在项目安全风险预估、项目综合管理提供了极大的帮助。通过数字化管理打造企业品牌，为后续的招投标增加亮点。本项目数字化技术的应用为集团、企业内的其他项目提供实施经验。
1.2项目概况。本项目位于秘鲁利马市以北75km处钱凯市，隧道洞口工程为隧道入口桩板墙洞门及传送带平台边坡开挖工程。主要工程内容包括：钢筋混凝土钻孔灌注桩工程、网喷防护工程、锚索加固工程、钢筋混凝土帽梁和系梁工程、基础土方挖填工程、边坡开挖工程。洞门工程横向长142.65m，包括110根钻孔灌注桩施工，桩基直径1.0m和1.2m，最大桩深约34m；桩帽梁分为2.5m×1.6m和1.5m×1.6m两种断面结构，系梁共计6道，断面结构为0.6m×0.6m；桩基网喷护面采用焊接钢筋网平+15cm厚H30喷射混凝土。项目位于南太平洋东岸，平均海拔44m，该地区属于干旱气候和半炎热气候区，地表为风积沙覆盖，无植被，全年几乎无雨，湿度较大，年平均气温约19摄氏度。
1.3应用目标。通过BIM技术的应用，提供一个BIM项目实施的标准框架及流程，并为BIM项目实施过程提供指导依据。通过碰撞检查、施工模拟等手段，减少施工期图纸变更90%以上。通过施工模拟和三维交底，让全员对施工过程有充分了解。通过数字化管理平台，有效提升各业务部门的管理水平。通过本项目，建立一套健全统一的BIM项目管理体系，打造企业“数字工地”示范工程，打造工程项目数字建造样板，引领集团工程建设板块发展，提升公司项目管理数字化水平，助推企业数字化转型。
二、案例的主要内容及应用场景
2.1应用内容。包括模型技术应用及工程项目管理应用等内容。模型的应用内容包括：各专业BIM模型的创建、碰撞检查、设计校核及施工优化、工程量统计计算、总体施工方案模拟、三维技术交底、VR全景漫游、VR安全培训等。数字化建造平台应用内容包括：工程量管理、进度管理、计价管理、安全管理、质量管理、资料管理等。
2.2应用情况介绍
2.2.1标准体系建立。根据项目需求及公路工程的相关技术标准，建立项目的建筑信息模型创建及交付标准、数字化平台的应用标准等标准体系。对项目的模型分类、图层、EBS分解、WBS分解、线型、线宽、材质、文件命名等做了明确的规定。对BIM技术和数字化平台的应用设定标准化的流程，为BIM应用和数字建造平台的应用提供体系保证。
2.2.2 BIM模型基础应用。
（1）BIM深化模型创建。按照数字建造平台BIM建模标准要求进行模型深化，所包含的信息以及交付物应符合数字建造平台施工交付标准的要求。
（2）图纸复核。图纸复核是施工准备阶段技术管理主要内容之一，认真做好图纸会审，检查图纸是否符合相关条文规定，是否满足施工要求，施工工艺与设计要求是否矛盾，以及各专业之间是否冲突，对于减少施工图中的差错，优化设计，提高工程质量，节约施工成本和保证施工顺利进行都有重要意义。
采用BIM技术进行三维可视化辅助图纸复核。BIM技术的三维可视化特点使得各工程构件之间的空间关系一目了然，通过软件的碰撞检查功能，可以很直观地发现图纸不合理的地方。基于BIM的图纸会审通过在三维模型中进行漫游审查，发现净空设置等问题以及附属设施所必需空间的预留问题。
（3）工程量统计。根据合同中清单工程量计算规则的要求，对已创建的各专业模型进行清单工程量计算，导出工程量计算表，辅助计量支付，并为进度管理提供数据支撑。
