天津地鐵4號(hào)線南段工程土建施工第11合同段BIM技術(shù)應(yīng)用

張 杰

(中鐵四局集團(tuán)第三建設(shè)有限公司,，天津 300011)

【摘 要】BIM作為信息化應(yīng)用的第二次技術(shù)革命,，是建筑業(yè)信息化和高效應(yīng)用管理的必然趨勢(shì)[1]，城市軌道交通涉及專業(yè)繁多,，專業(yè)間協(xié)調(diào)溝通困難,； 本文基于城市軌道交通發(fā)展領(lǐng)域[2]，利用BIM技術(shù)的空間可視化管理,，從項(xiàng)目準(zhǔn)備,、分專業(yè)分階段建模、模型整合,、施工應(yīng)用以及后期信息反饋收集等五個(gè)階段出發(fā),，由三維指導(dǎo),、施工模擬、進(jìn)度保證,、成本管控,、安全質(zhì)量輔助管理等基本應(yīng)用，再到綠色節(jié)能分析,、輔助管線遷改技術(shù)以及應(yīng)急疏散模擬等深化應(yīng)用,，充分將BIM技術(shù)應(yīng)用于地鐵施工中的整個(gè)周期，實(shí)現(xiàn)地鐵項(xiàng)目施工信息化管理,，打造智慧文明工地,。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù)； 空間可視化,； 信息化管理

【DOI】 10.16670/j.cnki.cn11-5823/tu.2017.01.07

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

天津地鐵4號(hào)線11標(biāo)含1站2區(qū)間：曲阜道站,、大沽北路站-曲阜道站區(qū)間、曲阜道站-六緯路站區(qū)間,，區(qū)間長(zhǎng)度3889m,，車站總建筑面積約14797.16m2，車站工程施工內(nèi)容主要有基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu),、降水井點(diǎn),、格構(gòu)柱、冠梁及混凝土撐,、基坑開挖,、鋼支撐及鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)等； 區(qū)間盾構(gòu)工程的主要施工內(nèi)容有進(jìn)洞地基加固,、區(qū)間掘進(jìn),、聯(lián)絡(luò)通道施工。項(xiàng)目整體如圖1所示,。

本工程施工體量大,、施工場(chǎng)地狹小、文明環(huán)保要求高,，項(xiàng)目運(yùn)用BIM技術(shù)輔助管理,，實(shí)現(xiàn)智慧文明工地。站廳層室內(nèi)效果如圖2所示,。

圖1 項(xiàng)目整體

圖2 站廳層室內(nèi)效果

1.2 工程特點(diǎn)和難點(diǎn)

該項(xiàng)目地處天津繁華區(qū)域,，周邊環(huán)境復(fù)雜，施工期間不允許出現(xiàn)斷交,，施工期間需進(jìn)行多次交通疏導(dǎo),，由于工程位置的特殊性，本工程安全質(zhì)量以及文明施工方面要求高,，工程一旦發(fā)現(xiàn)紕漏,，擴(kuò)散速度快,、影響范圍廣，由于車站施工場(chǎng)地狹小且兩段均為盾構(gòu)始發(fā)井,，施工工序銜接緊,，施工組織難度大，因此合理的場(chǎng)地優(yōu)化布置以及施工安排尤為重要,。

2 BIM組織與應(yīng)用環(huán)境

2.1 BIM應(yīng)用目標(biāo)

BIM技術(shù)在本項(xiàng)目的應(yīng)用主要在施工階段,。綜合項(xiàng)目施工難點(diǎn)，借助BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目技術(shù),、安全質(zhì)量和施工成本進(jìn)度等方面信息化高效管理,，提高項(xiàng)目管理效率，為項(xiàng)目創(chuàng)造效益,。

2.2 實(shí)施方案

該項(xiàng)目BIM實(shí)施方案分為項(xiàng)目準(zhǔn)備,、BIM建模、模型整合,、施工階段應(yīng)用,、信息收集歸檔等5個(gè)階段。前期準(zhǔn)備相關(guān)硬軟件,，統(tǒng)一BIM信息相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),，建立BIM應(yīng)用體系，成立BIM應(yīng)用團(tuán)隊(duì),，確保項(xiàng)目BIM實(shí)施,； BIM建模階段采用土建、機(jī)電,、場(chǎng)地,、以及設(shè)備等分專業(yè)建模； 通過(guò)整合軟件對(duì)各個(gè)專業(yè)模型進(jìn)行整合并根據(jù)項(xiàng)目需求進(jìn)行深化,； 施工階段應(yīng)用主要分為常規(guī)應(yīng)用,、綠色環(huán)保應(yīng)用以及BIM深化應(yīng)用； 最后借助平臺(tái)實(shí)現(xiàn)信息收集關(guān)聯(lián)和整體應(yīng)用[7],。

圖3 應(yīng)用軟件

2.3 團(tuán)隊(duì)組織

為保證該工程BIM順利實(shí)施,，公司建立BIM應(yīng)用體系及相關(guān)制度，成立以公司總工任小組組長(zhǎng)的BIM應(yīng)用小組,，下設(shè)建模組以及項(xiàng)目應(yīng)用組，分別實(shí)施項(xiàng)目建模和應(yīng)用工作,。

