王 滿 趙虎軍 李 君 何景蘇 廉 冠 張洪峰 李祖文 劉俊峰

(中建三局集團(tuán)有限公司，北京 100097)

1 工程概況

1.1 總體概況

項(xiàng)目位于昌平區(qū)北七家鎮(zhèn)定泗路與魯疃西路交叉路口西南，未來科學(xué)城核心區(qū)，作為未來科學(xué)城地標(biāo)建筑，采用“天空之城”的設(shè)計(jì)理念，設(shè)計(jì)新穎、造型獨(dú)特。北京地鐵17號(hào)線貫穿塔樓地下室四層、三層，為全國(guó)少有的地鐵結(jié)構(gòu)與車庫(kù)結(jié)構(gòu)一體化施工。項(xiàng)目總建筑面積540 000m2，總占地面積60 000m2，業(yè)態(tài)是集辦公、商業(yè)等多種配套功能于一體的超高層商業(yè)綜合體，建成后將成為北京“智慧園區(qū)”和“輕都市”典范。

圖1 項(xiàng)目整體效果圖

1.2 與地鐵一體化概況

地鐵17號(hào)線從項(xiàng)目用地中央地下四層、三層縱向穿過，與我方建筑地下交接部位采用雙墻結(jié)構(gòu)形式，水平結(jié)構(gòu)共構(gòu)，豎向結(jié)構(gòu)不共構(gòu)，地鐵結(jié)構(gòu)外墻厚900mm，地下車庫(kù)結(jié)構(gòu)墻體厚700mm，雙墻之間設(shè)置振溝?？拐駵蠈?.1m，深4m，南北區(qū)抗振溝單側(cè)長(zhǎng)約500m。

圖2 與地鐵一體化共建模型圖

1.3 北區(qū)百米鋼平臺(tái)概況

北區(qū)塔樓在103m高空之間設(shè)計(jì)有“天空之城”鋼連廊，連廊采用桁架結(jié)構(gòu)體系，桁架高度接近5.5m，寬度超58m，最大跨度達(dá)40.5m，單品桁架重量超過120t。鋼平臺(tái)底部安裝尺寸達(dá)1 500m2超大LED顯示屏。平臺(tái)上方塔樓設(shè)置有12.8m超高超大雙層呼吸式建筑頂部幕墻。

圖3 北區(qū)百米高空鋼平臺(tái)效果圖

1.4 工程重難點(diǎn)

項(xiàng)目以結(jié)構(gòu)/建筑長(zhǎng)城杯、國(guó)優(yōu)、北京市新技術(shù)應(yīng)用示范工程、北京市BIM應(yīng)用示范工程、住建部綠色施工科技示范工程等為高標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)，對(duì)工程技術(shù)含量、建設(shè)質(zhì)量和建設(shè)周期及以下工程重難點(diǎn)都提出了相當(dāng)嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)及較高的管理水平要求[1]：

(1)設(shè)計(jì)圖紙管理：三家設(shè)計(jì)單位+三邊工程，圖紙量大，尤其是地下部分與地鐵圖紙，圖紙標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、設(shè)計(jì)圖紙調(diào)整頻繁。

(2)全國(guó)少有地下開發(fā)結(jié)構(gòu)與地鐵一體化同步施工項(xiàng)目管理：含消聲減振、防水封閉、一體化監(jiān)測(cè)、工序安排、多單位現(xiàn)場(chǎng)綜合協(xié)調(diào)管理等難點(diǎn)。

(3)多地塊、多塔樓、場(chǎng)地有限的工程平面管理：CP-05和CP-26兩大地塊，共7棟塔樓和2棟裙樓，工程實(shí)體量大，材料、構(gòu)件、設(shè)備多、專業(yè)單位多、現(xiàn)場(chǎng)可利用場(chǎng)地小，做好場(chǎng)地布置、垂直運(yùn)輸與平面管理，并整合有限的內(nèi)外部資源非常重要[2]。

(4)北區(qū)百米高空超大跨鋼平臺(tái)安裝管理：屬超大跨超重鋼結(jié)構(gòu)103m懸空作業(yè)，安全風(fēng)險(xiǎn)高，整體施工難度大。

(5)項(xiàng)目關(guān)注度高，甲方保利對(duì)項(xiàng)目的第三方評(píng)估要求高：項(xiàng)目作為典型的區(qū)域地標(biāo)性建筑，承載著多項(xiàng)智能系統(tǒng)和最新科技的應(yīng)用與推廣，擔(dān)負(fù)著將建筑信息納入城市基礎(chǔ)信息的典型試點(diǎn)和引導(dǎo)作用[3]，市區(qū)政府及公司領(lǐng)導(dǎo)普遍關(guān)注。

