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        基于Revit的BIM技術 首次在北京地鐵8號線鋪軌施工中的應用

        中鐵一局集團新運工程有限公司

        基于Revit的BIM技術

        首次在北京地鐵8號線鋪軌施工中的應用

        中鐵一局集團新運工程有限公司


        一、項目簡介

        北京地鐵8號線三期起于美術館站南,終點設置在南五環以里,緊靠德茂橋。8號線三期全長約17.3㎞,均為地下線,共設置車站14座。軌道專業I標段北起美術館站南,南至和義站,共11 站11區間,線路鋪軌長25.496km,9號單開道岔9組,接觸軌安裝27.36km,疏散平臺安裝22.296km。

        8號線三期軌道工程包含軌道工程、接觸軌及接觸軌防護系統安裝工作、疏散平臺安裝及敷設、CPⅢ敷設及移交、施工臨時照明設備的安裝、維護、管理等施工內容,施工專業較多。與土建結構專業、與供電、信號等專業接口較多。

        BIM技術在城市軌道交通軌道工程中的應用,可以有效的幫助解決在定位測量、現場施工及深化設計、專業接口、方案論證、技術交底等方面的工作。

        二、BIM應用背景

        目前在城市軌道交通工程中車站等“點狀工程”BIM技術應用較為廣泛,且構件標準化程度較高。從目前主流的BIM軟件來看,針對建筑、結構、管線綜合等專業,功能劃分針對性較強,各自專業都有“工具”可用。

        如何在以線狀工程為特點的鐵路領域應用BIM技術這一課題,急需進行應用研究。


        軌道工程難點:材料管理運輸困難、洞內行車運輸組織、交叉作業的施工組織、干擾與制約因素多、施工作業空間狹小。

        針對軌道工程特點和重難點,需通過BIM技術可視、模擬、協調等特點提前預判施工管理過程中的各類問題,進行優化,從而實現對項目的精細化管理。

        三、應用軟件綜合分析

        經過市場調研發現,目前比較主流的BIM軟件主要有3家:Autodesk(歐特克)、Bentley(奔特力),DassultSystem(達索系統)。這3個平臺各自提供了一系列的BIM解決方案和相關的數據接口。Autodesk長期致力于建筑業的BIM支持;Bentley主要在水利、水電行業應用比較成熟;Dassult System平臺主要用于航天及汽車制造等對模型精度要求較高的行業,異型結構建模能力較強。

        從使用習慣來說,Autodesk和Bentley同屬土木工程類軟件,較符合鐵路行業的使用習慣;Dassult System的操作都是基于機械工程的習慣和術語,對使用人員的要求較前兩款軟件要高,不易掌握。

        從BIM建模來講,Bentley對各專業的通用性較強,但對于信息屬性的添加、參數化的控制相對較弱,后期需要做大量二次開發;Dassult System建模和參數化能力都很強,但對附屬信息的添加需要通過二次開發來實現;Autodesk雖然對建筑行業支持較多,但其建模能力也能夠滿足鐵路隧道建模的需要,可以根據需要方便對模型進行參數化設計和屬性信息的添加。

        從軟件購買和引進成本來看,Dassult System最高,其次是Bentley,Autodesk最低。

        歐特克解決方案在建筑領域有優異的表現,對建筑水暖、電氣等專業針對性強,操作簡便,但特別異型的建筑構造也需要通過外部軟件實現其造型,再導入歐特克相關產品中,開展實際工作。另外,由于缺乏對地質專業三維體建模需求的支撐,無法在鐵路工程領域實現地質、路基、隧道、橋梁等三維設計工作。旗下不同產品之間的設計成果數據格式不統一也是比較明顯的缺陷。歐特克Autodesk Revit軟件優點為:覆蓋專業范圍廣、市場占有率高,成本低、軟件操作簡單、三維展示、出圖便捷;軟件缺點為:數據傳遞復雜、參數化驅動弱、對硬件要求高、對超大數據支持不夠理想。

        本特利(Bentley) 在國內土木行業有不少針對性解決方案,在國內提供廠商直銷業務,有專門的廠商技術團隊提供服務。但其技術支持規模有限,目前只能覆蓋少量大客戶,銷售渠道建設較差。但絕大多數用戶有多年的AutoCAD經驗和習慣,是Bentley產品推廣的最大阻力,直接導致產品難以學習,不符合用戶操作習慣,其所使用的部分格式不主流等、產品本地化程度不高,不同產品之間的數據交換不太理想,但Bentley強大的數據處理能力和協同能力為大場景數據集成、多專業協同提供了條件,比較適合鐵路帶狀工程的特點。軟件有點為:專業性比較強、數據管理能力出色、數據接口統一;缺點為:學習難度大、應用成本高、本地化不足、數據格式差別大,推廣難。

        達索的核心產品Catia是制造行業內高端產品,具有很強大的三維曲面造型功能,能夠滿足很多異性結構的復雜建模需求,地質三維建模能力強。主推全生命周期管理(PLM)解決方案,其Matrix One在國外多家客戶以及國內成勘院有所應用。近幾年開始進軍工程建設行業,曾參與“鳥巢”項目的復雜造型設計,并在國內水電行業最大的用戶成勘院樹立了成功案例。其國內代理一般具有較強的項目實施能力,具有直接支持客戶的服務模式-客戶化定制。但存在產品價格較貴,對AEC行業標準支持還不夠完善的問題。軟件優點為:參數化驅動強大、對于超大數據支持好結構分析功能強大、部件管理體系完善;缺點為:建模速度慢、學習難度大、軟件成本高、出圖較為困難。

        綜合考慮,最終選擇優勢較為明顯的Autodesk作為BIM應用研究平臺,確立本次BIM技術應用決定選用Revit作為建模軟件,fuzor、lumion作為仿真制作軟件,以BIM5D為施工管理平臺,另針對該項目開發基于Revit的軌道自動建模插件。

        四、取得的成果

        4.1 BIM實施路線

        本工程BIM實施流程主要包括確定實施目標、制定實施計劃、施工模型創建及變更深化、施工過程模擬優化、碰撞檢測及沖突分析、現場施工應用、施工管理、控制決策及業務管理等步驟,詳細如圖4-1所示。

        圖4-1 BIM應用流程

        4.2 BIM實施軟硬件配置

        4.2.1 BIM硬件配置

        表4.2.1 BIM技術應用的硬件設備

        4.2.2 BIM軟件配置

        表4.2.2 本工程主要BIM技術系列軟件

        4.3 BIM模型標準

        為規范北京地鐵8號線BIM(建筑信息模型)技術應用,提高軌道交通工程建筑信息模型應用質量,制定了《BIM模型建立標準》和《BIM實施方案》。標準適用于北京地鐵8號線軌道交通工程建設階段軌道、疏散平臺、接觸軌及軌道系統等專業。

        4.3.1 標準主要內容

        (1)BIM 模型技術要求,規定在 BIM 模型建模過程中各種模型單元及特性等。

        (2)BIM 建模技術要求,規定 BIM 建模時的坐標系、單位、模型及版本的命名要求等。

        (3)BIM 模型成果要求,規定模型的內容完整度、屬性完善度、模型精細度(模型深度)等方面的合格標準。

        (4)BIM 族庫要求,提供一個可操作、統一的BIM 族庫基準。

        4.3.2 建?;疽巹t

        基于工程建設不同階段的需求,設置 BIM 技術應用點,確定模型的內容構成。

        基于不同的 BIM 技術應用點的用途及需求,確定 BIM 模型的完善度,最終BIM 模型應滿足運營及維護需求。

        BIM 模型單元要素應全面,確保 BIM 模型的真實性、準確性。

        基于模型單元的專業屬性及用途,合理設定模型單元屬性。

        同類模型單元在不同階段模型中,應保持其屬性的一致性,并具備繼承性。

        BIM 模型單元屬性設置應具有前瞻性,并留有余量。

        4.3.3 BIM 模型技術要求

        (1)基本概念

        為方便 BIM 技術應用及模型的管理,并配合建模軟件的要求,在 BIM 技術應用過程中,針對模型一些外部固有屬性,在 BIM 模型中引入圖元、類型、族(參數化構件)、工作集、專業、階段模型的概念:

        1)圖元:是 BIM 模型中最小的模型單位,如:對于 Revit, 模型中每個圖元有且僅有唯一的一個ID 號碼(Revit 軟件自動賦值)。

        2)類型:是相同名稱的圖元的集合,類型相同的圖元具有相同尺寸、材質及非幾何屬性等。

        3)族(參數化構件):是由多個類型組成的集合,族是具體定義屬性參數的模型單元。

        4)工作集:是模型中具體圖元的集合,建模過程中一般按專業進行細分歸類。每個圖元只能屬于唯一的工作集。

        5)工序:由與工序相關的工作集組成,各工序工作集的劃分應根據具體需要進行安排。

        6)階段模型:在工程項目某一階段結束時形成的模型,能完整描述工程項目的某個節點階段完成后工程所處狀態及形象。

        (2)階段模型

        在項目執行的不同階段,各方對 BIM 模型的精細度要求不同,需配合項目的設計施工計劃 ,分階段實施 BIM 應用并形成階段模型。針對此情況,需分步驟完成以下5個 BIM 階段模型:

        1)施工臨時設施模型

        2)土建隧道結構模型

        3)軌道系統模型

        4)接觸軌系統模型

        5)疏散平臺系統模型

        (3)工序

        工序是按照軌道專業劃分而定義的集合,按照分工序模型將一類或多類模型圖元整合為一個軌道模型文件。

        專業包括:車站結構、區間結構、軌道、人防門、接觸軌系統、防迷流、疏散平臺等。

        (4)工作集

        工作集是在工序基礎上進行細分便于統一管理的、由一系列相互聯系的族(參數化構件)組成的集合。

        (5) 族(參數化構件)

        族又稱為參數化構件,是建模軟件中所特有的、用族樣板所建立的帶有參數化的一系列構件。當族載入到項目文件中賦予了固定的尺寸信息后,就成為一般所理解的某個構件,所以在項目文件中可選中的最小對象稱之為構件。

        構件在各專業、各階段模型中所屬工作集的劃分、命名,構件深度與階段模型深度要求保持一致。

        七個階段模型中的構件應有繼承性,是不斷深化的,每一個階段的構件都比上一個階段的構件更加精細,所以當此階段模型中,某些構件深度與上階段構件深度一致時,可以直接繼承,無需重建、或者只需要深化該階段新增要求、上階段未要求的構件。

        (6)模型編碼

        在不同階段的同一個 BIM 模型中,每個模型單元應有相同的名稱、唯一的編碼。

        在同一條線路中,不同的 BIM 技術應用成果中,代表同一設備、設施及器材的模型單元,其名稱應相同,編碼應為唯一。

        各模型單元的命名應與其屬性中標注的“名稱/編號”屬性參數內容須一致,且應與施工圖中的設備名稱及編號一致。

        4.3.4 BIM 建模技術要求

        (1)一般規定

        北京地鐵8號線工程采用如下單位制:

        1)北京地鐵8號線BIM模型中所有模型單元應采用公制單位。

        2)模型的幾何屬性描述以“mm”為單位,保留 mm 整數顯示。

        3)面積以平方米為單位,精確到小數點后 2 位。

        4)體積以立方米為單位,精確到小數點后 3 位。

        5)重量、質量等屬性以“kg”為單位,精確到小數點后 1 位。

        6)受力以“KN”為單位,精確到小數點后 1 位。

        總圖模型中,所有構筑物的標高應采用北京地鐵8號線的高程系統進行標注。

        總圖模型中,應采用北京地鐵8號線城市坐標系統。其他階段模型中,應使用建筑的橫縱軸號,使用相對坐標。

        當模型位于線路上或線路附近時,可采用線路里程為基礎標注線性坐標,如:左線 K12+500,表示該模型位于線路左線 12 公里往大里程方向 500 米的位置附近。

        (2)命名規則

        軌道交通項目文件夾應分四級:分別為項目名稱、文件類型、區域及模型(成果)。其中 BIM 模型文件下設兩個級別,分別為第三級區域名稱(詳見區域名稱命名規則)、第四級階段模型;成果輸出文件夾下設兩個級別,分別為第三級區域名稱(詳見區域名稱命名規則)、第四級成果類型,包括:BIM 模型成果、BIM 應用點成果(視頻、模型、圖片)、BIM 審查單、會簽單、設計變更。

        1)項目區域命名規則:

        J------鋪軌基地

        Z------車站,如 Z10 表示大紅門站,具體數字代號由全線排列得出

        Q------區間,如 Q06 表示珠市口站~天橋站區間,具體數字代號由全線排列得出

        JCG----接觸軌系統

        SSPT---疏散平臺系統

        2)模型版本命名如下:

        A---表示會簽前的第一版,后續為 B,C,D…

        01---表示會簽后正式版本的第一版,如發生設計變更后續為 02,03,04…

        3)模型文件命名

        模型文件一般放在項目文件夾的第四級中的 01_Models下,按照模型文件的類型和所屬區域進行歸類。

        模型文件命名時將所屬的文件夾第一級、第三級、第四級命名以“-”形式隔開,并在第三級與第四級中間加入具體的車站、區間等命名,最后加上模型版本號。

        族(參數化構件)命名為工作集名稱加構件所屬位置加構件名稱加構件尺寸。

        4.4 BIM團隊組織結構

        圖4.4 BIM組織機構圖

        表4.4 BIM應用人員分工

        序號

        部門

        崗位名稱

        人數

        姓名

        職務

        1

        項目部主管領導

        項目經理

        1

        劉江濤

        項目BIM工作統一管理

        2

        總工程師

        1

        王文飛

        BIM工作協調組織

        3

        安全總監

        1

        鄧井華

        組織協調現場信息的錄入,數據采集

        4

        質量總監

        1

        王亞周

        BIM應用全面管理,組織協調現場信息的錄入,數據采集

        5

        工程部

        部長

        1

        丁科學

        負責BIM 5D實施管理

        6

        技術工程師

        1

        岳曉鋒

        專業模型搭建

        7

        技術工程師

        1

        牛永鋒

        專業模型搭建

        8

        計劃工程師、調度

        1

        馮寶寶

        負責現場進杜數據采集

        9

        資料員

        1

        程曉霞

        BIM5D平臺資料維護

        10

        測量工程師

        1

        岳曉鋒

        負責現場質量、安全數據采集

        11

        試驗員

        1

        牛永鋒

        負責現場質量、安全數據采集

        12

        工經部

        部長

        1

        麻聰敏

        負責BIM5D平臺模型清單掛接

        13

        物資部

        材料工程師

        1

        范民

        現場材料采購的審核

        14

        作業隊

        隊長

        1

        和磊

        對現場發現問題進行整改

        15

        隊長

        1

        盈建春

        對現場發現問題進行整改

        16

        研發組

        軟件開發工程師

        3

        王亞周

        負責自動建模插件的開發

        17

        寥城

        負責自動建模插件的開發

        18

        張帆

        負責自動建模插件的開發

        合計

        18

        4.5 軌道工程標準族庫

        BIM在鐵路方面的應用不同于房建項目,基于Revit軟件開發的族庫尚未包涵軌道工程方面,這就需要建模人員把這方面族庫創建完善,才能進行后續的BIM應用。建模人員按照設計圖紙及行業相關BIM建模標準進行族庫存儲歸檔體系的建立,制作的標準族庫到42個,見表4-4。完成了北京地鐵八號線工程涉及的扣件、道床、道岔、接觸軌、疏散平臺、軌道附屬構件的自主建模,主要模型見圖4.5。