2.4 應(yīng)用措施

為規(guī)范BIM建模,，公司編制了《天津地鐵4號(hào)線南段工程BIM實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)》，保證后續(xù)BIM應(yīng)用過(guò)程協(xié)調(diào)統(tǒng)一,，并作為與業(yè)主對(duì)接,、過(guò)程施工以及交付信息標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù),。

本次BIM應(yīng)用結(jié)合本工程施工特點(diǎn)和項(xiàng)目管理方式，采用三維可視化的BIM技術(shù),，進(jìn)行各專業(yè)的深化設(shè)計(jì),、施工模擬、方案優(yōu)化,，施工過(guò)程組織協(xié)調(diào)管理等應(yīng)用,，以解決傳統(tǒng)二維圖紙無(wú)法表達(dá)復(fù)雜建筑、復(fù)雜施工節(jié)點(diǎn)安裝,、多專業(yè)交叉協(xié)調(diào)管理等困難,。

2.5 軟硬件環(huán)境

為保證項(xiàng)目BIM應(yīng)用，項(xiàng)目配備高配置服務(wù)器1臺(tái),、移動(dòng)工作站2臺(tái)以及移動(dòng)個(gè)人終端4臺(tái),，軟件配置上以Revit、Civil 3D,、廣聯(lián)達(dá)系列等作為核心建模軟件,，通過(guò)Navisworks、InfraWorks 等軟件進(jìn)行模型整合,； 基于5D平臺(tái)和3DS MAX,、Fuzor、Robot等渲染分析軟件作為BIM的后續(xù)應(yīng)用軟件,，用以滿足項(xiàng)目BIM應(yīng)用需求,。應(yīng)用軟件如圖3所示。

3 BIM應(yīng)用

3.1 BIM建模

基于設(shè)計(jì)方提供CAD圖紙,，以BIM實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)分專業(yè)對(duì)本工程進(jìn)行BIM建模,，在建模過(guò)程中對(duì)結(jié)構(gòu)施工圖紙進(jìn)行審核及深化設(shè)計(jì)，并按照不同施工階段需求進(jìn)行整合使用,，便于后期施工指導(dǎo),、標(biāo)準(zhǔn)化管控、模型交付以及運(yùn)營(yíng)管理,。

本次BIM設(shè)計(jì)主要解決技術(shù)指導(dǎo),、進(jìn)度保證、成本管控,，安全質(zhì)量輔助以及性能分析等方面的問(wèn)題,，因此模式深度等級(jí)為不低于LOD 300。

3.2 BIM應(yīng)用情況

(1)進(jìn)度,、成本管理

通過(guò)BIM平臺(tái)根據(jù)施工組織安排以及施工工藝,，分層、分階段進(jìn)行流水段劃分，并按照流水段將計(jì)劃工期與實(shí)際工期進(jìn)行三維動(dòng)態(tài)展示對(duì)比,，項(xiàng)目人員可直觀了解整個(gè)工程的施工進(jìn)度偏差,，便于工期管理，在BIM平臺(tái)中結(jié)合工程量清單以及預(yù)算成本,，分不同階段對(duì)人,、財(cái)、機(jī)等進(jìn)行對(duì)比,，生成資源對(duì)比曲線,，便于整個(gè)工程資金掌控[3]。工期及三算對(duì)比如圖4所示,。

(2)安全,、質(zhì)量管理

建立BIM安全、質(zhì)量管理流程,，從現(xiàn)場(chǎng)人員發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,，形成整改問(wèn)題，在模型中定位,，指引相關(guān)人員進(jìn)行整改,，并將整改后信息回饋。保證各個(gè)工序施工安全,、質(zhì)量,，提高管理效率。安全,、質(zhì)量管理流程如圖5所示,。

(3)綠色分析應(yīng)用

利用BIM技術(shù)，對(duì)模型建筑物熱能,、光能,、空氣循環(huán)等進(jìn)行可持續(xù)分析，為業(yè)主提供綠色分析數(shù)據(jù),，輔助業(yè)主實(shí)現(xiàn)綠色建造[5],。根據(jù)天津當(dāng)?shù)氐臍夂颦h(huán)境，模擬全年日照陰影,，確定項(xiàng)目駐地臨建設(shè)施的朝向和擺放位置,，確保采光通風(fēng)良好，營(yíng)造適宜的項(xiàng)目生活辦公條件,。綠色性能分析如圖6所示,。

圖4 工期及三算對(duì)比

圖5 安全、質(zhì)量管理流程

圖6 綠色性能分析

圖7 管線與地連墻三維展示 圖8 現(xiàn)有管線三維展示

(4)地下管線遷改

應(yīng)用BIM技術(shù)對(duì)現(xiàn)狀管線與地連墻之間的關(guān)系進(jìn)行三維展示(如圖7),，以便清晰地辨識(shí)地下管線對(duì)地連墻施工的影響,； 同時(shí)利用BIM技術(shù)對(duì)管線遷改順序進(jìn)行模擬，清晰直觀地展示管線遷改方案，輔助論證方案的可行性?，F(xiàn)場(chǎng)管線三維展示如圖8所示。

