BIM技术在成都铁路科技创新中心工程中的应用 张涛、刘学、严心军、张钊、田仲翔、张帅 (中铁建工集团有限公司)
BIM技术在成都铁路科技创新中心工程中的应用
张涛、刘学、严心军、张钊、田仲翔、张帅
(中铁建工集团有限公司)
摘要: 随着 BIM 技术应用的普及,如何通过 BIM 技术辅助现场施工生产、助力项目精细化管理越来越被人们所重视。成都铁路科技创新中心项目,针对大型商业综合体施工重点和难点,从 BIM 技术和“ BIM +”两个方面介绍了 BIM 技术在项目全生命周期的应用,为 BIM 技术的落地实施提供了解决方案。
成都铁路科技创新中心工程位于成都市金牛区人北中央商务区,南邻人北中央公园,北邻成都大学附属医院,距离成都站直线距离仅800米,建筑面积约13.5万㎡,主要包含地下室,科创楼(22F/2D,H=99.9m)、综合服务楼(18F/2D,H=72.8m)、科创辅助楼(16F/2D,H=54.8m)及其他辅助用房。
2.1 高精度 BIM 模型创建
(1)由 BIM 负责人负责收集、整理设计院下发图纸,并对图纸版本、设计变更及收发文进行总控,保证所有参与人员信息的一致性和对称性。各专业工程师收到图纸后,按照建模标准要求对各专业 BIM 模型进行创建,保证几何精度和信息深度满足各阶段要求。
(2)本项目根据工程特点建立了共计223个标准化构件,涵盖临建、管道附件、机械设备等,所有构建均为按照设备供应商所提供的图纸1:1搭建,并且具备相应的技术参数以及运维参数。
图:科创中心 BIM 模型
图:标准化构件搭建
2.2 施工组织及平面布置优化
(1)采用 BIM 技术优化施工组织,建立项目整体 BIM 模型,合理规划施工流水段划分和施工工序穿插。
(2)对各阶段施组平面进行建模,预演不同施工阶段水平方向和垂直方向的交通组织,立体规划生活区、办公区、材料加工区、材料堆场、施工道路、大型机械设备、临水临电的布置,使施工总体部署更加科学合理,最大程度的提高生产效率。
图:各阶段施工组织平面
2.3 施工进度及方案模拟
(1)明确总体路线,确定若干工期管件控制点,通过Project编制总体进度控制计划。
(2)将模型与施工进度计划相关联,可以实现工程全阶段的4D虚拟建造,以达到优化施工方案、进度计划编排以及不同阶段资源调配与使用的目的。
(3)在施工过程中,施工进度模拟作为工程进度的形象控制目标,通过无人机、全景相机等设备定期采集各阶段现场实际形象进度信息,与同阶段4D虚拟建造模型进行比对,及时发现偏差并采取合理的应对措施,调整作业安排,实现进度的动态管控。
(4)通过 BIM 技术的可视化特点,对复杂施工节点及复杂施工工序进行三维模拟和可视化技术交底,确保施工质量。如深基坑工程施工、大体积混凝土施工、预制叠合板施工方案模拟,为项目施工提供借鉴和指导。
图:进度计划与形象进度对比
图:地上主体阶段施工进度模拟
图:施工方案模拟
2.4 BIM 深化设计
(1)作为一座功能完备,集科研、办公、商业为一体的现代化园区,必然导致机电系统复杂,设备管线繁多。
(2)设备机房大多全部集中在地下室,管线纵横交错。地下一层由于需要运输车辆通行,车道位置和几个货运点位净高需要从2.4m净高抬升至3m;地下二层层高仅3.8m,而管线整体净高需要控制在2.4m以上,深化难度极大,且地下室不设吊顶,对于管线观感质量要求较高。
(3)地上为装配式叠合板和轻质隔墙施工,机电配合相对困难。科创楼办公室净高按甲方要求相比原设计整体提高30cm,也给机电深化带来了不小难度。
解决办法
(1)利用 BIM 的可视化和可优化性特点,从开工伊始就基于 BIM 进行碰撞检查与图纸会审,消除二维设计条件下存在的误差及图纸问题,与建设单位、设计单位等进行可视化沟通,提高工程施工质量和效率。