（4）施工深化设计。深化设计模型是在施工图设计图纸的基础上，结合现场实际情况，对设计细节进行完善和补充，绘制成具有可实施性的施工图纸。深化设计后的图纸应满足原设计技术要求，符合相关地域设计规范和施工规范，并通过审查，能直接指导施工过程。基于三维数字技术的BIM模型在深化设计上具有天然的优势，采用BIM软件进行深化设计可以通过可视化方式展现设计图或施工过程中存在问题，从而提前进行方案改进和优化，提高设计和施工的质量和效率。
（5）施工方案模拟。利用BIM技术对施工过程中的重点和难点进行分析，先模拟后施工，有效降低施工难度和施工返工频率，优化施工方案。三维信息模型与施工方案和施工规范相结合，根据工筹计划，通过 BIM模拟应用软件对项目施工进度、施工材料用量计算等内容进行模拟，直观展现施工工法、施工工序、专项施工方案、重点设备内容，验证方案的合理性和可实施性。输出施工进度、资源配置等计划，指导模型、视频、说明文档等成果的制作与交底。
（6）三维技术交底。利用BIM技术建立各分项工程模型，附带施工工艺、工序等信息，进行分项工程全过程模拟的可视化技术交底，以展现措施关键节点和关键工序的衔接，提早预警危险源，从而提高项目施工技术管理水平和施工效率。
该应用点BIM应用成果：1）施工技术可视化交底及模拟模型。模型应当正确反映各分项工程部位以及施工顺序，能够达到虚拟演示施工过程的效果。2）施工技术和安全交底。技术交底应当清晰表达施工内容，满足施工条件，并符合规范要求。
（7）VR全景漫游、VR安全体验。
基于BIM技术与VR技术相结合，通过VR身临其境的虚拟安全体验，对安全事故提前预警，提高管理人员及工人安全生产意识。
在施工现场或项目部建立BIM+VR安全体验宣教室，利用BIM模型快速准确地布置安全防护要点，标识施工自身风险源和环境风险源，对管理人员及工人的安全生产意识进行VR试听培训，并总结生成安全风险因素分析表。
2.2.3数字建造平台应用。项目数字建造平台，将项目内的各种施工数据与BIM模型关联，将业务流程定制化，进行数字化项目管理，数字化建造平台应用内容包括：工程量管理、进度管理、计价管理、安全管理、质量管理、资料管理等。
（1）进度管理。进度管理模块包括总体计划、年度计划、月计划和周计划的编制和动态调整，项目投资进度管理、二维形象进度展示、三维形象进度展示。实现项目和施工标段投资数据采集、汇总和对比。
（2）安全管理。风险与安全管理是工程建设管控的核心工作，将数字建造管理平台与项目安全管理流程结合，通过数字建造管理平台借助物联网、大数据等技术，以移动端为主要业务操作端口，为安全风险管理、安全隐患管理、机械设备管理、人员管理等提供查询、审批、填报、记录、统计、分析、存档等信息化、数字化管理工具。
（3）质量管理。通过数字建造管理平台，进行质量问题的自检排查，现场质检人员、技术人员发现问题后第一时间上报，按照内定流程划分，直接指定责任人进行问题整改。责任人在整改完成后及时回复问题整改情况，验收人员在线验收，保证质量问题的及时闭环。保证现场施工质量满足项目的质量要求。
（4）计价管理。根据现场进度完成实时数据，关联施工合同清单，实时统计现场完成产值情况，直观展示项目的进度。通过已经完成产值与计价情况的对比，反应项目的回款、完工计价等情况，保证项目的计价、成本等工作有序可控。
（5）资料管理。档案管理模块为档案工作中间检查以及最终归档提供规范化、信息化管理工具，实现竣工档案实时监控、有序管理、标准统一，实现档案过程管理，解决形成难、收集难、查询利用困难等问题。
将项目的各种资料上传平台，进行分部门分类别的管理，保证项目资料的完整性。
（6）信息管理。充分发挥数字建造平台中BIM模型的作用，将施工过程中的设计属性信息、进度、安全、质量、资料等信息与模型关联，通过BIM模型实现各种施工相关信息的集成管理和协同查询应用。