        表4.5 軌道工程相關構件族統計表

        序號

        分類

        子類別

        族名稱

        數據等級LOD

        XL-08-01-00-01

        道床

        浮置板道床

        XL_FZB_隔振器

        LOD300

        XL-08-01-00-02

        XL_FZB_剪力鉸

        LOD300

        XL-08-01-00-03

        XL_FZB_觀察孔

        LOD300

        XL-08-01-00-04

        XL_FZB_鋼筋籠

        LOD400

        XL-08-01-00-05

        XL_FZB_整體道床

        LOD400

        XL-08-01-00-06

        梯形軌枕道床

        XL_TZ_梯形軌枕

        LOD400

        XL-08-01-00-07

        XL_TZ_梯形軌枕鋼筋

        LOD400

        XL-08-01-00-08

        XL_TZ_整體道床

        LOD400

        XL-08-01-00-09

        短軌枕道床

        XL_DZ_短軌枕

        LOD400

        XL-08-01-00-10

        XL_DZ_加長短軌枕

        LOD400

        XL-08-01-00-11

        XL_DZ_道床鋼筋

        LOD400

        XL-08-01-00-12

        XL_DZ_整體道床

        LOD400

        XL-08-01-00-13

        道岔道床

        XL_DC_浮置板道岔道床

        LOD400

        XL-08-01-00-14

        XL_DC_普通道岔道床

        LOD400

        XL-08-01-00-15

        軌道

        ZX-3扣件

        XL_KJ_彈條

        LOD400

        XL-08-01-00-16

        XL_KJ_鐵墊板

        LOD400

        XL-08-01-00-17

        XL_KJ_軌下墊板

        LOD400

        XL-08-01-00-18

        XL_KJ_板下墊板

        LOD400

        XL-08-01-00-19

        XL_KJ_螺栓

        LOD400

        XL-08-01-00-20

        鋼軌

        XL_GD_60kg/m鋼軌

        LOD400

        XL-08-01-00-21

        XL_GD_接頭夾板

        LOD400

        XL-08-01-00-22

        9號單開道岔

        XL_DC_道岔鋼軌

        LOD400

        XL-08-01-00-23

        XL_DC_轍叉

        LOD400

        XL-08-01-00-24

        XL_DC_尖軌

        LOD400

        XL-08-01-00-25

        XL_DC_護軌

        LOD400

        XL-08-01-00-26

        XL_DC_道岔扣件

        LOD400

        XL-08-01-00-27

        XL_DC_單渡線

        LOD400

        XL-08-01-00-28

        接觸軌

        接觸軌

        XL_JCG_防護罩

        LOD400

        XL-08-01-00-29

        XL_JCG_防護罩支架

        LOD400

        XL-08-01-00-30

        XL_JCG_膨脹接頭

        LOD400

        XL-08-01-00-31

        XL_JCG_接頭夾板

        LOD400

        XL-08-01-00-32

        XL_JCG_接觸軌

        LOD400

        XL-08-01-00-33

        附件

        XL_JCG_金屬底座

        LOD400

        XL-08-01-00-34

        XL_JCG_絕緣子

        LOD400

        XL-08-01-00-35

        XL_JCG_端部彎頭

        LOD400

        XL-08-01-00-36

        疏散平臺

        疏散平臺

        SSPT_疏散平臺支架

        LOD400

        XL-08-01-00-37

        SSPT_平臺板

        LOD400

        XL-08-01-00-38

        扶手

        SSPT_扶手

        LOD400

        XL-08-01-00-39

        步梯

        SSPT_步梯

        LOD400

        XL-08-01-00-40

        軌道附屬

        線路標志

        XL_FS_線路標志

        LOD400

        XL-08-01-00-41

        車檔

        XL_FS_液壓緩沖車檔

        LOD300

        XL-08-01-00-42

        涂油器

        XL_FS_鋼軌涂油器

        LOD300

        圖4.5 主要BIM模型

        4.6 現場場地布置應用

        4.6.1 場地族庫建立

        根據建設單位、公司標準化管理要求,按照標準化實施手冊、圖集創建了施工臨時設施及場布模型,模型在鋪軌基地場地布置時使用的同時,可進行臨時設施加工制作的交底,推進了標準化的實施。

        表4.6.1 施工臨時設施及機具模型統計表

        序號

        分類

        族名稱

        數據等級LOD

        1

        運輸設備

        軌道車

        LOD400

        2

        平板車

        LOD400

        3

        小平板車

        LOD400

        4

        運輸汽車

        LOD400

        5

        叉車

        LOD400

        6

        吊裝設備

        龍門吊

        LOD400

        7

        鋪軌門吊

        LOD400

        8

        汽車吊

        LOD400

        9

        鋼筋加工設備

        鋼筋彎箍機

        LOD400

        10

        鋼筋切斷機

        LOD400

        11

        鋼筋彎曲機

        LOD400

        12

        臨電設施

        一級配電柜

        LOD400

        13

        二級箱

        LOD400

        14

        三級箱

        LOD400

        15

        照明線支架

        LOD400

        16

        周轉料

        鋼軌支撐架

        LOD400

        17

        走行軌支墩

        LOD400

        18

        模板

        LOD400

        19

        灰斗

        LOD400

        20

        振動棒

        LOD400

        21

        軌排組裝臺位

        LOD400

        22

        測量設備

        精調小車

        LOD400

        23

        疏散平臺測量小車

        LOD400

        24

        全站儀

        LOD400

        25

        場地設施

        鋼筋加工棚

        LOD400

        26

        配電棚

        LOD400

        27

        防護欄桿

        LOD400

        28

        圍擋

        LOD400

        29

        大門

        LOD400

        30

        閘機

        LOD400

        31

        化糞池

        LOD400

        32

        活動板房

        LOD400

        33

        安全體驗區

        LOD400

        34

        七牌一圖

        LOD400

        35

        排水溝

        LOD400

        36

        洗車臺

        LOD400

        標準場地布置模型搭建,為后續項目提供標準模型(圖4.6.1-1、圖4.6.1-2),可直接使用,避免二次建模,節約了工期和成本。

        圖4.6.1-1 鋪軌基地臨建模型

        圖4.6.1-2 標準鋪軌基地模型

        4.6.2 鋪軌基地場布模型

        八號線三期木樨園橋南鋪軌基地(圖4-6)、珠市口鋪軌基地(圖4-7)位于鬧市區,干擾與制約因素多、施工作業空間狹小、材料管理運輸困難、鋪軌基地以“布局合理、功能齊備、結構安全、經濟適用”為原則超前謀劃,將基地建設的各項內容通過BIM技術模擬,合理規劃場地布局,通過虛擬建造進行經濟比選,選擇了最優方案,能更直觀地呈現工程場地布置情況,提高溝通效率,有效解決項目場地各階段場地功能劃分、材料運輸路線、場內物料倒運效率等疑難問題。

        圖4.6.2-1 木樨園橋南鋪軌基地模型

        圖4.6.2-2 珠市口鋪軌基地模型

        4.7 軌道基礎模型搭建

        4.7.1 工作集

        建模初期設定模型精度目標,參照建模標準建立模型,以工作集的方式進行協同工作。

        根據軌道工程的線型特點,按照一站一區間通過revit建模插件分段建模,每段模型按照軌道工程不同專業進行細分歸類,建立工作集,確定每個圖元的歸類,詳見圖4-12。

        4.7.2 模型創建

        根據設計圖紙創建軌道族庫文件,經審核無誤后通過revit建模插件完成軌道模型創建,具體操作流程如下:

        圖4.7.2-1 軌道模型創建流程圖

        圖4.7.2-2 浮置板道岔模型

        圖4.7.2-3 整體道床模型

        圖4.7.2-4 浮置板鋼筋籠軌排模型

        圖4.7.2-5 正線族模型

        圖4.7.2-6 模型工作集構成

        通過建模軟件可實現精細化建模:外軌超高(圖4-16)、坡度、豎曲線、緩和曲線均可在revit中實現,并具備隧道限界修正功能。

        圖4.7.2-7 建模軟件界面

        圖4.7.2-8 線路三維中線

        圖4.7.2-9 軌道模型刨面圖

        4.7.3 模型創建范圍

        本工程創建了珠市口至木樨園橋北站(K32+400~K35+821)4站3區間的模型創建,用于實施應用。

        4.8 圖紙審核

        各專業建模技術人員提前熟悉圖紙,在熟悉圖紙的過程中,發現部分圖紙問題,在熟悉圖紙之后,相關專業人員開始依據施工圖紙創建施工圖設計模型,在創建模型的過程中,發現圖紙中隱藏的問題,并將問題進行匯總,在完成模型創建之后通過軟件的碰撞檢查功能,進行專業內以及各專業間的碰撞檢查,發現圖紙中的設計問題。