(6)參建單位多，施工協(xié)調(diào)需求高，甲指分包管理難度大，BIM作為管控手段，協(xié)助協(xié)調(diào)各參與方工作[4]。此外，甲方對(duì)后期運(yùn)維管理要求高。

2 BIM組織與應(yīng)用環(huán)境

2.1 BIM應(yīng)用目標(biāo)

(1)編制項(xiàng)目BIM相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，建立施工階段BIM，完成各專項(xiàng)應(yīng)用，輔助風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，建立BIM協(xié)同平臺(tái)，并形成有效數(shù)據(jù)庫(kù)素材，為后期BIM運(yùn)維奠定基礎(chǔ)[5]。

(2)消除數(shù)據(jù)孤島、打通數(shù)據(jù)傳遞鏈條，提升建設(shè)工地監(jiān)督管理水平[6]。

(3)全面推進(jìn)BIM技術(shù)應(yīng)用，將BIM技術(shù)細(xì)化滲透到各個(gè)部門，杜絕BIM工作與現(xiàn)場(chǎng)工作脫節(jié)現(xiàn)象發(fā)生，并培養(yǎng)一批BIM專業(yè)人才[7]。

(4)應(yīng)用BIM技術(shù)在商業(yè)綜合體與地鐵一體化共建中實(shí)現(xiàn)施工及運(yùn)維階段：結(jié)構(gòu)優(yōu)化、協(xié)同管理、增益質(zhì)量及安全等； 提升工程管理水平及效果，融合甚至可能性拔高科技創(chuàng)新、綠色節(jié)能、精益建造等元素，整體為工程管理服務(wù)及增值。

2.2 實(shí)施方案

項(xiàng)目在施工前期即結(jié)合工程特點(diǎn)參照《建筑工程施工BIM應(yīng)用指南》、《中建三局集團(tuán)有限公司(北京)項(xiàng)目BIM實(shí)施與管理手冊(cè)》編制詳細(xì)的《BIM實(shí)施策劃方案》，對(duì)組織架構(gòu)、平臺(tái)搭建、應(yīng)用點(diǎn)實(shí)施計(jì)劃、例會(huì)制度、部門聯(lián)動(dòng)及各專業(yè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)等方面進(jìn)行明確與傳閱。BIM實(shí)施原則是全專業(yè)應(yīng)用、各部門協(xié)同辦公。主線是劃定不同階段BIM應(yīng)用項(xiàng)及責(zé)任方、成果提交形式等。

表1 不同階段BIM實(shí)施內(nèi)容要點(diǎn)

2.3 團(tuán)隊(duì)組織

本工程采用“1中心+N1+N2”BIM管理模式。1中心代表公司BIM中心，設(shè)BIM中心主任，由公司總工統(tǒng)籌，指導(dǎo)項(xiàng)目工作及提供資源支持。N1代表項(xiàng)目總包部技術(shù)、安全、質(zhì)量、商務(wù)等各部門各設(shè)一名BIM兼職負(fù)責(zé)人，可增強(qiáng)BIM應(yīng)用部門間聯(lián)動(dòng)，總體由項(xiàng)目總工領(lǐng)導(dǎo)管理。N2代表鋼構(gòu)、機(jī)電、幕墻、精裝、消防等各專業(yè)分包各自指定一名BIM負(fù)責(zé)人，進(jìn)行各專業(yè)內(nèi)建模、BIM應(yīng)用、參與項(xiàng)目BIM協(xié)調(diào)會(huì)、提交BIM工作成果等內(nèi)容。

架構(gòu)確保在BIM實(shí)施過程中，對(duì)內(nèi)實(shí)現(xiàn)各部門信息綜合，對(duì)外提升建筑信息傳遞的效率，形成一條完整的工作鏈，將項(xiàng)目的圖紙信息與生產(chǎn)、進(jìn)度、質(zhì)量、成本進(jìn)行結(jié)合，實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)建造[8]。

2.4 軟硬件環(huán)境

軟件選用綜合考慮不同專業(yè)應(yīng)用需求、軟件優(yōu)缺點(diǎn)及費(fèi)用、不同軟件間接口標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一等因素，本工程選用軟件包含核心建模類、動(dòng)畫制作類、精細(xì)化管理類[9]，具體如下：

