BIM技術(shù)在某軌道交通車輛段項(xiàng)目管理中的應(yīng)用

梁江濱，張國(guó)真

（廣東省建筑科學(xué)研究院集團(tuán)股份有限公司 廣州510500）

0 引言

BIM是指在建設(shè)工程及設(shè)施全生命期內(nèi)，對(duì)其物理和功能特性進(jìn)行數(shù)字化表達(dá)，并依此設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)的過(guò)程和結(jié)果的總稱；通過(guò)BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化建造，利用大數(shù)據(jù)資源，在計(jì)算機(jī)模擬中建立虛擬建筑，把建造全過(guò)程借助計(jì)算機(jī)完整模擬，利用計(jì)算機(jī)模擬施工過(guò)程，解決設(shè)計(jì)和施工中存在的問(wèn)題。基于BIM 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，各大省市紛紛出臺(tái)了鼓勵(lì)BIM行業(yè)發(fā)展的政策，并組織專家研究相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)［1］和指南。2018年2 月，江西省推進(jìn)建筑信息模型（BIM）技術(shù)應(yīng)用工作的指導(dǎo)意見(jiàn)；2020 年7 月28 日國(guó)家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部等13部委聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于推動(dòng)智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，加快推動(dòng)新一代信息技術(shù)與建筑工業(yè)化技術(shù)協(xié)同發(fā)展，在建造全過(guò)程加大BIM、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、移動(dòng)通信、人工智能、區(qū)塊鏈等新技術(shù)的集成與創(chuàng)新應(yīng)用［2］。

地鐵車輛段項(xiàng)目的施工過(guò)程管理是一項(xiàng)綜合性的管理工作，通過(guò)BIM 技術(shù)虛擬施工、過(guò)程融入等方法，實(shí)現(xiàn)車輛段工程施工中BIM 的全過(guò)程融合管理。將協(xié)調(diào)工作前置，事先發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題，最終減少施工過(guò)程中的簽證和變更，減少返工，確保工期和工程質(zhì)量。項(xiàng)目各參與方可以安排項(xiàng)目管理人員參與BIM 應(yīng)用工作，熟悉各個(gè)環(huán)節(jié)的BIM 管理流程，逐步將BIM 工作分解整合到日常項(xiàng)目管理流程中，從而提高項(xiàng)目管理工作效率，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目精細(xì)化管理的各項(xiàng)要求。

1 工程概況

某軌道交通車輛段選址位于江西省南昌市，地塊位于繞城高速及鐵路西環(huán)線以西。車輛段用地為呈西南-東北向的長(zhǎng)方形，東西長(zhǎng)約為1 260～1 380 m，南北寬約368 m，紅線用地面積約32 公頃（含二次開(kāi)發(fā)預(yù)留用地）。擬建某軌道交通車輛段場(chǎng)地地貌單元屬崗地殘丘，場(chǎng)地較為開(kāi)闊，主要為荒地、農(nóng)田等種植地、樹(shù)林及民宅，高低起伏不平。擬建場(chǎng)地現(xiàn)地面標(biāo)高為35.10～51.31 m左右，高差約16.21 m。

某軌道交通車輛段方案內(nèi)的主要建筑有：運(yùn)用庫(kù)、聯(lián)合檢修庫(kù)、咽喉區(qū)、綜合樓、物資總庫(kù)、消防水池及泵房。綜合樓布置為L(zhǎng) 字型高層建筑，地上11 層，建筑高度為45.6 m，總建筑面積約16 000 m2；運(yùn)用庫(kù)建筑面積約40 000 m2，庫(kù)區(qū)及周邊蓋板一層附屬用房2層，建筑高度9.2 m；停車列檢庫(kù)建筑面積約38 000 m2，周邊蓋板建筑面積約13 000 m2，庫(kù)區(qū)及周邊蓋板一層附屬用房2 層/3 層；物資總庫(kù)建筑面積約6 000 m2，主庫(kù)一層，附屬用房3 層（地下1 層）；易燃品庫(kù)、蓄電池檢修間在綜合樓的南側(cè)，地上1 層，建筑高度分別為4.5 m、5.1 m。圖1為項(xiàng)目效果圖（含二期開(kāi)發(fā)內(nèi)容）及BIM模型圖。

圖1 某軌道交通車輛段項(xiàng)目效果及BIM模型Fig.1 Rendering and BIM Model of a Rail Transit Depot Project

2 工程特點(diǎn)和管理重難點(diǎn)

