研究:BIM技术如何在地铁项目中应用?

一、施工准备阶段

1、各专业模型构建

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地铁站BIM模型图

1.1初步设计

收集图纸及数据信息,根据设计方案模型或二维设计图,建立BIM模型,在模型中生产平图、立面、剖面图,按照BIM模型输出施工图标准进行标注尺寸,确保建筑专业模型中平面、立面、剖面视图表达的统一性及专业设计的完整性、正确性,检查结构专业模型中主要构件的尺寸和标注的统一性,使模型深度和二维设计深度保持一致。

1.2施工图设计阶段

将初步设计阶段的模型深化成施工图设计阶段模型,并对模型文件统一命名,给予模型构件附加材质信息,使BIM模型深度符合建模标准,并根据设计协调意见调整、完善BIM模型,后期利用模型进行施工指导,提高工作效率,减少返工。

1.3深化设计

是将施工图设计阶段完成的模型进一步综合调整,根据不同管线的不同的性质、不同的功能和不同的施工要求、结合建筑装修的要求,进行统筹的管线位置排布。

第一步: 复核施工图设计阶段BIM模型的架构和标准BIM。

第二步:机电深化设计BIM模型搭建及深度要求

第三步:辅助机电深化设计出图工作

通过专业BIM模型的深化设计,合理分布工程各专业的位置,最大限度实现施工图设计阶段与施工阶段之间的过渡。

技术特点:

通过模型的建立,能熟悉图纸并发现更深层次的图纸设计缺陷,模型建立后对于工程量的统计查找更加直观、准确、快捷。

2、碰撞检测与三维管线综合

2.1根据工程实际情况,可在施工图设计阶段或施工阶段应用。

2.2收集图纸、各专业基于二维图纸所建并通过审核的模型及相关规范等;整合建筑、结构、给排水、暖通、电气等专业模型,形成整合的BIM模型;设定冲突检测及管线综合的基本原则,使用BIM软件等手段,检查发现并调整机电信息模型中的冲突和碰撞。

技术特点:应用BIM技术检查施工图设计阶段各专业模型,发现并调整冲突与碰撞,以减少设计错误传递到施工阶段造成安装工程的返工。

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地铁站BIM模型图

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设备房BIM模型图

3、支吊架综合应用

3.1在BIM模型上完成综合支吊架的型式设计、平面设计、大样设计、材料统计、支吊架验算等,并能够自动生成结构计算书;融合暖通、给排水、电气、结构、建筑等多项专业技术要求,实现了机电专业综合支吊架设置与结构校算的可视化、数字化BIM专项设计,使设计、施工技术人员能够简便快捷地完成复杂的综合支吊架设计计算;通过支吊架的数字加工和工厂化预制,可实现绿色施工和节材;

3.2依据模型内数据,自动统计专业明细表,辅助施工现场下料;现场实测,调整模型,保证模型与现场尺寸一致,进行二次碰撞检查和预留孔洞设计;进行施工难度3D局部视图交底;分专业出详图模型;支吊架安装模拟指导;实现安装进展与模型同步。

技术特点:通过综合管道支吊架的设计与安装技术解决了室内工程综合管线支吊架设计、布置不合理的现象,其原理简单、安装方便、造价低、效果良好,满足了设计规范的要求。同时,使安装工程的施工取得相对最优的效果,整个工程最终节约成本,整个工程支吊架整洁美观,得到了广大的赞誉。

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支吊架BIM模型图

4、辅助施工图设计

4.1依据BIM模型出图标准、图纸目录及表达方式。以及通过审批的有效结构施工图、设计文件参照的国家规范和标准图集及设计变更(包括各专业协调优化设计方案修改)等数据来源,深化设计的专业施工图设计模型,通过二维剖切或二维为主、三维辅助表达的方式导出施工图,包括建筑施工图,结构施工图,内容包括图纸说明,图纸目录,平面图、立面图、剖面图、门窗大样图、局部放大图等。二维施工图应添加相应标识和标注,使之满足国家规定的施工图设计深度。对于局部复杂空间,宜增加三维透视图和轴测图辅助表达,复核图纸,确保图纸的准确性。