        基于BIM 的圖紙會審會發現傳統二維圖紙會審所難以發現的許多問題,傳統的圖紙會審都是在二維圖紙中進行圖紙審查,難以發現空間上的問題,基于BIM 的圖紙會審是在三維模型中進行的,各工程構件之間的空間關系一目了然,通過軟件的碰撞檢查功能進行檢查,可以很直觀地發現圖紙不合理的地方,提高圖紙會審和施工效率,問題提前匯總發現與解決有利于減少施工過程變更,有助于工期提前。其次,基于BIM 的圖紙會審通過在三維模型中進行漫游審查,以第三人的視角對模型內部進行查看,發現軌道安裝工程扣件系統、道床、接觸軌、疏散平臺互相間的交叉問題。

        本次BIM技術應用對項目施工圖紙進行全面審定,發現圖紙偏差13處(見表4.8)。通過會審結果的溝通、會審、變更,避免了返工,節省材料費用約50萬元。

        圖4.8-1 圖紙會審記錄

        通過搭建模型進行漫游,能夠更直觀清晰的發現軌道、疏散平臺、接觸軌、土建結構、人防門、道床排水溝、等專業間的碰撞圖紙問題,減少變更,節約工期和成本。

        表4.8 基于BIM完成的圖紙審核問題統計表

        序號

        圖號

        圖紙問題

        經濟效益

        1

        BJM83-06-04-01-00-SS-QYW

        梯形軌枕地段接觸軌安裝高度高于設計值17mm。

        20

        2

        BJM8III-05-02-03-00-SS-GD-03A

        單渡線岔后水溝連通方式未明確。

        3

        BJM8-05-03-03-00-SS-GD

        Z-35、Z-36、Z-37板塊根據平面布置圖與平面詳圖對比,存在相互矛盾,請核實此處板塊的截面型式。

        4

        BJM8-05-03-03-00-SS-GD

        鋼彈簧浮置板道岔圖中道岔平面圖詳圖中中心水溝只設置在直股,在道岔基底施工圖上的水溝在直股和曲股都設置,請明確中心水溝應如何設置。

        5

        BJM8-05-02-05-03-SS-GD

        D-D短軌枕斷面圖配筋圖中未明確在加長枕位置處N2-9鋼筋上部的彎鉤如何處理,與加長枕沖突。

        6

        BJM8-05-02-05-03-SS-GD

        車站站臺處浮置板道床寬度超出鋪軌門吊吊裝限界,無法采用進行鋪軌。

        12

        7

        BJM8-05-02-05-05-SS-GD

        浮置板道岔短軌枕與普通道岔岔后長枕布置沖突。

        8

        BJM8-05-04-03-00-SS-GD

        K32+765處區間聯絡通道處疏散平臺布置未斷開。

        5

        9

        BJM83-06-04-01-00-SS-QYW

        道床面為3%排水坡,曲線地段下股加長枕端埋入道床。

        7

        10

        BJM83-06-04-01-00-SS-QYW

        普通道床曲線內股金屬底座與道床沖突,金屬底座無法就位。

        18

        11

        BJM8-05-02-05-03-SS-GD

        珠天區間人防門處浮置板(Y-23)在人防門處未設置伸縮縫。

        12

        BJM8-05-04-03-00-SS-GD

        疏散平臺支架在盾構區間安裝時螺栓孔位于盾構管片接縫處,不符合規范要求。

        15

        13

        BJM8-05-05-021-03-SS-GD

        集水坑處預埋鑄鐵管高度侵入浮置板道床范圍,與道床板沖突。

        圖4.8-1疏散平臺在橫通道處未斷開 圖4.8-2 曲線內股底座與道床沖突

        4.9 利用BIM技術進行圖紙深化

        4.9.1 目的和意義

        軌道工程設計圖紙均采用斷面圖與線路圖結合的方式表達,工程技術人員需要綜合大量圖紙編制技術交底,本工程BIM模型搭建完成后,可直接輸出與施工現場一致的二維圖紙,比如可直接生成軌節圖、疏散平臺平面布置圖、接觸軌布置圖、整體道床平面布置圖,可用于指導現場施工和技術交底,減少了設計圖紙了解不清造成的技術失誤。

        施工深化設計的主要目的是提升深化后建筑信息模型的準確性、可校核性。將施工操作規范與施工工藝融入施工作業模型,使施工圖滿足施工作業的需求。

        4.9.2 數據準備

        1) 施工圖設計階段模型。

        2) 設計單位施工圖。

        3) 施工現場條件與設備選型等。

        4.9.3 操作流程

        1) 收集數據,并確保數據的準確性。

        2)依據施工圖,根據施工特點及現場情況,完善或重新建立可表示工程實體即施工作業對象和結果的施工作業模型。該模型應當包含工程實體的基本信息。

        3) BIM 技術工程師結合自身專業經驗或與施工技術人員配合,對建筑信息模型的施工合理性、可行性進行甄別,并進行相應的調整優化。同時,對優化后的模型實施沖突檢測。

        4) 施工作業模型通過BIM技術負責人的審核確認,最終生成可指導施工的三維圖形文件及二維深化施工圖、節點圖。

        4.9.4 應用實例

        本工程通過BIM模型的搭建,由原設計的安裝斷面圖、道床斷面圖、線路平縱斷面圖,完成了以下深化圖紙:軌節布置圖(圖4-20)、梯形軌枕布枕圖(圖4-21)、浮置板道床板平面布置圖(圖4-22)、疏散平臺平面布置圖、接觸軌平面布置圖等。

        圖4.9.4-1軌節圖

        圖4.9.4-2 梯形軌枕布置圖

        圖4.9.4-3 浮置板道床平面布置圖

        4.10 三維技術交底

        項目施工過程中,施工圖紙、設計變更、圖集、施工規范及施工驗收標準規范等技術文件資料均在施工管理技術人員手中,管理人員必須通過技術交底的形式將設計意圖、施工技術要求和安全操作事項等灌輸給具體操作人員。技術交底有書面交底、口頭交底和樣板交底,其中以書面交底最多,而樣板交底是效果最好的一種。

        項目基于BIM施工模型,利用BIM5D移動端、fuzor漫游軟件、VR設備等三維交互式瀏覽技術,將項目的BIM施工模型進行輕量化處理,結合必要的文字概要、工程文檔、圖紙、視頻等,并對重要工程結構和施工構件進行參數標注,形成三維化的“圖紙”和工程信息電子文檔?,F場施工人員可以利用該文檔查看三維BIM模型、工程相關的信息文檔以及對三維模型進行測量獲取工程數據、或利用三維模型對某一結構進行標注

        BIM技術通過對現場施工多維度、多視角進行現場三維交底,突破了辦公室會議交底的空間限制,更好的適應了現在建設行業現場操作人員多為民工,素質較低,所以要求交底內容盡可能詳盡、針對性強、具有可操作性、表達方式要通俗易懂的施工現狀。這種技術交底方式不僅提高了工作效率,同時保證了工程中的每道工序均能按設計規范及施工規范要求執行,避免了交叉作業混亂,保障工程質量。達到以下效果:

        (1) 通過BIM模型向交底人員展示尚未發現的施工難點,讓交底不局限于形式;

        (2) 3D模型形式更直觀,解決了傳統交底的溝通難、效率低、交底不透徹等問題;

        (3) 實時交底,對復雜部位提供精準的3D可視化交底說明,減少返工,節約時間和資源,詳見表4-7《現場BIM技術三維交底工作匯總》;

        (4) 通過平板電腦,進行現場三維技術交底,同時可進行成品驗收。

        圖4.10-3 手持終端三維技術交底

        圖4.10-4 模型與實際工程對比

        圖4.10-5 BIM三維技術交底與書面技術交底相結合

        表4.10 現場BIM技術三維交底工作匯總

        4.11 三維施工工藝模擬

        4.11.1 目的和意義

        傳統的施工組織設計及方案優化流程是首先由項目人員熟悉設計施工圖紙及進度要求,以及可提供的資源,然后編制工程概況、施工部署以及施工平面布置,并根據工程需要編制工程投入的主要施工機械設備和勞動力安排等內容,在完成相關工作之后提交給監理單位對施工組織設計以及相關施工方案進行審核;監理審核不通過,則根據相關意見進行修改;監理審核通過之后提交給業主審核,審核通過后,相關工作按照施工組織設計執行。