2.1 專業(yè)協(xié)調(diào)管理難

某軌道交通車輛段項(xiàng)目細(xì)分專業(yè)主要有房建、道路、軌道、信號(hào)、通信、供電、通風(fēng)空調(diào)、給排水、機(jī)電設(shè)備、門(mén)禁、火災(zāi)報(bào)警、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控、信息綜合系統(tǒng)等，在施工過(guò)程中遇到的專業(yè)協(xié)調(diào)問(wèn)題非常多，需要通過(guò)統(tǒng)一平臺(tái)的信息共享和傳遞，各專業(yè)之間才能緊密配合和高效協(xié)同，才能夠保證施工目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

2.2 室內(nèi)外管線分布較復(fù)雜

地鐵車輛段占地面積大，主要建筑包含運(yùn)用庫(kù)、聯(lián)合檢修庫(kù)、咽喉區(qū)、綜合樓、物資總庫(kù)、消防水池及泵房，因此各種機(jī)電管線復(fù)雜，室內(nèi)外綜合管網(wǎng)交錯(cuò)在一起，對(duì)施工管理造成一定困難，特別是檢修庫(kù)，多種運(yùn)營(yíng)維護(hù)設(shè)備管線位置需要考慮預(yù)留問(wèn)題，需要整合多專業(yè)模型，做好相關(guān)管線位置和孔洞的預(yù)留，盡量避免因管線碰撞問(wèn)題導(dǎo)致后期的整改返工［3］。

2.3 施工工序繁雜

本項(xiàng)目的重難點(diǎn)施工工序包含高支模施工、深基坑開(kāi)挖、大跨度施工、大體積混凝土施工等，以及不同工序交叉實(shí)施的配合工作等。如何結(jié)合BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)難點(diǎn)工序模擬，輔助開(kāi)展重難點(diǎn)工序施工方案的制訂和現(xiàn)場(chǎng)交底，是本項(xiàng)目應(yīng)用BIM技術(shù)的重點(diǎn)方向之一［4］。

2.4 精細(xì)化管理要求高

在本項(xiàng)目的施工管理過(guò)程中，不僅要注重項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益，更要保證項(xiàng)目的施工質(zhì)量。通過(guò)采取精細(xì)化管理的方式，降低施工成本，實(shí)現(xiàn)資源的合理利用，將精細(xì)化管理意識(shí)融入到施工過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)。最終實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目管理的目標(biāo)。

2.5 工期緊

本項(xiàng)目計(jì)劃工期為960 d，作為當(dāng)?shù)氐闹攸c(diǎn)項(xiàng)目，又是重要的民生工程，任何耽誤都會(huì)引起社會(huì)的高度關(guān)注，影響很大；作為車輛段，需要趕在其它站臺(tái)完工之前完工，才能保障地鐵的正常運(yùn)營(yíng)，如果車輛段沒(méi)有完工，整條線路將無(wú)法實(shí)現(xiàn)通車。

3 項(xiàng)目BIM技術(shù)應(yīng)用流程

為了提升本項(xiàng)目管理工作效率，結(jié)合項(xiàng)目管理流程制定BIM技術(shù)應(yīng)用流程，具體如圖2所示。

圖2 項(xiàng)目BIM應(yīng)用流程Fig.2 BIM Application Process

4 BIM應(yīng)用點(diǎn)分析

4.1 模型可視化應(yīng)用［5］

通過(guò)BIM 項(xiàng)目管理平臺(tái)，結(jié)合平板電腦、手機(jī)等終端設(shè)備（見(jiàn)圖3），完成模型的可視化應(yīng)用，可以直觀指導(dǎo)施工和協(xié)同管理。項(xiàng)目BIM 管理平臺(tái)提供了BIM 模型各種視角的可視化顯示，可以根據(jù)樓層和專業(yè)進(jìn)行組合和檢查。參建方可以點(diǎn)擊模型中的任意構(gòu)件查看其類型、材質(zhì)、體積等屬性信息，將模型構(gòu)件與二維碼關(guān)聯(lián)，使用照片二維碼快速定位所需構(gòu)件，并提供注釋和視點(diǎn)保存功能，隨時(shí)記錄關(guān)鍵信息，方便查詢和交流，如圖4所示。

4.2 碰撞檢測(cè)與管線綜合［6］

本項(xiàng)目的碰撞檢測(cè)（見(jiàn)圖5）是集成各種專業(yè)模型，利用碰撞檢測(cè)功能提前進(jìn)行碰撞檢測(cè)，快速找到碰撞點(diǎn)，然后對(duì)管道進(jìn)行全面的布局和凈高分析，從而消除因設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和碰撞造成的隱患。除了發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)與機(jī)電專業(yè)之間的各種碰撞外，還可以發(fā)現(xiàn)建筑中的特殊軟碰撞，如門(mén)窗開(kāi)啟、樓梯碰撞、保溫層空間檢查等，檢修平臺(tái)械設(shè)備及土建安裝所需的作業(yè)空間。本工程的碰撞檢測(cè)消除了基礎(chǔ)圖紙的問(wèn)題，節(jié)省了后續(xù)施工的工期和成本［7］。

