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        濟(jì)青高鐵淄博至濰坊BIM施工全過程應(yīng)用

        2018-02-13 02:37:12
        土木建筑工程信息技術(shù) 2018年6期
        關(guān)鍵詞:工程模型施工

        (1.中鐵建工集團(tuán)山東有限公司,青島 266000;2.濟(jì)青高速鐵路有限公司,濟(jì)南 250000;3. 中鐵工程設(shè)計咨詢集團(tuán)有限公司濟(jì)南設(shè)計院,濟(jì)南 250000)

        1 工程概況

        1.1 項目簡介

        濟(jì)青高鐵6標(biāo)段淄博北站、濰坊北站由濟(jì)青高速鐵路有限公司開發(fā)建設(shè),中鐵建工集團(tuán)有限公司承建,合同總價約15.1億元。淄博北站站房建筑面積:34 471m2;站臺雨棚覆蓋面積:9 821.68m2。站房共5層,分別為出站層、廣場層、落客平臺層、候車層、商業(yè)夾層。濰坊北站站房建筑面積:60 000m2,雨棚覆蓋面積23 426m2,站房共5層,分別為出站層、廣場層、站臺層、候車層、商業(yè)夾層。

        項目結(jié)構(gòu)、整體模型如圖1所示。

        1.2 工程特點(diǎn)與難點(diǎn)

        本工程現(xiàn)場施工單位多,施工環(huán)境復(fù)雜。施工項目與公交車站、長途車站、地鐵、站前廣場等多家單位的配套施工同期建設(shè),施工可用場地狹小,材料堆放及加工場地受限制,道路運(yùn)輸不暢、影響材料運(yùn)輸;項目結(jié)構(gòu)復(fù)雜、外觀造型新穎,樓層變化幅度大。工程涉及鋼結(jié)構(gòu)造型屋頂、型鋼柱、大跨度預(yù)應(yīng)力、超高支撐、幕墻等是施工的難點(diǎn);機(jī)電專業(yè)多、管線施工復(fù)雜;幕墻、裝飾裝修等工程深化設(shè)計要求高、工作量大。

        2 BIM組織與應(yīng)用環(huán)境

        2.1 BIM應(yīng)用目標(biāo)

        (1)統(tǒng)籌各專業(yè)深化設(shè)計:綜合考慮,全方位優(yōu)化,實現(xiàn)最佳方案;

        圖1 項目結(jié)構(gòu)模型、整體模型

        (2)協(xié)同合作,提升管理水平:信息共享,加強(qiáng)各協(xié)作方、部門之間的協(xié)作;

        (3)質(zhì)量、安全控制:進(jìn)行方案模擬,三維技術(shù)交底。

        (4)加強(qiáng)進(jìn)度控制:提高施工效率,減少材料損耗及浪費(fèi);

        (5)成本控制:提高項目商務(wù)管理的準(zhǔn)確性與及時性;

        (6)BIM前沿技術(shù)應(yīng)用:緊跟BIM發(fā)展前沿,全面探索創(chuàng)新應(yīng)用。

        2.2 實施方案

        (1)多模型軟件方案:采用OPEN BIM解決方案,依靠主軟件平臺,專業(yè)軟件平臺輔助的解決方案,如采用Revit、Tekla、Rhino、3DMAX等;

        (2)介入流程及標(biāo)準(zhǔn):由BIM部門牽頭,聯(lián)合工程技術(shù)部,完善各施工單位多專業(yè)配合方式;

        (3)引入設(shè)計、施工平臺:引入設(shè)計協(xié)同平臺,解決圖紙版本問題,引入施工管理平臺,統(tǒng)籌現(xiàn)場進(jìn)度管理;

        (4)前沿技術(shù)與二次開發(fā):積極探索BIM前沿技術(shù)應(yīng)用,并引入二次開發(fā)技術(shù),實現(xiàn)各種應(yīng)用需求,批量處理,提高效率。

        2.3 團(tuán)隊組織

        為實現(xiàn)制定的BIM目標(biāo),施工方和咨詢方共同制定各專業(yè)BIM模型交付標(biāo)準(zhǔn)、各專業(yè)協(xié)同工作流程、BIM會議協(xié)調(diào)制度、成果交付標(biāo)準(zhǔn);成立了BIM小組,包括土建、機(jī)電、鋼結(jié)構(gòu)、幕墻、精裝等專業(yè),每組8人為兩個項目提供BIM服務(wù);中鐵工程設(shè)計咨詢集團(tuán)有限公司濟(jì)南設(shè)計院作為BIM咨詢單位,全程提供咨詢服務(wù)。