        將BIM 融入到樣板引路中,打破傳統在現場占用大片空間進行工序展示的單一做法,將施工重要樣板做法、質量管控要點、施工模擬動畫、現場平面布置等通過漫游、VR虛擬體驗等方式進行動態展示,為現場質量管控提供服務。

        在施工作業模型的基礎上附加建造過程、施工順序等信息,進行施工過程的可視化模擬,并充分利用建筑信息模型對方案進行分析和優化,提高方案審核的準確性,實現施工方案的可視化交底。

        4.11.2 數據準備

        1) 施工作業模型。

        2) 收集并編制施工方案的文件和資料,一般包括:工程項目設計施工圖紙、工程項目的施工進度和要求、可調配的施工資源概況、施工現場的自然條件和技術經濟資料等。

        4.11.3 操作流程

        1) 收集數據,并確保數據的準確性。

        2) 根據施工方案的文件和資料,在技術、管理等方面定義施工過程附加信息并添加到施工作業模型中,構建施工過程演示模型。該演示模型應當表示工程實體和現場施工環境、施工機械的運行方式、施工方法和順序、所需臨時及永久設施安裝的位置等。

        3) 結合工程項目的施工工藝流程,對施工作業模型進行施工模擬、優化,選擇最優施工方案,生成模擬演示視頻并提交施工部門審核。

        4) 針對局部復雜的施工區域,進行BIM 重點難點施工方案模擬,生成方案模擬報告,并與施工部門、相關專業分包協調施工方案。

        5) 生成施工過程演示模型及施工方案可行性報告。

        4.11.4 施工模擬實例

        (1)通過BIM技術進行模擬施工工序,指導現場施工。并制作了浮置板道床工藝動畫演示視頻。

        圖4.11.4-1 浮置板道床工藝模擬

        (2)對材料運輸路線模擬,洞內運輸及物流組織限界尺寸、交叉作業的可行性進行了模擬,驗證了方案的可行性。

        圖4.11.4-2 施工方案模擬

        通過BIM技術指導編制專項施工方案,可以直觀的對復雜工序進行分析,將復雜部位簡單化、透明化,提前模擬方案編制后的現場施工狀態,對現場可能存在的危險源、安全隱患、消防隱患等提前排查,對專項方案的施工工序進行合理排布,有利于方案的專項性、合理性。

        4.12 工程量計算

        開發的基于revit的建模插件可進行工程量統計,模型創建完成后,執行工程量統計命令,即可進行工程量統計。

        工程量主要包括下面的類型:

        • 扣件數量;
        • 鋼軌長度;
        • 道床混凝土方量;
        • 疏散平臺工程量;
        • 接觸軌工程量;
        • 鋼筋用量。

        利用廣聯達BIM5D中記錄的完成情況、現場簽證情況,商務人員可以快速統計已完成部分的清單工程量,快速完成向甲方的進度款申請及分包工程量的審核。軟件產生了 真實、準確、共享的實際工程量和預算工程量,為材料員采購、造價人員成本分析、項目經理宏觀掌控提供數據支撐。

        圖4.12 BIM5D平臺工程量統計

        4.13 質量安全管理

        BIM 技術在工程項目質量、安全管理中的應用目標是:通過信息化的技術手段全面提升工程項目的建設水平,實現工程項目的精細化管理。在提高工程項目施工質量的同時,更好地實現工程項目的質量管理目標和安全管理目標。

        基于BIM 技術,對施工現場重要生產要素的狀態進行繪制和控制,有助于實現危險源的辨識和動態管理,有助于加強安全策劃工作。使施工過程中的不安全行為/不安全狀態得到減少和消除。做到不發生事故,尤其是避免人身傷亡事故,確保工程項目的效益目標得以實現。

        4.13.1 基于BIM技術的質量管理

        傳統的質量管理主要依靠制度的建設、管理人員對施工圖紙的熟悉及依靠經驗判斷施工手段合理性來實現,這對于質量管控要點的傳遞、現場實體檢查等方面都具有一定的局限性。采用BIM 可以在技術交底、現場實體檢查、現場資料填寫、樣板引路方面進行應用,幫助提高質量管理方面的效率和有效性。

        (1)模型與動畫輔助技術交底

        針對比較復雜的工程構件或難以二維表達的施工部位建立BIM 模型,將模型圖片加入到技術交底書面資料中,便于分包方及施工班組的理解;同時利用技術交底協調會,將重要工序、質量檢查重要部位在電腦上進行模型交底和動畫模擬,直觀地討論和確定質量保證的相關措施,實現交底內容的無縫傳遞。

        (2)現場模型對比與資料填寫

        通過BIM 軟件,將BIM 模型導入到移動終端設備,讓現場管理人員利用模型進行現場工作的布置和實體的對比,直觀快速的發現現場質量問題,并將發現的問題拍攝后直接在移動設備上記錄整改問題,將照片與問題匯總后生成整改通知單下發,保證問題處理的及時性,從而加強對施工過程的質量控制。

        (3)動態樣板引路

        將BIM 融入到樣板引路中,打破傳統在現場占用大片空間進行工序展示的單一做法,將施工重要樣板做法、質量管控要點、施工模擬動畫、現場平面布置等進行動態展示,為現場質量管控提供服務。

        4.13.2 基于BIM 的安全管理實施

        傳統的安全管理、危險源的判斷和防護設施的布置都需要依靠管理人員的經驗來進行,特別是各分包方對于各自施工區域的危險源辨識比較模糊。

        (1)通過建立的三維模型讓各管理人員提前對施工面的危險源進行判斷,并通過建立防護設施模型內容庫,在危險源附近快速地進行防護設施模型的布置,比較直觀地將安全死角進行提前排查。

        (2)對項目管理人員進行模型和仿真模擬交底,確?,F場按照防護設施模型執行。

        4.14 BIM輔助科研工作

        BIM輔助完成模板吊架、混凝土輸送箱、可調式軌排組裝臺位、伸縮縫固定卡具等創新項目的設計出圖和研發,進行方案模擬,促進了科技研發的進步。其中,由BIM技術進行方案驗證并實施的“地鐵道床澆筑用混凝土輸送箱”、“一種地鐵疏散平臺安裝定位測量儀”、“可調式扣件組裝臺位”三項成果已申報專利。

        圖4.14 科研方案BIM模擬

        五、BIM5D平臺應用

        5.1 BIM5D平臺功能簡介

        廣聯達BIM5D以BIM集成平臺為核心,通過三維模型數據接口集成土建、鋼構、機電、幕墻等多個專業模型,并以BIM集成模型為載體,將施工過程中的進度、合同、成本、工藝、質量、安全、圖紙、材料、勞動力等信息集成到同一平臺,利用BIM模型的形象直觀、可計算分析的特性,為施工過程中的進度管理、現場協調、合同成本管理、材料管理等關鍵過程及時提供準確的信息,幫助管理人員進行有效決策和精細管理,減少施工變更,縮短項目工期、控制項目成本、提升質量。

        5.1.1 平臺技術架構

        廣聯達BIM系統管理平臺采用“三應用端”加一“云”的產品形態,“三應用”包括“BIM5D桌面端”、“移動端”、“WEB駕駛艙”,云為“BIM云”。

        圖5.1.1 成品形態示意圖

        5.1.2 BIM5D桌面端

        BIM5D桌面端通過BIM模型集成進度、預算等關鍵信息,對施工過程進行模擬,及時為施工過程中的技術、生產、商務等環節提供準確的形象進度、物資消耗、過程計量、成本核算等核心數據,幫助客戶對施工過程進行數字化管理,達到節約時間和成本的目的。

        圖5.1.2 BIM5D模型視圖

        同時根據項目情況,可以按專業、角色將工作拆分成不同的工作任務,實現多崗位、跨區域的工作協同。

        5.1.3 移動端

        用于現場質量、安全、進度等問題的采集。并可實時同步到PC端模型上顯示,同步到WEB駕駛倉。

        圖5.1.3 移動端界面

        5.1.4 WEB駕駛艙

        WEB駕駛艙屬于項目管理駕駛艙,適用于BIM中心負責人,企業領導。因為對于領導層,不關注具體的細節,關注項目總體的質量、安全、進度、成本情況,WEB駕駛艙讓管理者就可以足不出戶,實時動態了解項目情況了。