4.2施工图模型、辅助设计出图。

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5、图纸会审

5.1利用三维模型作为会审的沟通平台,根据项目现场数据采集结果,整合项目设计阶段模型,进行设计、施工数据检测、问题协调,在三维模型的基础上,检测设计碰撞、核查设计问题及施工可行性,协调问题解决方案,检查图纸是否符合相关条文规定,是否满足施工要求,施工工艺与设计要求是否矛盾,以及两个专业之间是否冲突,将三维模型作为多方会审的沟通媒介,在多方会审前将图纸中出现的问题在三维模型中进行标记。

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6、技术培训

根据现有管理人员实际水平,提出详细的培训方案,以达到能够独立管理和使用BIM软件系统及日常的维护处理能力。培训提供管理员、普通用户等的培训。培训的目的:使业主技术人员及普通用户能熟悉掌握系统的使用及管理,可以处理常见问题。

6.1培训内容:针对BIM做全面的培训,详细培训内容如下表

6.2培训方式:培训采用集中现场培训的方式:由公司技术人员对业主技术人员进行现场培训,培训结果以达到培训目的为准。培训时间、地点、人数由业主确定,培训不少于XX学时的软件操作培训服务。

6.3培训单位:除对业主进行培训外,还对监理单位、施工总包方进行培训,并对其配合工作进行明确要求,使其能达到独立操作水平。

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二、施工阶段

1、施工场地科学布置和管理

1.1施工现场平面布置是对拟建项目施工场地的总体布置。它按照施工方案和施工进度的要求,对施工现场的道路交通、材料仓库、附属企业、临时房屋、临时水电管线等做出合理的规划布置,从而正确处理全工地施工期间所需各项设施和永久建筑以及拟建工程之间的空间关系。为指导和施工现场在建设工程中建筑施工现场布置合理,保障工程项目的质量,提升施工现场标准化,应用BIM技术实现三维场布展示。

1.2收集数据:蓝图、施工场地布置方案、施工组织设计;根据数据,搭建完整的施工场地(阶段)三维模型。

1.3施工场地布置模型以及施工场布比选方案。

比选的原则:

(1)平面布置科学合理性,施工场地所占用面积;

(2)组织运输是否合理,是否能减少二次搬运

(3)施工区域的划分和场地的临时占用是否符合总体施工部署和施工流程的要求,应减少相互干扰;

(4)临时设施是否方便生产和生活,办公区、生活区、生产区宜分离设置。

(5)方案之间的造价指标

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施工现场布置图

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2、施工方案模拟

2.1项目方案施工前,利用三维电脑技术把建筑施工的过程以视频形式提前预演出来,这样可以给在建筑施工或者工程施工带来详细和全面的了解,有了提前制作施工动画可以避免在施工过程出现的一些错误可提前做修改及调整,这样可以给工程施工带来安全及质量的保证。

2.2施工模拟动画包括:1.施工方案比选;2.施工工艺模拟动画。

技术特点:

施工方案的模拟有助于提升施工质量和减少施工返工。传统工作流程下,技术总工与深化设计成员、施工人员、业主等进行沟通时都是图纸,但受限于每个人的专业与经验的不同,每个人的理解经常会出现偏差。但通过三维可视化的方案交底,沟通的效率大大提高,模拟动画成为施工过程中的交流工具,也大大提升了施工方案优化的质量与效率。

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设备运输模拟图

3、现场数字化施工与监测

3.1深化设计,现场放样

在机电和管道的设计完成协同并被批准后,施工团队可通过Trimble Point Creator软件进行2D和3D现场放样点的创建,从BIM模型中获取现场控制点坐标和建筑物结构点坐标分量作为BIM模型复核对比依据,根据 BIM模型中的机电综合管线坐标及尺寸数字信息创建放样点。