圖3 項(xiàng)目BIM模型終端設(shè)備應(yīng)用Fig.3 Application of BIM Model Terminal Equipment

圖4 項(xiàng)目BIM管理平臺(tái)主界面Fig.4 Main Interface of BIM Management Platform

圖5 項(xiàng)目碰撞成果匯總Fig.5 Summary of Project Results

通過(guò)各種專業(yè)模型的整合，查找建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電、精裝修等專業(yè)在標(biāo)高、平面位置、幾何尺寸、預(yù)留空間等方面存在的問(wèn)題。施工前解決了設(shè)計(jì)盲點(diǎn)，提高了各專業(yè)之間的合作深度，減少了現(xiàn)場(chǎng)拆除改造和浪費(fèi)。項(xiàng)目排磚方案與孔洞預(yù)留BIM應(yīng)用如圖6所示。

圖6 項(xiàng)目深化設(shè)計(jì)之排磚方案與孔洞預(yù)留Fig.6 Brick Arrangement Scheme and Hole Reservation in Project Detailed Design

4.3 項(xiàng)目物資管控

基于BIM 項(xiàng)目管理平臺(tái)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的物料進(jìn)行精確管理。本項(xiàng)目場(chǎng)地有32 公頃，如何布置材料堆場(chǎng)，將直接影響材料的二次運(yùn)輸所消耗的時(shí)間和勞動(dòng)力，布置不合理將產(chǎn)生較大的成本支出?；贐IM 項(xiàng)目管理平臺(tái)完成項(xiàng)目的場(chǎng)地布置，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)物料倉(cāng)庫(kù)、料場(chǎng)的準(zhǔn)確布置；應(yīng)用基于BIM 技術(shù)的施工模擬技術(shù)，對(duì)施工進(jìn)行模擬合理的規(guī)劃，減少了不必要的工期、用工浪費(fèi)，為項(xiàng)目節(jié)省了成本。

運(yùn)用BIM 技術(shù)對(duì)材料進(jìn)場(chǎng)進(jìn)行路線指導(dǎo)，通過(guò)項(xiàng)目施工整體模擬，在施工過(guò)程中，保證施工程中不斷料，使施工順暢，控制呆料的產(chǎn)生，消除材料因施工的影響出現(xiàn)的臨時(shí)堆場(chǎng)，從而節(jié)省材料周轉(zhuǎn)及存儲(chǔ)場(chǎng)所的浪費(fèi)。

運(yùn)用BIM 技術(shù)與RFID 技術(shù)相結(jié)合，優(yōu)化物料記錄管理，在現(xiàn)場(chǎng)物料管理中，建立精細(xì)的物料管理臺(tái)賬，能清楚地查找物料的使用、倉(cāng)儲(chǔ)等情況，從而輔助項(xiàng)目管理人員對(duì)材料進(jìn)場(chǎng)和采購(gòu)決策。建立基于BIM 的電子材料清單，能通過(guò)模型快速找到相關(guān)電子清單，也可以通過(guò)電子清單中的二維碼入口，快速查找材料所在的項(xiàng)目構(gòu)建中，實(shí)現(xiàn)材料可追溯管理［8］。項(xiàng)目物資管控流程如圖7所示。

圖7 項(xiàng)目物資管控流程Fig.7 Project Material Control Flow Chart

4.4 進(jìn)度模擬

在項(xiàng)目管理平臺(tái)中，以各方充分溝通交流后形成的BIM-4D 模型和施工進(jìn)度計(jì)劃，作為項(xiàng)目在施工階段實(shí)施的指導(dǎo)性文件；利用BIM 管理平臺(tái)模擬項(xiàng)目的進(jìn)度，使專業(yè)分包單位清楚地知道下一步的工作時(shí)間和工作內(nèi)容，合理安排專業(yè)材料設(shè)備的供應(yīng)和施工時(shí)間。嚴(yán)格要求各專業(yè)分包商按圖紙施工，防止返工和進(jìn)度延誤，使進(jìn)度控制得到發(fā)現(xiàn)和控制。

在施工過(guò)程中，不斷進(jìn)行進(jìn)度調(diào)整的動(dòng)態(tài)管理。通過(guò)將實(shí)際施工進(jìn)度與BIM 模型進(jìn)行比較，可以動(dòng)態(tài)、直觀地了解各項(xiàng)工程的實(shí)施情況。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)施工情況與進(jìn)度預(yù)測(cè)有偏差時(shí)，分析影響進(jìn)度的因素，及時(shí)調(diào)整模型數(shù)據(jù)，采取措施確保工程的施工進(jìn)度始終在可控范圍內(nèi)。進(jìn)度管控應(yīng)用如圖8所示。