        圖5.1.4 WEB駕駛艙界面

        5.2 項目BIM 5D應用規劃

        5.2.1 應用點規劃總表及應用模式

        表5.2.1 應用點規劃表

        部門

        應用點

        數據流

        格式或形式

        監督人

        執行人

        作業隊

        基于施工總計劃施工模擬

        資源消耗預測

        圖表

        生產經理/工程部長

        施工員、技術員

        4D+5D模擬方案

        視頻

        基于周計劃進度跟蹤

        現場各重要工序完成情況盤點

        圖表

        隊長/施工員

        現場勞動力統計

        圖表

        施工員

        進度照片

        圖表

        構件跟蹤

        構件所處狀態對比及統計

        圖表+模型

        工程部長

        構件二維碼信息

        二維碼

        施工員

        工程技術部

        可視化展示

        三維模型+圖片

        模型+圖片

        總工/技術部

        技術員

        工藝模擬

        工藝模擬視頻

        視頻

        圖紙深化

        平面布置圖

        CAD圖紙+報表

        資料協同

        云端資料協同管理

        各類主流格式

        工藝工法庫

        工藝工法模塊

        規范管家

        各類國標、地標等

        網頁端規范

        安質部

        質量巡檢

        現場質安問題統計分析

        網頁圖片+文字+模型

        質量總監

        質量員

        質量評優

        現場質安優秀做法

        網頁圖片+文字

        實測實量

        構件實測實量數據

        報表+文字

        安質部

        安全定點巡視

        安全巡視結果反饋

        網頁圖片+文字

        安全總監

        安全員

        分包質安管理總體評比

        質安問題對比

        網頁圖片+文字

        安全總監

        領導班子

        WEB端管理駕駛艙

        網頁

        網頁圖片+報表+模型

        領導班子

        各業務部門成員

        BIM數字周報

        H5

        H5

        5.2.2 節點目標

        為了保證項目的BIM應用效果,將對應用點實行分階段應用,每一階段應用都應遵循實事求是,穩步推進,應用一步總結一步的原則:

        第一階段應用點(預計項目啟動后一個月):質量安全評優、質量安全巡檢、資料協同(二維碼)、進度照片、勞動力統計;

        第二階段應用點(在第一階段應用完成后,預計應用兩個月時間):施工模擬、三維動畫交底;

        第三階段應用點(在第二階段應用完成后,預計應用一個月時間):工藝工法庫、數字周報。

        5.2.3 BIM 5D應用模式

        項目各部門以手機終端進行實時數據采集,過程中產生的數據和信息基于BIM 5D平臺進行調用和共享,實現高效的數據提取,同時確保數據來源的準確性和及時性;

        以模型作為依托和載體,數據的過程積累,為后續數據的分析和盤點提供有利的支撐,優化已有粗放式管理模式,為項目實現精細化管理的目標打下夯實的基礎。

        備注:BIM中心是配合及輔助各部門開展項目管理的,其角色是配合以及探索。而不是其他業務管理部門配合BIM中心開展工作。

        5.3 BIM 5D應用

        5.3.1 軌道模型導入

        依據廣聯達BIM5D與Revit土建交互規范,進行模型創建,通過BIM5D的revi模型導出插件導出E5D格式,插件自動將模型輕量化,然后導入BIM5D平臺進行精細化施工管理。

        圖5.3.1-1 REVIT模型導出界面

        圖5.3.1-2 BIM5D模型導入界面

        圖5.3.1—3 BIM5D模型圖元檢查

        5.3.2 質量安全巡檢

        1)功能描述

        管理人員利用5D手機端快速記錄現場安質問題,軟件自動將信息推送至責任人進行整改,回復,形成問題閉合的管理流程。后期利用PC端可以基于模型進行問題定位查看、數據自動匯總、一鍵生成整改單等,大大提高效率。

        圖5.3.2-1 BIM5D手機端

        項目領導班子及企業管理層利用WEB端可實時了解項目安質總體情況、問題閉合情況等;在質量安全例會上,通過軟件積累的數據,進行周、月質安情況總結,從而對各分包單位進行有針對性的管控。

        圖5.3.2-2 BIM5DWEB端

        2)價值闡述

        A、崗位級


        • 問題快速記錄、查詢,解決記錄效率問題和數據收集留存問題;
        • 流程自動跟蹤、提醒,所有問題均做到閉合管理,避免遺漏;
        • 整改通知單自動生成,無需二次勞動,節約工作量。


        圖5.3.2-3 質量問題整改通知單

        B、項目級


        • 增強各方的溝通效率和準確性,方便監督管理;
        • 通過例會定期對問題趨勢、類別、責任單位等進行討論分析,能夠快速了解現場主要問題,從而制定針對性措施規避問題發生,提高現場的管理水平。
        • 管理過程留痕,數據自動統計、歸類,解決目前項目管理體系中,質安報表填報不及時等問題。


        圖5.3.2-4 問題統計視圖

        圖5.3.2-5 BIM5D問題列表視圖

        圖5.3.2-6 BIM5D問題詳情視圖

        3)實施流程

        圖5.3.2-7 質量安全管理流程

        4)職責分配

        表5.3.2 職責分配

        職責

        說明

        責任人

        參與人

        成員字典管理

        負責項目成員組織架構的建立、人員的添加、工種的設置等

        5D負責人

        5D負責人

        質量安全問題字典管理

        負責常見質量安全問題、問題等級、問題分類等字典的管理

        5D負責人

        質量安全總監

        手機APP問題記錄

        負責現場問題的記錄,復查、閉合等日常管理工作

        質檢部/安監部

        項目全員

        手機APP問題整改回復

        負責整改、回復現場出現的質量安全問題,及時閉合

        責任分包單位/

        班組

        項目全員

        網頁端質量安全分析

        利用網頁端了解現場狀況,基于數據進行質量安全例會分析等

        質量安全總監

        項目全員

        軟件需求及問題反饋

        反饋日常使用過程中遇到的軟件問題及需求

        5D負責人

        項目全員

        質安管理創新

        基于BIM技術進行質量安全巡查管理創新

        5D負責人/

        質量安全總監

        項目全員

        5)效果評價

        項目通過三端一云的方式進行質量安全管理,現場管理人員發現問題,通過手機APP記錄,分包單位進行整改回復等操作,可以形成質量安全問題閉環的管理機制。

        項目管理人員通過手機或網頁端實時了解到現場質量安全情況,同時項目每周生產例會通過網頁端進行重大問題通報,使分包班組考評有據可依。同時導出數據匯總分析報表,用于存檔,這樣為項目管理提供科學的數據支撐,大大提高項目管理精細程度。

        5.3.3 質量安全評優

        1)功能描述

        現場管理人員發現現場施工亮點,通過APP記錄并表揚通知到對應責任人,以及工作相關參與人員。

        2)價值闡述

        快速記錄現場工作亮點,優秀做法有效留存;

        通過表揚正能量激勵分包,提高分包工作積極性;

        各分包單位間相互學習,提升項目管理水平;

        3)實施流程

        4)職責分配

        表5.3.3 職責分配

        職責

        說明

        責任人

        參與人

        手機APP亮點記錄

        負責現場亮點做法的記錄,并推送至對應責任人及參與人

        項目全員

        項目全員

        會上表揚

        召開例會時在會議上表揚并分享項目的優秀做法

        項目領導班子

        質量安全總監

        亮點定期匯總

        定期匯總項目亮點,形成優秀做法案例集等

        質量安全部

        項目全員

        5)效果評價

        通過安全評優功能記錄優秀做法并在項目或公司間進行傳播,讓不同項目、分包及班組間的工藝相互流通,互相借鑒和學習,從而提升整體的質量安全管理水平。

        5.3.4 進度照片及勞動力統計

        1)功能描述

        通過BIM5D手機端對現場進度情況進行拍照、描述并記錄,實時同步至云端。為管理層提供網頁端,可隨時隨地的在網頁端查看項目完成情況。

        在施工前可通過BIM5D設置各專業工種,施工過程中各專業現場施工管理人員每天通過移動端APP上傳各施工位置各工種勞動力人數,通過WEB端進行統計。

        2)價值闡述

        現場施工情況及勞動力全過程記錄,軟件自動匯總,為項目施工留下整套影像;

