重庆仙桃数据谷项目BIM技术综合应用实践

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  摘要:本项目通过采用BIM技术辅助施工现场项目管理,实现重庆仙桃数据谷项目管线综合碰撞、深化设计、施工工艺方案与场地布置模拟、物料管控、5D云平台质量、安全、进度管控等价值应用,以数字化、信息化和可视化的方式实施项目精细化管理,有效控制项目成本,显著提升项目管理效率,为后续建筑工程项目施工开展BIM技术应用实践提供参考。
  关键词:BIM技术 5D云平台 可视化 信息化
  一、工程概况
  仙桃数据谷是重庆渝北西北部信息产业高地,距机场8公里,距重庆北站15公里。公司承建的仙桃数据谷三期二标段施工范围包含五个地块(S64至S69),具体如下:
  S69-1/02地块(一栋多层构筑物和两栋塔楼):三层电信中心为34#楼,四层裙楼上方为两栋塔楼分比为31-2#、31-1#。
  S64-1/02地塊:三层裙楼上有两栋塔楼,分比为29-2#和29-1#。
  S65-1/02地块中有两栋塔楼分别是30-1#和30-2#,塔楼下部为三层裙楼。
  S66-1/02地块(两栋多层构筑物):健身中心为32-2#,媒体中心为32-1#。
  S67-1/02地块:两层裙楼上方有两栋塔楼,分别为33-2#和33-1#。
  该项目总建筑面积389241㎡,用于酒店、办公、商业,拥有3栋多层,7栋高层,1栋超高层,属于大型综合体项目。
  二、BIM技术应用
  (一)BIM技术应用背景
  仙桃数据谷三期二标段项目施工重难点:
  1、管线复杂繁多:该项目地下室面积大,总共约11万平方米,涉及给排水、暖通、强电、弱电、智能化设备等专业,管线复杂。
  2、异形结构多:结构有部分倾斜柱、弧形梁,施工难度大。同一建筑平面内不同半径的弧线与弧线以及弧线与直线之间的衔接与过渡质量难以控制。
  3、施工协同管理难度大:本项目参建单位和专业分包队伍较多,管理过程中,需确保各单位、各部门、各分包之间的沟通交流效率,实现协同工作。
  (二)BIM技术实施策划
  基于以上对仙桃数据谷三期项目施工重难点详细分析后,项目BIM管理团队迅速开展BIM技术实施策划,并按甲方要求搭建了符合数据谷智慧园区整体布局的BIM软硬件平台,对项目重要岗位人员进行技术宣贯和软件操作培训,因为考虑到项目各关键岗位管理人员对BIM理念及软件操作的熟练程度参差不齐,为保证项目BIM技术应用的顺利推进,由集团公司BIM中心人员驻场指导,保障本项目的BIM应用实施运行。本项目BIM应用实施路线如图2-1所示:
  1、模型搭建
  首先,由项目BIM建模组工程师创建多专业BIM模型。项目整体结构模型如图2-2所示。
  项目机电管线模型如图2-3所示:
  2、图纸审查
  基于BIM模型和集成平台,实现项目模型三维可视化共享。建筑、结构、安装等专业的16名专业技术人员通过三维模型与二维图纸相结合的方式审图,查找出图纸“错漏碰缺”556项,形成图纸会审记录124项,大幅提升项目图纸审查效率,提高各专业协同水平。
  3、深化设计
  (1)机电管线深化设计
  通过对三维模型进行碰撞检查可以提早发现管线间或管线与结构间的各种碰撞问题,通过管线调整减少有效的碰撞点,并根据区域协调管理状况和实际分析来对模型进行状态调整,找到内部模拟机制条件下最优的系统管理化理念,并通过数据模块的反馈,来有效的把控整体安装的位置和顺向,有效保障施工效果,提高施工合理化水平。
  通过管线的综合排布,形成深化设计方案,经工程技术部审核后提交设计院复核,设计院同意优化方案后出具深化设计图纸,用于施工现场指导施工。本项目管线深化设计出图施工流程如图2-4所示:
  本项目通过碰撞检查,查出管线与结构、管线之间冲突等问题900余项,对760余项冲突问题进行优化,形成安装专业图纸会审记录130项,通过管线的综合排布,合理优化空间,导出各专业预留孔洞施工图纸33张,BIM实施团队实时对模型进行维护调整,并进行方案可视化交底。各专业碰撞检查如图2-5所示:
  (2)砌体排布深化设计
  本项目还对砌体排布进行深化设计,利用BIM软件自动生成规则墙体的砌块分布,利用清单功能可以自动统计出该墙体的材料清单,包括:每种规格砌体的数量,墙体内灰缝砂浆、构造柱及圈梁混凝土方量等信息,进一步为物资定量采购给予指导。同时,可有效避免砌体材料的二次倒运。基于BIM技术以及传统基于CAD的砌体排布对比如图2-6所示:
  (3)斜柱模板脚手架深化
  本项目32#楼有7根斜柱,运用创建斜柱及斜柱的模板、脚手架模型,提取斜柱底部非标准模板和斜柱中间段标准模板的尺寸,用于模板加工,建立斜柱的脚手架体系,验算斜柱的受力及脚手架的稳定性,进而确保斜柱施工质量,有效指导现场施工。基于斜柱模型指导的现场施工效果如图2-7所示:
  4、三维技术交底
  (1)辅助高支模专项方案交底
  利用结构三维模型,识别项目中高大模板支撑区域,同时建立相应区域的高支模模型,并进行安全验算,出具脚手架材料清单和模板配置清单,协助技术人员制定高支模专项施工方案和安全专项方案,并进行技术方案交底,如图2-8所示:
  (2)质量样板三维可视化交底
  质量样板是项目质量标准化管控的重要组成部分,二维施工图很难将质量样板形象完整的表现出来,运用BIM技术建立质量样板模型可以将质量样板的所有细节提前设计、完整展示,同时帮助技术人员提前做好样板策划,节约实体样板的经济投入,有效提高施工质量一次成优。部分质量样板如图2-9所示:   5、施工场地布置模拟
  本项目通过BIM技术对多阶段施工场地进行有效布置,有效规避了施工平面管理难题,重点对材料加工场地、物料堆场、安全文明施工设施以及办公区、生活区进行布置,有效减少材料二次搬运,优化安全文明标准化方案设计,准确规划施工道路,模拟运输路线,合理布置塔吊等机械设备,为项目高效实施提供保障。项目基础施工及主体结构施工阶段场地布置如图2-10所示:
  6、方案模拟
  本项目重点对钢结构连廊安装这一施工难点实施方案模拟,综合运用BIM软件对大跨度钢结构连廊安装进行分段模拟,制作详细的安装方案模拟动画用以指导施工。同时,利用软件直接导出构件和材料用量清单,用于指导材料采购和精细化管控。钢结构连廊安装流程如图2-11所示:
  7、物料成本管控
  基于BIM技术的钢筋精细化管控流程示意图如图2-12所示:
  通过钢筋下料单与BIM模型生成的钢筋加工表进行对比,对钢筋下料根数及连接件数量进行分析,审核分包队伍的下料单,避免相应材料的浪费。通过对29#楼、30#楼各楼层钢筋的使用量与钢筋模型的统计量进行对比分析,能够得出现场钢筋利用率,从而有效对分包队提交的钢筋计划进行管理,控制现场钢筋余料的走向,达到精细化管控的目的。29#筏板和柱钢筋三维模型与现场图对比如图2-13所示:
  8、BIM平台应用
  (1)质量安全管理
  通过现场二维码展板可展示施工工艺流程,安全技术专项方案及施工方案技术交底,施工人员能通过手机扫描二维码随时查看相关方案和交底资料,确保技术交底落地,从而提升项目施工质量,强化施工人员的安全意识。工程实体上张贴带有构件设计、施工信息的二维码,现场施工、质检人员通过手机扫描实时获取所有信息。项目现场布设二维码墙,对多项方案进行分类展示。部分技术方案二维码展示如图2-14所示:
  通过BIM5D平台的深度运用,实现质量、安全实时监控,检查过程管控可追溯。现场各关键岗位管理人员及分包方管理人员统一安装BIM5D手机端,质量安全问题通过现场拍照发至手机端并关联具体模型位置,明确责任人,明确权责一体化使得每一个质量问题都能够有效的发现,解决和验收。质量安全问题发现-整改流程如图2-15所示:
  (2)进度管理
  项目施工人员将現场实际进度通过手机APP录入平台与BIM模型相关联,不同的颜色代表不同的施工工序,管理人员在平台上能随时查看现场的实际进度,保证了现场进度管理的直观性和可控性。进度关联模型如图2-16所示:
  同时,现场管理人员通过手机端录入进度与消耗量,实现通过时间范围统计工程量或者人工。29-2#楼施工进度情况如图2-17所示:
  通过在BIM5D平台录入年度进度计划及月、周进度计划,与模型关联后系统自动统计相关工程清单量,为项目施工配置相应的人材机资源提供决策依据。进度计划与模型匹配录入如图2-18所示:
  同时,通过实际进度与计划进度对比,及时发现进度滞后节点时间,分析进度滞后原因及滞后工作量,及时调配现场人材机资源,制定赶工计划,实现动态纠偏,保证工程顺利完工。进度模拟对比如图2-19所示:
  (3)算量与成本管理
  通过模型明细表统计工程量,可以实现根据工序编号筛选工程量,由模型快速定位其对应位置,为限额领料及现场材料堆放提供支持;同时,将土建、机电模型、预算文件导入BIM5D,并通过工序划分原则,将模型按流水段划分,并为模型匹配进度计划、预算单价及成本单价,形成5DBIM模型,按照工序、区域、时间段输出预算;并进行三算对比,到处成本动态分析曲线使项目部资金控制及成本分析更加方便、可靠。三算对比及成本动态分析如图2-20所示:
  (4)安全文明施工管理
  劳务实名制管理: 通过BIM+智慧工地平台实现劳务实名制管理。通过身份证信息结合人脸信息进行实名制绑定,并将数据实时同步至云端服务器,在出入工地时通过人脸识别的方式进行进出场管理。人员的实名管理可用于BIM系统中人工消耗量的校核,监测各分包队的人工投入,确保工程节点进度,实现劳务人员的精细化管控。现场劳务人员实名制管理情况如图2-21所示:
  安全文明监控系统管控: 通过BIM+视频监控平台实现现场安全文明实时监控。通过视频监控子系统、扬尘噪音监测子系统、塔机安全监控子系统、智能水电监测等子系统,实现对项目施工环境和危险源进行实时监控,保障施工安全,维护施工环境,打造智慧、安全、绿色、便捷的施工工地。各视频监控子系统如图2-22所示:
  (5)施工资料管理
  施工过程中,将各阶段形成的资料档案(包括施工班组成员信息、设计变更单、合格证、检验报告、工程量清单、验收单等)上传至项目BIM协同管理平台并与BIM模型关联,即建立工程资料数据库,将工程信息化整为零,实现信息及时传达。管理人员可随时通过手机端和平台端查看相关资料,如图2-23所示:
  (4)BIM应用效益分析
  1、将BIM技术应用开工前的图纸会审中,发现错漏碰缺问题556项,减少设计缺陷及变更约30%;采用可视化技术优化施工方案,提高施工方案的可行性,利用综合管线优化技术,解决管线碰撞问题900余项,形成满足现场深度的管线模型指导现场施工,为减少技术方案造成的损失约20%。
  2、通过建立钢筋模型,快速出量,导出单个构件或者某个区域楼层的钢筋加工表,精确指导施工下料,同时根据模型量来控制钢筋使用量,减少钢筋的浪费。
  3、采用BIM协同平台,通过数据发现质量问题源头,提前制定防范措施,减小因质量问题造成返工。借助BIM技术提升现场安全文明施工管控,制定相关防护措施,减少安全问题产生。
  3、结论与建议
  通过本项目的BIM技术综合应用实践,在设计深化、方案优选、可视化施工模拟、物料管控、平台级综合管控等多阶段实施应用取得了显著效果,解决了本项目实施过程中的重难点,为公司项目BIM技术推广提供可借鉴方案。
  BIM技术作为建筑业新兴发展技术,作为建筑业向数字化、智慧化、智能化发展必不可少的载体,其建筑信息模型在建设工程项目全寿命周期数据共享的价值是无穷无尽、意义深远的,BIM技术深度融合工程项目建设,实现项目全寿命周期的精细化管理仍值得深入探讨和研究。下一步,以公司大量良好的BIM技术示范项目为依托,以工程项目全寿命周期信息数据为价值导向,以BIM+综合应用平台为开发重点,实现项目管理数据的实时采集、智能分析,为项目精细化管理提供数据支撑和决策支持。
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