3.2辅助施工验收

在施工验收阶段,应用天宝BIM放样机器人实测实量,采集现场施工成果的三维信息,通过设计数据与实际数据的一系列简单对比分析来检查管线、设备的安装施工质量。通过机器人辅助施工,既能够确保管线和设备安装的较高精度,也能够实现对施工成果更加全面细致的验收。

3.3以往通过传统的施工验收方法验收精度为厘米级,而使用BIM放样机器人辅助,验收精度可突破性地达到毫米级,更有利于提高施工验收的质量。同时,BIM放样机器人可通过无线网络将现场验收情况实时传递到办公室,实现远程验收同步保存实时的影像记录,确保验收过程精确可靠。

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BIM放样机器人的应用图

4、设备与物料管理

4.1利用BIM技术和二维码技术融入到传统的工作流程中去,实现BIM+二维码技术管线综合技术流程管理,施工材料领取流程管理,物资精细化管理流程管理。

4.2BIM技术和二维码技术相结合应用到传统的工作流程中去,解决了以往设计方面的不足;减少了设计变更,减少了窝工代工;增加了所有人员的沟通效率、准确率;保证了施工质量和成本;增加了材料利用率,解决了材料,更加绿色环保;提高了工程管理水平;提高了企业综合竞争力。

4.3按施工作业面配料,实现设备、材料的有效控制,提高工作效率,减少不必要的浪费。

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BIM+二维码技术应用图

5、装饰装修专业BIM应用

5.1收集客户提供的构件图纸、模型文件等,在建筑BIM模型的基础上绘制室内装饰构件三维模型,各构件都使用三维实体模型创建,检查并扫描三维模型以识别重叠或相互冲突的图元,并生成冲突碰撞检查报告,利用三维模型在任意的视角上推敲设计,确定材料材质、饰面颜色、灯光布置、固定设施等,从而做到对设计进行细致的分析,保证了设计的质量,生动而方便地表现灯光、材质、饰面、家具等细节,BIM技术生成施工所需要的施工图、详图,从模型中生成各种门窗表、材料表以及各种综合表格,统计某间隔墙的面积、体积,进行工程概预算,为控制装修报价。

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地铁站BIM装修图

6、BIM+VR应用

6.1VR沉浸式体验,加强了具象性及交互功能,VR在BIM的三维模型基础上,加强了可视性和具象性。通过构建虚拟展示,为使用者提供交互性设计和可视化印象。

6.2收集准确的数据信息,包括:客户提供的构件图纸、模型文件等;建立BIM模型,结合主流的虚拟现实引擎(如Unity3D、UE等)进行虚拟场景的制作;转换为VR模型,对接当前主流的虚拟现实设备(如Ocululs、暴风魔镜等);VR设备模块的驱动,PC端、移动端、高逼真化全景展示、全息投影呈现BIM模型的VR场景。

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VR土方开挖模拟图

6.3利用VR技术可以对不同的施工方案,在短时间内做大量的分析,从而保证施工方案最优化,并且提供VR+BIM的全景鸟瞰、720°立体展厅、VR样板房展示、云渲染装修、设计转换VR平台等。

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VR体验图

7、BIM+AR应用

7.1 通过BIM+AR增强现实技术将地铁施工图审提前进行参数模型化、三维模型可视化,便于各专业协同检查,避免各专业之间沟通交流不及时造成现场施工冲突,减少返工现象。

7.2 通过BIM+AR增强现实技术将不同的地铁施工方案三维施工工艺效果叠加到真实场景中,提高施工方案的直观感受和方案的对比效果。

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AR展示图

7.3 通过BIM+AR增强现实技术将地铁较大危险施工监控情况将静态的文字、图片立体化,增加互动性,实现地铁施工监控的快速准确决策,通过建立地铁及周边的三维实体模型,对周边沉降、沿线监测及测量数据进行模拟分析,给予直观的监控警示。