        2.4 應(yīng)用措施

        為了更好地將BIM技術(shù)應(yīng)用到項目中,業(yè)主方要求全線應(yīng)用濟(jì)青高鐵BIM平臺。濟(jì)青高鐵BIM平臺為BS架構(gòu)、集成設(shè)計、施工一體化企業(yè)級云平臺,實現(xiàn)了包括安全、質(zhì)量、進(jìn)度、成本,數(shù)據(jù)文檔,變更等在內(nèi)的項目全過程管理(圖2)。

        2.5 軟硬件環(huán)境

        本項目的BIM軟件以Autodesk Revit 2016作為主要的BIM建模軟件,以Tekla作為鋼結(jié)構(gòu)深化建模軟件,以3DMAX作為施工模擬軟件,以廣聯(lián)達(dá)5D作為排磚軟件,以濟(jì)青高鐵BIM管理平臺作為主要的5D模擬軟件。以UE4、Fuzor作為VR安全、精裝模擬軟件, 確保模型及應(yīng)用達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。根據(jù)項目BIM應(yīng)用的實際需求,配置了相應(yīng)的硬件環(huán)境詳見圖3。

        圖2 濟(jì)青高鐵BIM平臺功能

        圖3 硬件配置

        3 BIM應(yīng)用

        3.1 BIM建模

        BIM小組使用REVIT軟件,施工前通過對土建、幕墻、水電安裝的模型分專業(yè)搭建(圖4),完成對圖紙的詳細(xì)研讀,匯總圖紙設(shè)計存在的問題及可優(yōu)化施工部位,形成問題報告,及時與設(shè)計溝通,為問題的有效解決提供充足的時間,從而加快施工進(jìn)度。

        圖4 各專業(yè)模型

        3.2 BIM應(yīng)用情況

        3.2.1 場區(qū)規(guī)劃

        利用BIM技術(shù),對施工現(xiàn)場的材料加工場地、大型機(jī)械,臨時施工道路、臨時用水、臨時用電進(jìn)行布置,通過模型的動態(tài)展示,對各個施工階段現(xiàn)場平面布置的合理性進(jìn)行評估,最終確定最優(yōu)方案;對塔吊布置,及群塔作業(yè)方案進(jìn)行3D動態(tài)模擬(圖7),直觀表達(dá)各個施工階段塔吊的使用情況,全局考慮,從而達(dá)到最優(yōu)、最高效的布置方案。

        圖7 群塔布置規(guī)劃

        3.2.2 鋼結(jié)構(gòu)及屋面深化設(shè)計

        本工程屋面桁架工程量大,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,造型新穎,結(jié)構(gòu)跨度大,節(jié)點(diǎn)復(fù)雜,拼裝工程量大,拼裝精度高,為確保工程質(zhì)量設(shè)計階段采用MIDS(邁達(dá)斯)軟件進(jìn)行受力分析,利用TELKA軟件和CAD軟件進(jìn)行深化,利用林克曼3000軟件進(jìn)行下料。根據(jù)施工方案對施工難度大的部位進(jìn)行施工模擬,站房南北兩端W型構(gòu)件安裝難度很大(圖8),對施工誤差進(jìn)行了模擬,根據(jù)模擬結(jié)構(gòu)對現(xiàn)場施工進(jìn)行控制。根據(jù)模擬優(yōu)化施工方案(圖9)并制定針對性的控制措施,施工前利用模擬結(jié)果對工人進(jìn)行可視化的交底,有效地保證了施工精度。

        3.2.3 管線綜合優(yōu)化

        高鐵站房為大型公共建筑,功能復(fù)雜,機(jī)電安裝專業(yè)多、管線密集;安裝質(zhì)量、進(jìn)度控制難度大。我單位利用BIM技術(shù)對機(jī)電管線進(jìn)行深化設(shè)計(圖10),解決管線碰撞問題,保證整體管線凈高和檢修空間。通過搭建各個機(jī)房管線施工信息模型,極大地減少了工序穿插帶來的不便因素,在節(jié)約工期的同時能夠提高工程質(zhì)量;同時,依據(jù)BIM模型深化圖紙設(shè)計,對各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編號,極大地提高了安裝效率。