(2)通过 BIM 机电管线深化设计,发现设计及图纸问题,消除管线碰撞,出具预留预埋及管线综合图纸,有效提升了施工质量和效率,同时保证了现场的施工质量,避免后期拆改造成的返工、浪费 。
图:地上楼层 BIM 模型节选
图: BIM 模型与现场实际施工对比
2.5 可视化交底
(1)对复杂施工节点及复杂施工工序进行三维模拟和可视化交底,确保施工质量和施工效率。例如机电管线综合排布、土建排砖、叠合板吊装等,采用二维 BIM 图纸+三维 BIM 模型/模拟动画相结合的交底模式,通过手机在线查看,VR设备沉浸式体验等方式,使现场施工人员快速掌握施工要点难点,大幅提高施工质量和施工效率。
(2) BIM 模型通常体量庞大,且须通过相应的专业软件才能查看,这往往限制了其可视化价值的体现。项目采用了集团自主研发的模型轻量化平台,以实现模型轻量化和在线浏览。平台集浏览、漫游、审阅、标记、测量、构件属性等工具为一体,辅助各方协同浏览及沟通,提高交底效率。
图:几种典型的可视化交底方式
2.6 中铁建工智慧工地管控云平台应用
(1)人员实名制管理: 施工现场及生活区共布置了两处实名制通道,人员出入信息与智慧工地平台互通,可在后台随时查看人员实际在场情况,并通过大数据,分析现场用工情况。部署AI机器视觉分析服务器,增加对现场劳务人员的人脸、安全帽、反光背心等行为进行智能监测、分析和预警功能。
图: 人员实名制管理
(2)安全质量巡更: 现场管理人员通过手机APP端,可随时随地发起整改任务,拍照上传,定人员、定时间,聚焦过程管理,形成管理闭环,不放过任何一个隐患,提高现场管理灵活性。
图:安全管理
(3)视频监控管理: 项目共部署30台摄像机,依托塔吊、高立杆进行安装。直接观察被监视场所的情况,并进行同步存储,视频信号经过数字压缩,通过宽带在互联网上传递,可实现远程视频监控功能,提供全局视角,同时系统搭载AI视觉分析、定时抓拍、轨迹追踪、一键回放等功能,辅助施工现场管理。
(4)塔吊安全监测系统管理: 现场5台塔吊均安装了塔吊安全检测系统,通过各类传感器,将塔吊运行状态实时传输至平台,包括倾角、风速、吊重、高度、力矩等参数。当数据超过额定值时,会自动发出报警。通过平台,也可与塔司实时对讲。
图:塔吊安全监测系统
(5)能耗监测管理: 通过现场安装部署用水、用电监测设备,针对施工现场、办公生活区等的用水及用电数据分析与比对,支持一键生成报表,提高项目绿色建造及绿色施工管理水平。
图:能耗监测
(6)环境检测与降尘联动: 通过在现场部署环境监测仪器,实现PM2.5、PM10、噪声、温湿度、风向、风速等参数的监测,数据实时传输至平台,以实现对施工环境的实时掌握。通过与现场雾炮何围挡喷淋装置联动,实现超标自动降尘,提升项目文明施工水平。
图:环境监测
(7)大体积混凝土测温: 现场共安装大体积混凝土无线测温点10处,设定采集时间15分钟/次。项目冬季施工期间,针对基础筏板大体积混凝土浇筑及养护,部署无线测温传感器进行实时监测,监测数据实时同步到智慧管理平台质量管理子系统,采集数据出现差异时由系统自动干预并进行实时预警。
图:大体积混凝土测温
(8)高支模监测: 针对地上主体结构高支模区域,部署高支模自动监测系统,数据实时上传至平台远程查看,对于超出预警值(包括轴力、倾角、位移等数据)或控制值的点位及时报警并通知相关人员到场处置,极大地提高现场危大工程施工的管理能力。
图:高支模监测
(9)智能安全帽: 为实现远程实时调度指挥,提高现场人员网格化管理水平,项目已部署智能安全帽识别管理系统,该系统可实时采集人员位置信息并上传,实现远程监控与现场管理高效交互,并支持轨迹回放、网格禁区、群组对讲、近电防护、一键呼救、平台通讯等功能,使现场管理更加严谨高效。
图:网格化管理与人员定位