7.4 通过BIM+AR增强现实技术的应用,提前三维展示城市地下埋藏了错综复杂的管线,如电力、通信、燃气、自来水管道等,在施工前需要进行保护或迁改。施工范围内的绿色植物,需要进行迁移,在施工完成后进行恢复。

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BIM监测数据展示图

7.5 通过BIM+AR增强现实技术的应用,模拟应急预案的演练,视化展示救援工作安排,反应信息直观,不仅对预案的落实起着重要作用,也能有效减少事故发生及带来的损失,是创新地铁施工的新技术。

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AR人员疏散模拟

8、项目协同管理平台

8.1 使用BIM技术搭建项目协同工作平台,项目各参与方在信息平台上协同工作,以WBS为主线、以工作包为单位、以BIM构件为载体,实现工程项目的进度控制、成本控制、质量控制,以及安全管理、合同管理、资料管理等方面进行全关联的协同管理,最终通过基于BIM的工程项目精细化管理,达到“保证质量、降低成本、提升效益”的项目管理目标,实现一个平台依托互联网进行多方异地协同管理,实现与第三方信息数据的对接,支持移动端的应用,支持自定义协同管理流程等。

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8.2 项目管理模块:实现项目过程管理公告栏、会议通知、我的任务、任务进度追踪、流程管理、表单管理的应用。

我的任务:项目施工过程中,有任务要做,可在我的任务里编辑好任务内容并选择相应的流程就行,任务会按照流程自动的流转,通过平台这种工作模式可以大大提高我们的工作效率

任务进度追踪:项目管理人员或者工作人员可以在任务进度追踪里面查看我们每项工作任务的进展情况,流程到了哪一步,哪个部门或个人需要进行处理,任务处理的情况和内容以及相应的任务表单,协助我们工作任务保质保量的完成。

流程管理:可以把项目管理中的所有流程录入到平台上,做统一的项目管理,项目的所有工作都可以在平台上进行,减少工作量,提高工作效率,例如工程签证流程、整改回复流程、阶段验收流程等。

表单管理:可以把项目管理中所有的表单上传到平台上,做统一的归档管理,同时将表单与我们的工作流程进行关联,工作者在走工作流程时就不用再到处找表单,提高工作的效率,例如签证表单、工程联系单、整改通知单等。

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8.3 施工组织:实现WBS管理、4D模拟、资源配置、施工交底

WBS管理:施工单位将项目的施工进度计划上传到平台,将施工进度计划与三维模型进行关联,这样就可以提前进行施工动画模拟。

4D模拟:可以根据施工进度计划在平台上进行施工动画模拟,领导和管理人员可以通过模拟审核施工进度计划是否合理,是否需要做哪些施工调整。

资源配置:根据施工进度计划,进行人材机的资料配置,可以实现成本的概算

施工交底:结合施工进度计划,将技术交底、安全交底、图纸交底等资料上传到平台,做统一的管理,方便后期工作的资料查找和提取。工地上的资料大部分都是通过纸质的形式进行归档管理,而且工地环境又复杂,很容易丢失,资料多了查找也麻烦,通过平台的管理可以提高我们的日常工作效率,减少工作负担。

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8.4 进度管理:实现项目进度查询、偏差分析、关键线路分析、进度追踪、进度资料管理的应用

进度查询:根据施工进度计划,结合BIM三维模型任意查询已施工的每个时间段进度。

偏差分析:将现场工作人员通过移动设备或者手机上传的实际进度数据与计划进度进行对比分析,通过三维模型直观将偏差部位表达出来,浅红色表示延误开工,深红色表示延误完工等,通过模拟管理人员可以直观的了解项目的进度状况。