        圖9 屋面方案優(yōu)化

        圖10 管線綜合

        3.2.4 精裝、幕墻深化設(shè)計

        高鐵站房工程造型復(fù)雜,業(yè)主方高度重視精裝與幕墻工程深化設(shè)計與施工質(zhì)量,確保濟(jì)青高鐵全線實現(xiàn)藝術(shù)品工程。我單位充分利用BIM技術(shù)的可視化與仿真性,建模排版中,要求墻地頂對縫,末端點(diǎn)位成行成列均勻有規(guī)程排布,精裝與幕墻工程交接合理美觀。對于幕墻(圖11、12)、精裝修(圖13)施工中造型復(fù)雜的節(jié)點(diǎn)部位,通過圖紙深化設(shè)計并且建立三維信息模型,發(fā)現(xiàn)圖紙中施工前期存在的問題,全面提高工程質(zhì)量。在裝飾裝修深化設(shè)計的同時,積極與參見各方探討藝術(shù)表現(xiàn)形式,并邀請當(dāng)?shù)馗咝K囆g(shù)類教授進(jìn)行指導(dǎo),助力濟(jì)青高鐵站房藝術(shù)品工程的建設(shè)。

        圖11 幕墻節(jié)點(diǎn)深化1

        圖12 幕墻節(jié)點(diǎn)深化2

        圖13 精裝節(jié)點(diǎn)深化

        3.2.5 濟(jì)青高鐵BIM平臺5D管控

        工程利用濟(jì)青高鐵業(yè)主方平臺基于itwo 4.0開發(fā),于2017年12月份上線,自濟(jì)青高鐵公司至各標(biāo)段、各施工單位,沿線站房工程均納入平臺化管理;模型校核階段,在上傳模型之前,需要對模型進(jìn)行檢查,檢查圖模一致性和信息完整性;應(yīng)用自主開發(fā)的REVIT內(nèi)置插件——“ITWO 3D”,在上傳平臺之前進(jìn)行模型信息完整性檢查與修改,并一鍵上傳至平臺比原有的人工上傳的方式簡便而且可靠了許多;通過提前定義構(gòu)件算量規(guī)則,能夠?qū)崿F(xiàn)構(gòu)件與算量預(yù)匹配(圖14),進(jìn)而實現(xiàn)一鍵算量,提高算量效率;通過導(dǎo)入施工進(jìn)度計劃,通過緊前緊后的邏輯關(guān)系,系統(tǒng)自動生成進(jìn)度前鋒線(圖15),匹配關(guān)鍵路徑,同時還支持與實際進(jìn)度的對比;完成算量計價工作后,將成本與進(jìn)度計劃掛接,最終實現(xiàn)5D虛擬,并根據(jù)結(jié)果調(diào)整進(jìn)度、優(yōu)化成本控制,完成虛擬建造,優(yōu)化現(xiàn)場進(jìn)度,完成了各種資源的提前部署;同時,將中鐵建工集團(tuán)有限公司安全質(zhì)量隱患排查系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成至濟(jì)青高鐵站房BIM平臺,實現(xiàn)施工過程數(shù)據(jù)集成,為業(yè)主、監(jiān)理、施工單位管控安全質(zhì)量提供幫助。

        圖14 成本管理

        圖15 進(jìn)度前鋒線

        3.2.6 BIM+VR的應(yīng)用

        我單位在應(yīng)用BIM技術(shù)精裝修深化設(shè)計時,所有材質(zhì)均采用真實材料貼圖(圖16),并利用先進(jìn)的VR技術(shù),更加直觀真實地反應(yīng)原始施工模型,為業(yè)主和設(shè)計單位選材提供便利及依據(jù),確保了藝術(shù)品工程的建立。

        圖16 精裝VR

        另外,利用VR技術(shù)進(jìn)行VR安全體驗,減少了人工、材料資源浪費(fèi)的同時讓體驗者能夠感官感受事故發(fā)生的瞬間,強(qiáng)化體驗者對安全事故的感性認(rèn)識,讓安全生產(chǎn)的觀念深入人心,激發(fā)項目管理人以及施工人員參加安全教育學(xué)習(xí)的興趣,并掌握相應(yīng)的防范知識以及應(yīng)急措施。