        項目管理層通過手機或網頁直觀查看現場進度及勞動力,信息獲取及決策更及時;

        幫助項目統計工人平均日功效,分析功效變化原因,提高管理效率;

        軟件日期、天氣等信息自動讀取,方便快捷;

        為項目的索賠、匯報、觀摩提供數據支撐;

        3)實施流程

        4)職責分配

        表5.3.4 職責分配表

        職責

        說明

        責任人

        參與人

        專業工種設置

        負責勞務單位及專業工種的設置

        5D負責人

        5D負責人

        進度照片采集

        施工現場隨手采集現場實際施工情況,并填寫圖文描述

        項目全員

        項目全員

        勞動力采集

        手機端每日錄入現場各流水段勞動力情況

        生產部

        生產部

        數據查看

        通過網頁端或手機端查看項目實際情況及人員情況,并及時采取有針對性措施

        項目領導班子

        項目全員

        4)效果評價

        利用BIM5D手機端進度照片功能,全過程記錄現場施工情況,同時進度記錄信息將自動聯網同步,避免丟失。項目人員可通過網頁端和手機端實時查看、查找相應日期的進度照片、進度描述、天氣情況等,實現了項目管理團隊對項目進展的實時了解掌握。

        圖5.3.4-1 進度照片視圖

        通過對現場每天進場人數的記錄和匯總能夠形成項目的人力資源數據的積累和分析,形成項目的勞動力資源投入指標,為以后指導項目精準進度分析和成本分析提供有效數據支撐。

        圖5.3.4-2 勞動力曲線圖

        5.3.5 基于施工總計劃的施工模擬

        1)功能闡述

        通過導入Project總進度計劃,將總進度計劃按照專業、流水段的形式與模型相關聯,并設置各施工階段現場工況,同時還可以與商務成本、物資等關聯,從而模擬整個建造過程及相應時間節點所需要的人力,機械、材料、資金等情況。后期還可錄入實際時間,用來與總進度計劃做對比,及時進行糾偏。

        圖5.3.5-1 施工計劃視圖1

        圖5.3.5-2 施工計劃視圖2

        2)價值闡述

        A、進度計劃與模型相關聯,在施工前可以直觀查看到項目整個建造過程,同時還可以校核進度計劃的合理性,有無缺項漏項或搭接不合理的情況;

        B、通過工況分析,可以提前預測項目建造過程中每個關鍵階段的施工現場布置、大型機械及措施布置方案等,從而提高現場施工的合理性;

        C、將模型與時間、成本、資源等信息關聯后,可以提前預測周、月、季等時間項目所需的資金、材料、勞動力等情況,從而提前發現問題并進行優化,最大程度降低風險;

        D、后期通過計劃與實際時間的對比,基于模型直觀呈現進度偏差情況,從而及時糾偏;

        3)實施流程

        圖5.3.5-3 實施流程圖

        4)職責分配

        表5.3.5 職責分配表

        職責

        說明

        責任人

        參與人

        進度計劃編制

        編制項目總進度計劃

        計劃經理

        項目全員

        進度計劃關聯模型

        將編制的進度計劃導入5D并與模型進行掛接

        5D負責人

        技術部

        施工模擬

        進行施工模擬,進行進度計劃合理性分析

        5D負責人

        技術部/生產部

        進度對比分析

        在施工過程中根據總進度計劃錄入對應任務的實際時間,定期進行進度對比分析,及時糾偏

        5D負責人/生產部

        項目全員

        5.3.6 快速工程量統計、物資提取

        1)應用場景

        在項目施工過程中,處理向業主方的報量、審核分包工程量是合同管理過程中頻繁發生處理過程,期間涉及到大量的現場完成情況的確認、工程量的統計及計算。

        2)應對軟件及其功能

        在BIM5D軟件中,可實現構件與預算文件、分包合同、施工圖紙、進度計劃等相關聯。支持按專業、進度(時間)、流水段等多維度篩選統計清單工程量、分包工程量。

        利用廣聯達BIM5D中記錄的完成情況、現場簽證情況,商務人員可以快速統計已完成部分的清單工程量,快速完成向甲方的進度款申請及分包工程量的審核。軟件產生了 真實、準確、共享的實際工程量和預算工程量,為材料員采購、造價人員成本分析、項目經理宏觀掌控提供數據支撐。

        軟件主要功能如下:

        A、工程部:工程師可以迅速提供準確的分流水段材料需求計劃;

        B、物資部:材料員可以迅速審核工程部工程師的材料計劃的準確性,使審核流程有效可靠,真正做到限額領料;

        C、工經部:預算員可以根據模型數據的提取,實現成本分析成本控制、成本核算;迅速完成對業主月度工程量審報,對分包的實際完成工程量審核;

        D、項目經理:可以隨時查看項目成本控制情況,對宏觀決策提供支持。

        圖5.3.6-1 工程量統計視圖

        圖5.3.6-2 工程量統計表

        5.3.7 成本管控

        1)功能闡述

        按進度、規格型號等維度統計物資量,指導編制物資供應和采購計劃;需求人可隨時調出數據實現工程量等數據的多部門共享;項目部成員隨時訪問工長統計用量,使審核流程有效可靠,真正做到限額領料;便于實現項目過程管理的實時三算對比;

        2)價值闡述

        將分包合同和模型進行關聯,方便、快速、便捷的迅速提取分包合同的工程量價格信息,提高核算分包合同的效率。

        圖5.3.7-1 預算清單視圖

        圖5.3.7-2 預算導入視圖

        3)三算對比

        分階段將項目的收入、項目成本、實際成本進行對比分析,便于找出項目支出的問題,控制項目成本。

        圖5.3.7-3 合約視圖

        4)職責分配

        表5.3.7 職責分配表

        職責

        說明

        責任人

        參與人

        GBQ預算文件

        提供廣聯達GBQ預算文件

        經營負責人

        工經部

        GBQ預算文件關聯模型

        GBQ預算文件與模型進行掛接

        經營負責人

        工經部

        成本管理

        進行成本預算分析,成本核算

        經營負責人

        工經部

        5.3.8 項目概況基本資料

        可添加多張效果圖及項目信息,體現項目概況。項目信息中所涉及的填報內容較豐富,基本涵蓋了能體現項目情況的所有信息。

        圖5.3.8-1 項目概況視圖

        項目位置功能對網絡要求較高,出現過數據加載卡頓,軟件卡死現象。軟件中采用谷歌地球定位相關項目的地理位置,方式較新穎。此方式對于我公司建設項目遍地開花的情況比較貼切。

        圖5.3.8-2 項目位置視圖

        5.4 協筑平臺

        5.4.1 功能描述

        協筑云空間為企業級信息集成與協同管理提供服務支撐。根據項目建設進度建立和維護的各個專業BIM模型,統一上傳到協筑云空間中,協筑云空間匯總各參建方在項目中的建筑工程信息,消除項目中的信息孤島,并且將得到的信息結合BIM模型進行整理和儲存,為項目各相關利益方隨時共享并進行數據交換。項目參建各方可以隨時調用權限范圍內的項目集成信息,可有效避免因為項目文件過多而造成的信息難以獲取的問題。


        • 云端應用、本地存儲;
        • 云端獲取模型、圖紙、資料、現場照片并與模型關聯;
        • 可以添加待辦工作到云端;


        圖5.4.1-1 模型視圖

        圖5.4.1-2 協助產品構架示意圖

        5.4.2 價值闡述

        資料云端保存,避免資料丟失;

        圖5.4.2-1 文檔管理視圖

        多人同時管理,資料及時同步,保證資料一致性;

        圖5.4.2-2 資料管理手機端視圖1

        文檔權限設置,防止泄密和隨意更改,確保資料完整性;

        文檔在線瀏覽,網頁端支持多種文件格式直接預覽,方便快捷;

        文檔自帶二維碼,數據共享及時便捷,提升項目數據的利用價值;

