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摘要：本文以成都鐵路科技創(chuàng)新中心項目施工為例，針對大型商業(yè)綜合體施工重點和難點，從施工組織優(yōu)化、施工方案模擬、建筑凈高分析、3T6S機電深化設(shè)計體系、可視化交底、DMBP裝配式機房施工六個方面介紹了bim技術(shù)在項目全生命周期的應(yīng)用，為BIM技術(shù)的落地實施提供了解決方案。

關(guān)鍵詞：BIM;建筑信息化;工程管理;DMBP;3T6S

1工程概況

成都鐵路科技創(chuàng)新中心工程位于成都市金牛區(qū)人北中央商務(wù)區(qū)，南鄰人北中央公園，北鄰成都大學附屬醫(yī)院，距離成都站直線距離僅800m，建筑面積約13.5萬m2，主要包含地下室，科創(chuàng)樓（22F/2D，H=99.9m）、綜合服務(wù)樓（18F/2DH=72.8m）、科創(chuàng)輔助樓（16F/2D，H=54.8m）及其他輔助用房（見圖1）。

2工程重難點分析

（1）工期緊，施工任務(wù)重。本工程批復工期22個月，調(diào)整壓縮為13個月，工期緊張，并且正值疫情期間，人員管理及防疫工作責任重大。（2）場地極其狹小，周邊環(huán)境復雜。項目四周緊鄰幼兒園、醫(yī)院、地鐵和加油站等建筑與交通干線，場地狹小，基坑周邊僅有5m寬環(huán)路，場地外交通繁忙。同時，項目周邊正在施工的高架橋、道路管網(wǎng)改造、片區(qū)供電高壓線等，平面布置和交通組織難度很大。（3）項目意義重大，施工質(zhì)量和觀感質(zhì)量要求極高。本項目致力于建設(shè)一座功能完備、設(shè)施齊全的集科研、會議、展示等多功能需要的現(xiàn)代化園區(qū)，作為成都鐵路局和川藏鐵路公司的指揮樞紐和保障樞紐，意義深遠且重大。（4）深基坑支護、大體積混凝土和高支模施工難度高。基坑周邊環(huán)境較為復雜，均為已建或在建的建（構(gòu)）筑物，施工現(xiàn)場土方開挖量大。地下室基礎(chǔ)采用筏板基礎(chǔ)，筏板基礎(chǔ)厚度共有13種類型，厚度都在1.0m以上，屬于大體積混凝土。

3BIM技術(shù)應(yīng)用

3.1施工組織優(yōu)化

針對項目工期緊、任務(wù)重、施工場地狹小、周邊環(huán)境極其復雜、施工組織難度大的特點，采用BIM技術(shù)對施工組織進行優(yōu)化，對各階段施工組織平面進行三維建模（見圖2），優(yōu)化水平方向和垂直方向的交通組織，立體規(guī)劃生活區(qū)、辦公區(qū)、材料加工區(qū)、材料堆場、施工道路、大型機械設(shè)備、臨水臨電的布置，使施工總體部署更加科學合理，最大程度提高生產(chǎn)效率[1]。

3.2施工方案模擬

通過BIM技術(shù)的可視化功能，對項目深基坑工程、大體積混凝土施工、預(yù)制疊合板施工等復雜施工節(jié)點及施工工序進行三維模擬和可視化交底，確保施工質(zhì)量。通過BIM模型與施工進度計劃相關(guān)聯(lián)，可以實現(xiàn)工程全階段的4D虛擬建造，以達到優(yōu)化施工方案、進度計劃編排以及不同階段資源調(diào)配與使用的目的。在施工過程中，施工進度模擬也可作為工程進度的形象控制目標，通過無人機、全景相機等設(shè)備定期采集各階段現(xiàn)場實際形象進度信息，與同階段4D虛擬建造模型進行比對，及時發(fā)現(xiàn)偏差并采取合理的應(yīng)對措施，調(diào)整作業(yè)安排，實現(xiàn)進度的動態(tài)管控（見圖3）。

3.3Dynamo凈高分析

建筑中的凈高要求是相對嚴格的，建筑凈高決定了人的使用舒適度。通過Dynamo可視化編程對結(jié)構(gòu)、機電凈高進行凈高分析，生成彩色凈高分析圖，查找結(jié)構(gòu)問題及機電深化的最不利點，為結(jié)構(gòu)問題的核查以及機電深化工作的開展提供指導，保證凈高滿足使用要求。