圖10 各專業(yè)BIM模型

(5)應(yīng)急預(yù)案輔助管理

利用BIM技術(shù)對(duì)地鐵進(jìn)行安全疏散模擬分析,，可視化模擬發(fā)生火災(zāi)或者其他意外時(shí)人員逃生路徑以及逃生方向,，輔助業(yè)主排查隱患，制定有效應(yīng)急預(yù)案[4],。地鐵疏散逃生應(yīng)急預(yù)案模擬如圖9所示,。

圖9 地鐵疏散逃生應(yīng)急預(yù)案模擬

4 應(yīng)用效果

BIM技術(shù)在本工程的應(yīng)用實(shí)踐，提高了項(xiàng)目的整體管理效率,，節(jié)約了工期,、成本，取得了可觀的效果,。在技術(shù)指導(dǎo)方面,，運(yùn)用BIM技術(shù)對(duì)管線施工進(jìn)行碰撞檢查，指導(dǎo)管線精準(zhǔn)安裝,，優(yōu)化管線布置,； 運(yùn)用BIM技術(shù)，改變傳統(tǒng)二次結(jié)構(gòu)粗放式施工,，保證現(xiàn)場(chǎng)施工材料計(jì)劃精準(zhǔn),，減少現(xiàn)場(chǎng)材料浪費(fèi)； 在方案模擬方面,，通過(guò)BIM技術(shù)對(duì)地鐵基坑開挖支護(hù)方案的模擬分析,，比選出最安全可靠、高效可行的實(shí)施方案,，施工工藝的三維交底為支護(hù)施工提供精準(zhǔn)的工序指導(dǎo)[6],。

基于BIM平臺(tái)對(duì)整個(gè)工地實(shí)施信息化集成管理更加高效直接地獲取現(xiàn)場(chǎng)信息，并對(duì)信息進(jìn)行歸納整理分析,，幫助管理人員實(shí)行決策,，提高管理效率。各專業(yè)BIM模型如圖10所示,。

5 總結(jié)

5.1 創(chuàng)新點(diǎn)

通過(guò)建立安全,、質(zhì)量閉環(huán)管理體系，提高了現(xiàn)場(chǎng)安全,、質(zhì)量的管理效率,，利用BIM平臺(tái)對(duì)成本、進(jìn)度進(jìn)行整體把控,，便于整個(gè)項(xiàng)目工程資金的統(tǒng)籌安排,，物資材料的精確控制以及工期進(jìn)度的靈活掌握，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的信息化管理。

5.2 經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

在地鐵BIM應(yīng)用階段,，由于項(xiàng)目施工區(qū)域地質(zhì)情況復(fù)雜,，尤其是地下車站處，地質(zhì)以及地下水源環(huán)境的模型建立不精確,，后期也將深入進(jìn)行水文地質(zhì)方面的BIM應(yīng)用研究,，充分利用BIM技術(shù)對(duì)基坑支護(hù)方案進(jìn)行更加精準(zhǔn)的評(píng)選，從而為整個(gè)項(xiàng)目的順利管控提供保障,。

在項(xiàng)目BIM應(yīng)用中還是存在著BIM人才缺乏的問(wèn)題,，以至于在建模以及后期BIM實(shí)施過(guò)程中存在人員精力不夠的現(xiàn)象。下一步將以BIM實(shí)施項(xiàng)目為依托,，以培養(yǎng)項(xiàng)目BIM應(yīng)用人員為出發(fā)點(diǎn),，推廣BIM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)的普及應(yīng)用,。

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The Application of(BIM)in the 11th Contract Segment of South Tianjin Metro Line 4 Civil Construction Project

Zhang Jie

(The Third Construction Co.,， Ltd.,， of CTCE Group，Tianjin 300011,， China)

Abstract：Building Information Modeling(BIM)is the second technology revolution of the application of information technology,，and it has become an inevitable trend in the informatization of construction industry and high-efficiency application management.Urban rail transit involves various professions，and the communication and coordination between these professions could be difficult.In this paper,，management based on spatial visualization using BIM was applied in domain of urban rail transit development.The application of BIM started from five stages,，which were preparation of project，modeling for different stages and professions,，model integration,，application in construction，and collection of feedback information in the late period.BIM technology was used in the basic applications such as three-dimensional instruction,，construction simulation,，construction application，guarantee of progress,，control of cost,，supportive management of safety and quality and so on. Furthermore,it was exploited in applications such as analysis of energy conservation，assistance in modification of pipeline and simulation of emergency evacuation.Based on the mentioned applications,，BIM technology was utilized throughout the subway construction period.BIM technology helps to achieve the informatization management of subway construction project and creates construction sites with intelligence and civilization.

Key Words：Building Information Modeling,； Spatial Visualization,； Informatization Management

【作者簡(jiǎn)介】張杰(1989-)，男,，助理工程師,，主要研究方向：BIM技術(shù)建模方法、BIM應(yīng)用落地,。

【中圖分類號(hào)】TU17

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】1674-7461(2017)01-0040-05