三、安全可控情况
3.1软硬件配置。本项目建模软件采用达索的CATIA软件建模，建模统一在局域网环境下进行。硬件方面配置i7处理器、16G内存、4G独显显卡配置的办公电脑3台。保证建模、数字建造平台、VR等设备的正常运行。
3.2数据安全。数字建造平台安全满足中国、项目所在国对信息安全的要求，数字建造平台通过了三级等保测试后上线运行。
四、成果展示
4.1设计深化改造。本项目通过建立BIM三维模型以及数字化平台，对项目设计、施工方案进行模拟、比选，对设计进行优化，目前项目通过深化改造、方案优化，累计完成变更索赔金额1485.9万美元。
4.2.社会效益。信息化对培育企业核心竞争力产生着举足轻重的影响，并以此推动企业管理与决策的科学性、准确性和及时性。通过项目管理信息化手段，是建筑企业精细化管理的必由之路，可有力协助建筑企业的项目管理全面、及时、动态展开，确保精细化管理不流于形式。因此，信息化已经上升到企业应对市场竞争的战略性问题。本项目的BIM技术和数字化管理平台的应用，得到了业主单位及监理单位的一致认可；在提升项目效益、质量的同时，培养了一批熟练运维现代化数字手段解决现场问题的专业人员，并为集团公司和三建公司在其他项目的数字化应用提供了借鉴。
4.3.安全风险预控成果。项目通过VR安全模型体验，对隧道施工常见危险源进行立体培训，将施工场景搬进虚拟世界中，同时通过模拟建筑施工现场可能发生的各种安全事故，让体验者亲身体验不安全操作行为带来的危害；BIM室内管理人员和秘籍作业人员头戴VR眼镜，“亲历”施工过程中可能发生的火灾、坍塌、高空坠落、涌沙等安全事故，通过视觉、听觉直观地感受违章作业带来的直接伤害，让大家切身感受违规操作所带来的严重后果，从而在“劫后余生”中提升全员对生命的敬畏心理、对安全的谨慎心理。
通过体验，让体验者熟练掌握安全操作规程及紧急情况的安全对策，极大得提高人员安全意识。截至目前本项目共计开展各类VR体验培训437人次，累计安全人工时共计932615h，未发生任何一起安全责任事故。
五、案例应用前景
5.1项目标准体系。本项目的实施过程中，指定了本项目建筑信息模型的创建和交付标准、数字化平台应用标准、建筑信息模型及数字化平台应用流程等标准化体系文件，为其他同类型项目的应用提供了参考依据。
5.2项目标准构件库。本项目在实施过程中，创建了线路、初支、二衬、防排水等众多的标准化构件模型，为后期施工的隧道项目的快速建模提供了标准构件库。
5.3数字建造平台。数字建造平台在本项目的应用中，有成功的地方也有不足之处，这些经验和总结，为数字化平台的改进和钱凯隧道项目的应用提供了理论基础和实战经验。
5.4项目推广意义。在数字化发展的大背景下，通过数字化手段提升项目的技术水平和管理水平必不可少。从建筑信息模型使用的效果上来看，在项目的设计优化以及施工中都发挥出了较为突出的作用和价值，尤其是具体到设计环节中来说其能够利用自身的一些技术手段来为相应的设计人员提供较为详细直观的数据资源，进而帮助相应的设计人员更好的进行分析和设计，提升其设计的准确性。而本项目标准体系的建立、标准化构件库、数字建造平台等方面的经验积累，是本项目宝贵的经验财富。
BIM技术在本项目工程施工中的应用具有非常重要的现实意义，本项目通过运用BIM技术将采集到的隧道工程施工数据上传至数据库存储，将施工现场进行三维全真模拟，实现了隧道工程建设项目的全程管施工过程可视化、智慧化、科学化，极大提升项目管理的精细化水平。