3.43T6S機電深化設(shè)計體系

針對項目特點，項目部充分考慮機電與建筑結(jié)構(gòu)施工的銜接與配合，引用了公司“3T6S”機電深化設(shè)計體系，按照現(xiàn)場作業(yè)狀態(tài)，分階段、分步驟、有節(jié)奏地開展機電BIM深化設(shè)計工作，達到BIM人員配置的最優(yōu)化，使得深化設(shè)計成果交付時間及質(zhì)量滿足現(xiàn)場施工要求。3.4.1“3T”管理體系。（1）一次深化設(shè)計。即在工程主體施工前，根據(jù)現(xiàn)有施工圖紙首先確定的一版深化設(shè)計方案。預(yù)留預(yù)埋的好壞直接關(guān)系著建筑的整體質(zhì)量，由于一次結(jié)構(gòu)預(yù)留預(yù)埋質(zhì)量不佳導致的剔槽、開洞甚至返工屢見不鮮。一次深化設(shè)計主要針對建筑主體的預(yù)留預(yù)埋，在工程前期，BIM介入達不到一定深度，甚至圖紙不全的情況下，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，利用現(xiàn)有圖紙充分與設(shè)計進行溝通，確定一個綜合性的管線排布方案，通過應(yīng)用BIM技術(shù)重點對穿越外墻、穿越剪力墻、穿越人防區(qū)或防火分區(qū)的主要管線進行排布，并用于指導現(xiàn)場預(yù)留預(yù)埋，保證主體施工階段的預(yù)留預(yù)埋。（2）二次深化設(shè)計。即在工程主體大致完工，二次砌筑和機電安裝即將進場前完成的第二版深化設(shè)計方案。這時的圖紙版本基本已經(jīng)穩(wěn)定，不會再有大的設(shè)計變更。通過BIM技術(shù)，對所有公共區(qū)域、房間和設(shè)備機房的機電干線進行綜合排布，為二次砌筑提供預(yù)留預(yù)埋圖紙和為機電專業(yè)提供管線綜合圖紙，為即將開始的大面積施工作業(yè)提供保障。（3）三次深化設(shè)計。即在機電干線基本完工，即將進入裝飾裝修階段時的第三版深化設(shè)計方案。這時精裝方案基本已經(jīng)確定，精裝圖紙已經(jīng)穩(wěn)定，機電末端與精裝修的配合將成為這一階段BIM深化的重點。機電專業(yè)與精裝修專業(yè)就具體的布局、點位等細節(jié)問題進行充分的溝通與協(xié)調(diào)時，BIM工程師應(yīng)嚴格執(zhí)行規(guī)范標準，并在第二階段的深化設(shè)計模型基礎(chǔ)上，按照精裝最終方案調(diào)整末端定位及管線，消除碰撞之后，導出第三次深化BIM圖紙，用于指導現(xiàn)場施工。3.4.2“6S”管理體系。（1）收集校對。即對施工圖紙、進度計劃、技術(shù)要求以及施工過程中的設(shè)計變更進行收集，保證信息更新的及時性和所有參與者信息的一致性，避免出現(xiàn)信息不對等造成的溝通障礙和低級錯誤。（2）圖紙分析。對于收集到的變更，要及時校對與上一版本相比產(chǎn)生的主要變化，分析其應(yīng)該采取怎樣的措施應(yīng)對才能把對現(xiàn)場的影響降至最小，將工作量降至最低。（3）節(jié)點方案。包含方案編制、方案內(nèi)審、方案外審等。（4）模型調(diào)整。以一個區(qū)域內(nèi)的幾個關(guān)鍵節(jié)點深化方案為樣板，對模型進行調(diào)整，逐漸將深化范圍延伸至整個區(qū)域。至此，本階段模型深化基本結(jié)束。（5）模型審查。模型的審查應(yīng)包含以下四個原則：合規(guī)性、一致性、完整性、適用性。（6）出圖與交底。由深化設(shè)計模型導出可供施工使用的管線綜合圖紙，供現(xiàn)場工人使用。可以采用二維圖紙（包括平、立、剖、軸側(cè)圖）加三維模型相結(jié)合的交底模式，直觀地對勞務(wù)、分包進行交底，保證要表達的信息能夠完整地傳達至一線作業(yè)人員手中（見圖4）。