        圖5.4.2-3 資料管理手機端視圖2

        圖5.4.2-4 技術交底二維碼

        5.4.3 實施流程

        首先設置資料目錄然后資料上傳,給文檔進行相應權限設置,同時可以對文檔進行分享,協同管理,支持文件在線瀏覽。

        5.4.4 職責分配

        表5.4.4職責分配表

        職責

        說明

        責任人

        參與人

        資料目錄設置

        明確項目需要上傳至云端的資料,并提前進行結構化拆分

        技術部/

        5D負責人

        項目全員

        資料上傳

        各部門上傳對應的資料以及內部需要共享的文件

        各應用部門

        項目全員

        權限設置

        對需要保密的資料進行權限設置

        各應用部門

        各應用部門

        文檔更新

        各相關人員對所上傳的資料進行管理,確保文件為最新版本

        各應用部門

        各應用部門

        資料協同

        按照項目制度的流程進行資料的協同管理

        各應用部門

        各應用部門

        5.4.4 效果評價

        通過協筑資料協同功能進行統一管理,同時與BIM5D的PC端、WEB端、手機端與云端實現項目資料數據的互聯互通,實現項目參與各方的協同作業,提升項目資料的應用價值,進而提升項目管理的整體水準,最終為項目的管理提供價值,創造增值服務。

        5.5 實施總結

        通過對廣聯達BIM5D項目管理平臺的試用情況,現歸結內容如下:

        5.5.1 施工模擬

        打破傳統的華而不實的“施工模擬”,對施工模擬進行了重新定義,可以讓項目管理人員在施工之前提前預測項目建造過程中每個關鍵節點的施工現場布置、大型機械及措施布置方案,還可以預測每個月、每一周所需的資金、材料、勞動力情況,提前發現問題并進行優化;

        5.5.2 進度控制

        基于 BIM 的 虛擬建造技術的進度管理通過反復的施工過程模擬,讓那些在施工階段可能出現的問題在模擬的環境中提前發生,逐一修改,并提前制定應對措施,使進度計劃和施工方案最優,再用來指導實際的項目施工,從而保證項目施工的順利完成。

        5.5.3 成本控制

        成本部分目前只支持有模型部分的清單進行管理,并且關聯復雜,需要關聯人員對清單和模型全部掌握方能實施,系統需要繼續開發完善,進行簡化。

        5.5.4 質量跟蹤與管理

        通過手機移動端,實現質量安全等問題實時記錄,跟蹤與改進。

        5.5.5 WEB端駕駛艙

        BIM5D成本數據可以直接同步至網頁端(web駕駛艙),公司或項目領導可以直接查看項目資金、資源消耗情況,得出項目盈虧數據,實施查看管理跟蹤項目成本動態。還可以直接得出成本指標數據(單平米造價),為項目竣工結算、公司后續其他項目應用或者企業指標分析提供必備的數據支持。

        5.5.6 文檔管理

        功能較豐富,但流程跟蹤功能未體現。

        六、研究攻克的關鍵技術及主要創新點

        6.1 研發軌道自動建模軟件

        6.1.1 軟件研發背景

        BIM應用所需的專業軟件多集中在建筑和設備相關的專業,有較為成熟的配套軟件支持,但鐵路工程中仍有很多專業還沒有相關配套軟件。鐵路工程與其他工程相比,具有點多線長、地質復雜、不確定因素多、施工風險高等特點,設計中遇見的問題紛繁復雜,并且涉及的數據種類較多、數據量較大,迫切需要用開發專業軟件來輔助創建BIM模型。本項目的主要目標為:在Revit平臺上開發軌道專業參數化建模程序,以簡化三維模型創建工作,兼有輔助工程量計算和統計、參數附著等功能。為最終實現軌道項目從策劃、設計、施工到運營維護的全生命周期管理和整體交付打好基礎。

        圖6.1.1-1 軟件操作說明書

        利用自主研發的Revit的軌道BIM插件進行參數化建模,通過線路平縱斷面線型參數的錄入,工程量統計,實現了自動化建模,大大提高了成果的直觀性,以達到提升設計文件準確性、降低勞動強度、節省時間,提高工程設計效率的目的,并同時實現設計文件的標準化。

        圖6.1.1-2 軌道建模插件界面

        6.1.2 功能簡介

        軌道BIM輔助設計系統以Revit 2016為平臺進行開發,軟件說明書見附件,可完成鐵路軌道設計中的以下功能:


        • 線路設計;
        • 模型創建;
        • 軌道工程量計算及統計功能;
        • 工程管理。


        在本項目實施過程中我們通過研發插件建立了接觸軌、疏散平臺、軌道、土建結構各系統模型通過碰撞檢測功能,對場景中的模型進行審核,當兩個模型存在交迭的時候給出錯誤提示信息,定位到交迭的兩個模型以及交迭的位置。

        圖6.1.2 軟件界面

        可以對場景中的所有模型進行工程量統計,列出所有模型對應的信息,而且可以將這些信息導出到Excel中,精確算量,輔助物料管理、成本管控。

        6.1.3 工程量統計

        1)鋪軌工程由于左右鋼軌曲線縮短量的影響,需要提前編制軌節鋪設計劃表,軌節表編制作為鋪軌職工一項重要的內業計算工作需要大量的手工計算。本項目利用研發插件自動生成了軌節表,與常規相比,減少了人工計算軌節表的過程,避免了手工計算失誤;

        2)軟件可以自動生成道床鋪設地段表。

        圖6.1.3-1 軌節表統計

        圖6.1.3-2 工程量統計

        圖6.1.3-3 道床塊布置統計

        6.2 BIM+VR虛擬現實技術

        VR技術與BIM系統的對接,使工程模型和數據實時無縫雙向傳遞,在虛擬場景中對構件進行任意編輯,加強了可視性和具象性。通過構建虛擬展示,為使用者提供交互性設計和可視化印象。

        圖6.2 VR虛擬體驗

        6.3 BIM+3D打印技術

        利用3D打印將BIM模型直接打印出來用于對外展覽、展示、進行直觀的技術交底。

        圖6.3 3D打印模型

        6.4 建模標準制定

        通過《軌道工程BIM模型建立標準》的制定,明確了 BIM 模型建模過程中各種模型單元及特性,規定了 BIM 建模時的坐標系、單位、模型及版本的命名要求,提出了模型的內容完整度、屬性完善度、模型精細度(模型深度)等方面的合格標準。對BIM 族庫提出了可操作、統一的BIM 族庫基準。

        6.5 軌道族文件創建

        建模人員按照設計圖紙及行業相關BIM建模標準進行族庫存儲歸檔體系的建立,自主完成軌道工程標準族庫建立,包含北京地鐵八號線工程涉及的扣件、道床、道岔、接觸軌、疏散平臺、軌道附屬構件等模型,奠定了BIM應用基礎。

        七、產生的技術經濟效益和社會效益

        城市軌道交通建設是我國基礎建設的標桿,倍受社會各界關注,通過對BIM技術的研究,使項目逐漸實現從可視化、精細化、動態管理,到精準化管理的現代化管理模式。同時,也可實現從局部到總體的三維、四維、五維的現場施工模擬。它代表著一種現代化項目管理的發展趨勢,同時也給城市軌道施工項目實現精細化管理提供了新的契機。

        北京地鐵八號線軌道工程施工BIM技術的成功應用,實現了以下突破性變革:

        • 通過開發自動建模插件;實現了參數化道床模型的創建,大幅度提高了模型搭建效率,相對手工建模,將模型建立工期提前25天,加快了工期,有效節約了人員成本和時間成本;
        • 通過BIM施工管理平臺的應用,改變了現場施工人員的管理方式,使BIM技術真正應用到施工管理中,相比傳統施工降低了質量安全事故風險。;
        • 通過三維技術交底,解決了傳統交底的溝通難、效率低、交底不透徹等問題,降低了質量缺陷。
        • 通過BIM圖紙會審,發現圖紙問題13處,節約成本約77萬元(見表4-6)。
        • 人才培養:目前社會上真正的BIM實施人才比較欠缺,我公司通過項目BIM的應用培養了一批BIM實施人員,為以后項目的應用,積累了人才。

        城市軌道交通建設是我國基礎建設的標桿,倍受社會各界關注。要求在施工過程進行細精細化管理是必然趨勢。通過對BIM技術的研究,使項目逐漸實現從可視化、精細化、動態管理,到精準化管理的現代化管理模式。同時,也可實現從局部到總體的三維、四維、五維的現場施工模擬。它代表著一種現代化項目管理的發展趨勢,同時也給城市軌道施工項目實現精細化管理提供了新的契機。

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