关键线路分析:红色部分的进度计划就是项目的关键线路,项目人员可以根据关键线路进行施工进度计划分析,合理安排施工计划节点,保证施工如期进行,避免施工延误。

进度追踪:现场工作人员通过移动设备或者手机将现场的实际进度照片,开始时间,完成时间等信息上传到管理平台,管理人员或者领导登入平台就能够及时掌握现场的情况,为下一步工作做好管理计划。

进度资料管理:施工过程中的所有进度资料或者文件都可上传到平台,做系统性的管理。

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8.5 质量、安全管理:实现项目质量、安全资料管理、现场质量、安全管理的应用

质量资料管理:将施工过程中所有的质量、安全资料上传到平台做统一管理,比如地下室挡土墙开裂、卫生间防水不够等质量、安全问题和处理资料,方便领导的检查以及后期的整改,出现问题纠纷,追溯起来也很方便。

现场质量、安全管理:现场工作人员通过移动设备或者手机将现场质量、安全问题的照片以及信息上传到平台,同时关联三维模型,管理人员可以在模型上直观的看到质量、安全问题的具体位置,方便做整改方案和现场及时处理。

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8.6 投资管理:实现项目工程量清单、资金计划、工程量查询的应用。

工程量清单:将工程量清单上传平台并且与模型进行关联,实现工程量清单的平台管理,同时可实现清单预算与进度计划的相关联,方便实现资金计划的模拟。

资金计划:通过工程量清单与进度计划可以得出我们的产值计划,通过与现场人员反馈的实际产值对比,领导可以直观的了解到目前的资金差异情况,方便领导做下一步工作计划。

工程量查询:可以任意查看模型构件的工程量,协助进度结算、材料采购以及竣工结算。

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项目协同管理平台技术特点:

从创建BIM团队到项目的BIM实施,BIM技术与项目管理、项目利润、企业发展是相辅相成的互相促进的关系。

工程进度:BIM协同管理平台利于减少返工,缩短工程进度(主要减少施工过程中发现设计问题的沟通时间)。

工程质量:通过协同管理平台对施工现场实时监测,助力与提升工程质量。

协同效率:基于网络的BIM平台至少提高了20%协同效率。

BIM团队:通过项目试点让公司的BIM团队得以发展、壮大。

大数据库:多项目的BIM应用势必在今后形成公司的大数据库。

9、结算管理

BIM 在竣工结算中的应用从竣工结算的重点环节来看,对于工程资料的储存、分享方式对竣工结算的质量有着极大影响。传统的工程资料信息交流方式,人为重复工作量大,效率低下,信息流失严重。

而BIM 技术提供了一个合理的技术平台,基于BIM三维模型,并将工期、价格、合同、变更签证信息储存于BIM 中央数据库中,可供工程参与方在项目生命周期内及时调用共享。从业人员对工程资料的管理工作融合于项目过程管理中,实时更新BIM 中央数据库中工程资料,参与各方可准确、可靠地获得相关工程资料信息。

而项目实施过程中的大量资料信息存储于BIM 中央数据库中,可按工期、或分构件任意调取。

在竣工结算中对结算资料的整理环节中,审查人员可直接访问BIM 中央数据库,调取全部相关工程资料。

基于BIM 技术的工程结算资料的审查将获益于工程实施过程中的有效数据积累,极大缩短结算审查前期准备工作时间,提高结算工程的效率及质量。

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竣工结算管理

竣工验收和结算阶段的工程造价管理主要是核算工程项目的最终实际造价,编制竣工决算文件,办理竣工移交。

竣工计算需综合测算,其涉及面广、规模庞大,计算起来非常复杂。随着设计、施工等阶段完成,BIM数据库也不断完善,设计变更、施工现场签证和工程变更等信息已经更新到数据库。

因此,利用BIM能够快速准确地计算出实际工程造价,从而大大提高结算的效率和准确性。

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竣工结算工程量统计

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