        3.2.7 BIM+三維放樣、三維掃描、二維碼、無人機(jī)、智慧工地等應(yīng)用

        BIM技術(shù)與設(shè)備相結(jié)合,利用三維放樣將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為現(xiàn)場精準(zhǔn)點(diǎn)位,提高作業(yè)質(zhì)量;利用三維掃描實時、有效地監(jiān)控施工進(jìn)展,確保電氣、水管和HVAC系統(tǒng)的安裝符合質(zhì)量規(guī)格;利用二維碼對項目模型構(gòu)件對象創(chuàng)建二維碼,可在移動端瀏覽查看該對象的三維狀態(tài)及其相關(guān)的信息數(shù)據(jù);利用無人機(jī)航拍技術(shù)拍攝到的照片一方面可以通過處理生成地圖,方便施工場地布置;智慧工地系統(tǒng)集成項目安全、質(zhì)量、生產(chǎn)、勞務(wù)、視頻監(jiān)控、智慧用電等內(nèi)容,為項目高效管控提供先進(jìn)化管理手段。

        4 項目應(yīng)用效果

        4.1 現(xiàn)場技術(shù)管控

        (1)現(xiàn)場平面布置動態(tài)化:減少了現(xiàn)場材料轉(zhuǎn)運(yùn),平面布置科學(xué)高效;

        (2)進(jìn)度計劃管理:及時有效地發(fā)現(xiàn)進(jìn)度偏差;

        (3)移動端輔助應(yīng)用:可視化移動端輔助管理;

        (4)二次結(jié)構(gòu)自動排版:大幅提升了砌體施工的質(zhì)量和速度,一次性精確備料,減少了現(xiàn)場砌體材料倒運(yùn),預(yù)估經(jīng)濟(jì)效益90萬元;

        (5)碰撞檢查:提前發(fā)現(xiàn)各專業(yè)存在的碰撞問題,提前解決,掃清施工障礙;

        (6)深化設(shè)計:優(yōu)化了現(xiàn)場施工深化效率和質(zhì)量,減少了現(xiàn)場返工;

        (7)方案模擬:群塔布置模擬、鋼結(jié)構(gòu)吊裝模擬、跨正線施工模擬等;

        (8)三維技術(shù)交底:三維可視化直觀形象給現(xiàn)場工人交底;

        (9)精裝修排版:通過BIM+VR身臨其境的體驗優(yōu)勢,所見即所得,對精裝修排版精雕細(xì)琢,打造站房藝術(shù)品工程;

        (10)管線綜合:為安裝工程預(yù)制裝配化施工提供技術(shù)基礎(chǔ),提高質(zhì)量,縮短工期。

        4.2 成本管理

        (1)工程量計算:減少了算量人員,降低了項目材料工程量偏差;

        (2)成本管控:綜合分析現(xiàn)場成本變化因素,重點(diǎn)管控對成本影響較大分項。

        5 總結(jié)

        5.1 創(chuàng)新點(diǎn)

        (1)幕墻、裝飾裝修工程采用正向BIM深化設(shè)計,利用BIM技術(shù)三維可視化特性直接進(jìn)行深化設(shè)計,同時所有模型采取真實材質(zhì)貼圖,加入當(dāng)?shù)厝宋乃囆g(shù)色彩以打造藝術(shù)品工程,利用VR技術(shù)真實還原模型場景,為業(yè)主、設(shè)計選取方案提供幫助。

        (2)模型校核階段,自主開發(fā)的REVIT內(nèi)置插件——“ITWO 3D”,在上傳平臺之前進(jìn)行模型信息完整性檢查與修改,并一鍵上傳至平臺比原有的人工上傳的方式簡便而且可靠了許多。

        (3)為了輔助計價,在濟(jì)青高鐵BIM平臺中預(yù)先錄入了鐵路定額庫,山東省地方定額庫。基于定額庫,將模型與工程量清單掛接,完成計價工作。

        5.2 經(jīng)驗

        現(xiàn)場BIM技術(shù)應(yīng)用,應(yīng)充分考慮各施工工序合理穿插,提前協(xié)調(diào)各施工隊伍的施工順序,以確保BIM技術(shù)切實得以落地。同時應(yīng)加強(qiáng)對裝飾裝修工程節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計,全部復(fù)雜節(jié)點(diǎn)均應(yīng)以三維圖紙進(jìn)行技術(shù)交底,以滿足現(xiàn)場施工需要。

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