表2 項(xiàng)目BIM軟件配備及用途

硬件采用高端工作站與可移動(dòng)設(shè)備搭配方式[2]，主要配置有：惠普Z8工作站、聯(lián)想P51筆記本工作站、神舟Z7筆記本、二維碼打印機(jī)(2臺(tái))、Overlord Pro 3D打印機(jī)(2臺(tái))、iPad(6臺(tái))、FARO三維激光掃描儀(1臺(tái))等。

3 BIM應(yīng)用

項(xiàng)目結(jié)合重難點(diǎn)與工程進(jìn)度，分基礎(chǔ)與創(chuàng)新應(yīng)用點(diǎn)展開BIM工作。

3.1 BIM建模與圖紙會(huì)審

項(xiàng)目根據(jù)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件命名與著色要求，建模細(xì)部標(biāo)準(zhǔn)參照《建筑信息模型施工應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T51235-2017))[3]并結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙，提前搭建地鐵一體化、機(jī)電等施工圖設(shè)計(jì)模型。

圖4 機(jī)電專業(yè)建模顏色統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)

圖5 土建與地鐵一體化、單塔機(jī)電施工圖模型

BIM的可視化功能集成多維信息，精確儲(chǔ)存了如機(jī)電暖通空調(diào)工程中的設(shè)備及管線的屬性及空間信息[10]。利用BIM模型建模過程及可視化特點(diǎn)，項(xiàng)目在圖紙會(huì)審階段發(fā)現(xiàn)圖紙問題并提出合理化建議，設(shè)計(jì)單位在進(jìn)行圖紙修正時(shí)利用BIM模型進(jìn)行校核驗(yàn)證，大幅減少了施工過程中因碰撞、拆改及因設(shè)備未選定而造成的浪費(fèi)和工期延誤、造價(jià)增大等問題，總體上減少非必要的設(shè)計(jì)變更，提高圖紙會(huì)審質(zhì)量與效率。

3.2 深化設(shè)計(jì)與綜合協(xié)調(diào)

表3 項(xiàng)目各專業(yè)典型深化設(shè)計(jì)與綜合協(xié)調(diào)匯總

3.3 工藝模擬與方案輔助

表4 項(xiàng)目典型工藝模擬與方案輔助應(yīng)用匯總

3.4 場(chǎng)平管理

(1)各階段場(chǎng)平管理模型應(yīng)用

根據(jù)施工部署，對(duì)各階段場(chǎng)地布置進(jìn)行模擬，復(fù)核材料運(yùn)輸通道、人員疏散路徑、大型構(gòu)件吊裝的設(shè)置，優(yōu)化場(chǎng)地布置。通過各專業(yè)場(chǎng)地占用數(shù)據(jù)分析，提升場(chǎng)地利用率，降低場(chǎng)地使用沖突率，施工場(chǎng)地更加協(xié)調(diào)有序。

圖6 地下、地上主體階段場(chǎng)平管理模型圖

(2)BIM設(shè)計(jì)型鋼馬道周轉(zhuǎn)使用

項(xiàng)目針對(duì)多塔樓施工，運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行B-3樓型鋼馬道設(shè)計(jì)，并在B-4、B-1樓地下部分施工實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用，周轉(zhuǎn)降本。

圖7 型鋼馬道BIM設(shè)計(jì)模型及現(xiàn)場(chǎng)搭設(shè)圖

3.5 輔助質(zhì)量安全管理

(1)質(zhì)量管理BIM應(yīng)用

項(xiàng)目將施工模型和深化設(shè)計(jì)模型進(jìn)行輕量化處理，通過協(xié)筑等平臺(tái)結(jié)合Ipad將模型帶至施工現(xiàn)場(chǎng)，運(yùn)用模型指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)施和檢查。

另外利用如幕墻單元板樣板模型來展示特殊的、復(fù)雜部位的施工節(jié)點(diǎn)，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工，杜絕錯(cuò)漏碰缺，提高現(xiàn)場(chǎng)施工的實(shí)體質(zhì)量。

在第三方實(shí)測(cè)實(shí)量管理方面，如機(jī)電通過BIM模型對(duì)綜合管線平面位置和標(biāo)高進(jìn)行確認(rèn)，確?，F(xiàn)場(chǎng)機(jī)電管線施工準(zhǔn)確、實(shí)測(cè)實(shí)量與深化圖形一致性。

圖8 機(jī)電輕量化模型與幕墻單元塊樣板

圖9 機(jī)電典型管綜模型與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)施工圖

(2)安全管理BIM應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)以信息技術(shù)為核心，在計(jì)算機(jī)數(shù)字化環(huán)境中建立一個(gè)多源信息融合和交互式的三維動(dòng)態(tài)視覺仿真世界，用戶可以從視覺、聽覺和觸覺等多方面感知途徑與虛擬世界的對(duì)象進(jìn)行交互[11]。