圖8 綜合樓進(jìn)度模擬Fig.8 Progress Simulation of Complex Building

通過(guò)與各分包單位的充分溝通和交流，對(duì)項(xiàng)目數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和統(tǒng)計(jì)，優(yōu)化和細(xì)化BIM 模型和施工進(jìn)度計(jì)劃，并通過(guò)BIM 平臺(tái)與其他部門(mén)共享進(jìn)度計(jì)劃，為采購(gòu)部和施工管理部各階段工作做好充分準(zhǔn)備［9］。

4.5 方案模擬

BIM 技術(shù)應(yīng)用的另一大優(yōu)勢(shì)是能實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的方案模擬；本項(xiàng)目施工過(guò)程中，在進(jìn)行多工種交叉作業(yè)和復(fù)雜節(jié)點(diǎn)施工時(shí)，通過(guò)BIM 模型制作施工方案動(dòng)畫(huà)，提供技術(shù)方案模擬。對(duì)項(xiàng)目重難點(diǎn)區(qū)域、施工工藝制作綜合樓深基坑施工、上蓋機(jī)電安裝施工、土方運(yùn)輸路線等提供技術(shù)方案交底視頻，并基于BIM 項(xiàng)目管理系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)交底工作，為項(xiàng)目管理人員乃至一線施工人員提供形象的技術(shù)方案交底。高支模專項(xiàng)方案模擬如圖9所示。

圖9 高支模方案模擬Fig.9 High Formwork Scheme Simulation

4.6 信息集成查詢

基于BIM 項(xiàng)目管理平臺(tái)，本項(xiàng)目全專業(yè)模型數(shù)據(jù)匯總至平臺(tái)上，并以BIM 集成模型為載體，將施工過(guò)程中的進(jìn)度、合同、成本、工藝、質(zhì)量、安全、圖紙、材料、勞動(dòng)力等信息集成到一起，在項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中使業(yè)主方、設(shè)計(jì)方和施工方等各參與方更加靈活、及時(shí)地獲取準(zhǔn)確的工程信息，以此為基礎(chǔ)更好地實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目信息化和精益化管理的目標(biāo)［10］。BIM 模型項(xiàng)目信息顯示比較全面，以混凝土板為例，在BIM 項(xiàng)目管理平臺(tái)上可以顯示其名稱、類別、鋼筋及布置信息、標(biāo)高數(shù)據(jù)、混凝土強(qiáng)度等級(jí)、抗震等級(jí)、進(jìn)度信息、涉及圖紙、構(gòu)件數(shù)量、工程量清單、資源量等零部件的主要數(shù)據(jù)。

除此以外還可以與VR、三維激光掃描、無(wú)人機(jī)等技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用，在BIM 項(xiàng)目管理平臺(tái)上可直接讀取這些信息，是本項(xiàng)目BIM 技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)重要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)。項(xiàng)目管理平臺(tái)界面如圖10所示。

5 總結(jié)

本項(xiàng)目采用BIM 技術(shù)輔助施工管理。在項(xiàng)目管理過(guò)程中，充分應(yīng)用了BIM 項(xiàng)目管理平臺(tái)，在三維可視化、模型虛擬漫游、工程現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量監(jiān)督、施工進(jìn)度監(jiān)督等方面取得了良好的效果。項(xiàng)目在智慧監(jiān)測(cè)、智慧工地等與BIM 項(xiàng)目管理平臺(tái)深度融合，這些技術(shù)應(yīng)用在當(dāng)?shù)剀壍澜煌愴?xiàng)目施工中技術(shù)比較先進(jìn)。整個(gè)項(xiàng)目管理過(guò)程基于BIM 模型，提高了管理效率，減少了因?qū)D紙理解不足而產(chǎn)生的問(wèn)題。碰撞檢查、凈高檢查等工具大大減少了設(shè)計(jì)中的隱患，提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量，減少了施工中人力、物力和時(shí)間的浪費(fèi)。工程量的快速準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)，大大減少了現(xiàn)場(chǎng)工程量校核的時(shí)間，并提高了計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。BIM 模型及相關(guān)應(yīng)用數(shù)據(jù)為后續(xù)項(xiàng)目運(yùn)維管理系統(tǒng)預(yù)留信息接口，為后續(xù)的智慧運(yùn)營(yíng)管理提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

圖10 BIM項(xiàng)目管理平臺(tái)應(yīng)用界面Fig.10 BIM Project Management Platform Application Interface

本項(xiàng)目作為當(dāng)?shù)刂攸c(diǎn)工程，結(jié)合BIM+物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)手段，在項(xiàng)目管理中實(shí)施精細(xì)化管理，取得了顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，可為類似工程應(yīng)用提供參考。