3.5可視化交底

針對復雜施工工藝、節(jié)點，如機電管線綜合排布、土建排磚、疊合板吊裝等，采用二維BIM圖紙+三維BIM模型相結(jié)合的交底模式[2]，通過手機在線查看，VR設(shè)備沉浸式體驗等方式，使現(xiàn)場施工人員快速掌握施工要點難點，大幅提高施工質(zhì)量和施工效率（見圖5）。BIM模型通常體量龐大，且須通過相應(yīng)的專業(yè)軟件才能查看，往往限制了其可視化價值的體現(xiàn)。項目采用了模型輕量化平臺，以實現(xiàn)模型輕量化和在線瀏覽。平臺集瀏覽、漫游、審閱、標記、測量、構(gòu)件屬性等工具為一體，輔助各方協(xié)同瀏覽及溝通，提高交底效率。3.6DMBP裝配式機房施工成都科創(chuàng)中心工程的科創(chuàng)樓及綜合服務(wù)樓分別設(shè)置集中舒適性空調(diào)系統(tǒng)（見圖6），共用位于地下一層的冷源站，面積約400m2。科創(chuàng)樓集中空調(diào)冷負荷3883kW，綜合服務(wù)樓集中空調(diào)冷負荷2936kW，冷源分別由三臺螺桿式冷水機組提供。科創(chuàng)樓冷凍水系統(tǒng)配置臥式頂吸泵三臺（揚程為320kPa）；綜合樓冷凍水系統(tǒng)配置臥式吸泵三臺（揚程為330kPa）。該冷源站采用DMBP裝配式機房施工技術(shù)，執(zhí)行“D、M、B、P”四項核心管理體系（見表1），即一套數(shù)據(jù)Data、兩組模型Model、三種圖紙Blueprint、四類精度Precision，通過BIM等信息化手段，在“設(shè)計、采購、加工、運輸、裝配”五個施工階段做到精細化管理。運用BIM技術(shù)對原機房圖紙進行重新排布，合理布置設(shè)備，解決管線碰撞問題，合理安排施工順序。管段提前由工廠預(yù)制化加工，運輸至現(xiàn)場進行快速裝配，節(jié)約現(xiàn)場作業(yè)時間，實現(xiàn)“場外預(yù)制加工+現(xiàn)場快速裝配”的施工模式[3]。

4效益分析

4.1經(jīng)濟效益分析

通過基于BIM的機電管線綜合排布與深化設(shè)計，向設(shè)計院反饋圖紙及設(shè)計問題74條，解決碰撞點3000多處，與西南院、項目部及分包召開各類BIM會議59次，累計出圖55張。避免了后期由于預(yù)留質(zhì)量不高及后期管線碰撞拆改造成的返工和材料的浪費，產(chǎn)生直接經(jīng)濟效益157萬元。

4.2環(huán)境效益分析

通過BIM技術(shù)優(yōu)化施工組織，對各階段施工組織平面及交通組織、物資調(diào)配進行優(yōu)化，減少了不必要的設(shè)備、材料浪費。通過深化設(shè)計，優(yōu)化了建筑、結(jié)構(gòu)、機電等專業(yè)的錯漏碰缺，做到將問題前置，避免后期拆改。所有預(yù)留預(yù)埋一次到位，機電管線安裝按深化設(shè)計圖提料，最大程度減少了材料的浪費，做到“量體裁衣”。通過在關(guān)鍵部位布置實時環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，實時監(jiān)測現(xiàn)場環(huán)境狀況，并針對可能出現(xiàn)的污染及時采取措施，如聯(lián)動霧炮降塵等。增加能耗檢測系統(tǒng)，對項目用水、用電實時檢測，對不必要的水、電資源浪費進行控制，做到了環(huán)境保護的前置，充分體現(xiàn)了“綠色施工”理念[4]。

5結(jié)語

成都鐵路科技創(chuàng)新中心工程，從BIM實施準備和BIM技術(shù)應(yīng)用兩個方面入手，介紹了標準制度制定、施工組織優(yōu)化與方案模擬、“3T6S”機電深化設(shè)計體系、可視化交底、“DMBP”裝配式機房等具體BIM技術(shù)應(yīng)用，涵蓋了施工生產(chǎn)全過程中“人、機、料、法、環(huán)”五個要素，有效輔助現(xiàn)場施工生產(chǎn)，保障工期節(jié)點順利完成，輔助項目精細化管理。

參考文獻：

[1]宋廣偉，彭春涪.狹小空間條件下超高層建筑施工部署的探討[J].青島理工大學學報，2015，36（3）：113-118.

[2]金戈.BIM節(jié)點法在設(shè)計管理中的應(yīng)用[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2021，13（1）：96-102.

[3]嚴心軍，曹少衛(wèi)，張濤，等，DMBP裝配式機房設(shè)備管線施工技術(shù)[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2021，13（1）：63-69.

[4]孫曉霞.綠色施工在建筑工程中的應(yīng)用研究[D].山東：山東大學，2015.

作者:張濤 嚴心軍 田仲翔 張茂林 單位:中鐵建工集團有限公司建筑工程研究院 中國鐵路成都局集團有限公司客站建設(shè)指揮部