項(xiàng)目借助BIM漫游模擬功能，快速查找容易被忽視的臨邊洞口等安全隱患問題，做出安全防護(hù)部署，建立防護(hù)體系，為制定更準(zhǔn)確的現(xiàn)場(chǎng)安全設(shè)計(jì)方案提供依據(jù)[12]。利用VR技術(shù)將現(xiàn)場(chǎng)安全防護(hù)部署、防護(hù)體系、現(xiàn)場(chǎng)危險(xiǎn)源等進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)化，設(shè)立虛擬現(xiàn)實(shí)安全體驗(yàn)館，使工人及現(xiàn)場(chǎng)管理人員切身體會(huì)到安全施工的重要性，總體上消減安全風(fēng)險(xiǎn)。

圖10 場(chǎng)地安全漫游與VR安全體驗(yàn)技術(shù)

3.6 三維激光掃描

項(xiàng)目利用BIM三維激光掃描技術(shù)掃描已施工主體結(jié)構(gòu)形成三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)模型。經(jīng)與理想模型進(jìn)行精度比對(duì)，審核施工誤差，并及時(shí)通知相關(guān)專業(yè)調(diào)整深化設(shè)計(jì)模型或整改施工現(xiàn)場(chǎng)，修正誤差，提高幕墻、屋面等專業(yè)現(xiàn)場(chǎng)安裝精度和質(zhì)量。激光掃描技術(shù)突破了傳統(tǒng)的單點(diǎn)測(cè)量方法，具有高效率、高精度的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)[13]。

圖11 現(xiàn)場(chǎng)三維激光掃描與生成點(diǎn)云模型比對(duì)圖

3.7 3D打印

項(xiàng)目針對(duì)地鐵交叉部位、鋼結(jié)構(gòu)穿筋、幕墻等典型節(jié)點(diǎn)通過3D打印模型，進(jìn)行深化設(shè)計(jì)成果的復(fù)核及施工方案、復(fù)雜節(jié)點(diǎn)等的展示與交底，對(duì)比并及時(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)物及工藝的錯(cuò)誤，提高施工質(zhì)量。

圖12 幕墻埋件3D打印設(shè)置與實(shí)體節(jié)點(diǎn)

3.8 二次開發(fā)小程序應(yīng)用

項(xiàng)目幕墻專業(yè)將Revit模型導(dǎo)入U(xiǎn)E4游戲引擎制作設(shè)計(jì)方案交底程序，既可以實(shí)現(xiàn)模型及非幾何信息的便捷查看，又能加強(qiáng)對(duì)單元板塊制作及安裝質(zhì)量的核查。

圖13 幕墻自主研發(fā)小程序操作演示圖

3.9 “協(xié)筑”協(xié)同工作平臺(tái)應(yīng)用

項(xiàng)目采用廣聯(lián)達(dá)協(xié)筑云平臺(tái)作為本項(xiàng)目的數(shù)據(jù)協(xié)同管理平臺(tái)。合理分配各參與方權(quán)限與角色，建立云端內(nèi)部數(shù)據(jù)共享，用于BIM實(shí)施過程中的各參與方協(xié)作過程。協(xié)同平臺(tái)支持管理人員應(yīng)用智能移動(dòng)端，發(fā)起、處理、追蹤和審核包括質(zhì)量安全等問題，支持語言、圖片、視頻等多媒體的問題描述，自動(dòng)生成質(zhì)量安全整改單，減少資料歸檔工作[14]。

所有BIM成果通過協(xié)同平臺(tái)進(jìn)行傳輸、共享、管理及應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)即時(shí)通訊與輕量化應(yīng)用，并為公司數(shù)據(jù)庫(kù)積累提供支撐。

圖14 項(xiàng)目協(xié)同工作平臺(tái)應(yīng)用

4 項(xiàng)目應(yīng)用效果

4.1 科技創(chuàng)新創(chuàng)效

在商業(yè)綜合體與地鐵一體化同步共建中，針對(duì)抗振溝典型節(jié)點(diǎn)部位將BIM技術(shù)與設(shè)計(jì)變更、科技研發(fā)創(chuàng)新結(jié)合起來，縮減成本，為項(xiàng)目創(chuàng)效增益。同時(shí)形成相關(guān)專利、工法及論文。

項(xiàng)目綜合應(yīng)用BIM輔助圖紙會(huì)審、各專業(yè)深化優(yōu)化等技術(shù)截止目前共發(fā)現(xiàn)圖紙問題185處，形成圖紙會(huì)審116項(xiàng)，大幅減少了施工過程中因碰撞、拆改及設(shè)備未選定而造成的浪費(fèi)和工期延誤、造價(jià)增加等問題，綜合節(jié)省成本約120萬元。

4.2 實(shí)測(cè)實(shí)量成效

項(xiàng)目綜合運(yùn)用輕量化模型、三維激光掃描、3D打印等BIM技術(shù)輔助實(shí)測(cè)實(shí)量，提高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及管控效果，協(xié)助項(xiàng)目在2018-2019年期間取得保利全國(guó)第三方測(cè)評(píng)2次第一名、1次第二名的成績(jī)。

4.3 施工管控提升

工藝模擬、方案BIM設(shè)計(jì)、可視化交底、VR體驗(yàn)等技術(shù)應(yīng)用一方面優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)工序穿插、工作面合理化布局，提高了生產(chǎn)效率； 另一方面提高了工人安全意識(shí)，并有效消除了現(xiàn)場(chǎng)安全隱患。項(xiàng)目榮獲北京市綠色安全樣板工地、北京市青年安全生產(chǎn)示范崗等榮譽(yù)，項(xiàng)目整體管控水平得到優(yōu)化與提升。

5 總結(jié)

5.1 創(chuàng)新點(diǎn)

(1)與地鐵一體化應(yīng)用

作為全國(guó)少有的商業(yè)綜合體與地鐵一體化共建同步施工項(xiàng)目，項(xiàng)目將節(jié)點(diǎn)優(yōu)化、工藝模擬等BIM技術(shù)融合進(jìn)入設(shè)計(jì)變更、科技創(chuàng)新創(chuàng)效及課題研究等工作中，一方面縮減成本、為項(xiàng)目提質(zhì)創(chuàng)效，另一方面推進(jìn)科技成果產(chǎn)出，形成專利《一種吸音隔振混凝土新材料及其抗振溝回填方法和應(yīng)用》、工法《與地鐵一體化抗振溝施工工法》、論文《BIM技術(shù)在與地鐵一體化施工管理中的應(yīng)用》、相關(guān)研究報(bào)告等成果?？傮w上在與地鐵一體化方面形成了良好的解決思路和方法。

(2)幕墻自主程序開發(fā)應(yīng)用

在目前市場(chǎng)主流軟件平臺(tái)的基礎(chǔ)上，幕墻專業(yè)自主開發(fā)了一種便捷操作與交底小程序。該程序成本交底，且操作效果良好，總體性價(jià)比較高。

(3)形成園區(qū)區(qū)域化BIM應(yīng)用(區(qū)標(biāo))

項(xiàng)目積極參與整個(gè)昌平區(qū)未來科技城園區(qū)BIM技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)并推行，完善時(shí)空信息一張圖。并致力于運(yùn)用BIM技術(shù)研究智慧園區(qū)在空間組織等方面的內(nèi)容，爭(zhēng)取形成類似項(xiàng)目具有可借鑒性的示范案例。

5.2 經(jīng)驗(yàn)與思考

BIM的基礎(chǔ)技術(shù)在行業(yè)內(nèi)應(yīng)用越來越堅(jiān)實(shí)，逐漸從曾經(jīng)的錦上添花轉(zhuǎn)變成了當(dāng)下高效、精細(xì)化、信息化施工中不可缺少的技術(shù)手段[15]，項(xiàng)目也形成了以下若干經(jīng)驗(yàn)與思考：

(1)經(jīng)驗(yàn)：項(xiàng)目在應(yīng)用BIM技術(shù)過程中，人員的BIM工具意識(shí)、標(biāo)準(zhǔn)化要求及應(yīng)用流程技巧取得了較大提升。針對(duì)工程要點(diǎn)比較以往也提供了更佳的解決思路、方案，另外為公司數(shù)據(jù)庫(kù)的積累提供了資源支撐。

(2)思考：在過程中也面臨著建模減負(fù)、全員BIM應(yīng)用主動(dòng)性尚不足、深層次應(yīng)用有待加強(qiáng)等一些問題需要改善。項(xiàng)目將繼續(xù)在全專業(yè)和全方位深度應(yīng)用BIM技術(shù)，深入挖掘BIM創(chuàng)新和示范應(yīng)用，通過智慧建造，將項(xiàng)目打造成北京“智慧園區(qū)”和“輕都市”典范。