BIM技术在铁路科技创新中心工程中应用

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摘要：本文以成都铁路科技创新中心项目施工为例，针对大型商业综合体施工重点和难点，从施工组织优化、施工方案模拟、建筑净高分析、3T6S机电深化设计体系、可视化交底、DMBP装配式机房施工六个方面介绍了bim技术在项目全生命周期的应用，为BIM技术的落地实施提供了解决方案。

关键词：BIM;建筑信息化;工程管理;DMBP;3T6S

1工程概况

成都铁路科技创新中心工程位于成都市金牛区人北中央商务区，南邻人北中央公园，北邻成都大学附属医院，距离成都站直线距离仅800m，建筑面积约13.5万m2，主要包含地下室，科创楼（22F/2D，H=99.9m）、综合服务楼（18F/2DH=72.8m）、科创辅助楼（16F/2D，H=54.8m）及其他辅助用房（见图1）。

2工程重难点分析

（1）工期紧，施工任务重。本工程批复工期22个月，调整压缩为13个月，工期紧张，并且正值疫情期间，人员管理及防疫工作责任重大。（2）场地极其狭小，周边环境复杂。项目四周紧邻幼儿园、医院、地铁和加油站等建筑与交通干线，场地狭小，基坑周边仅有5m宽环路，场地外交通繁忙。同时，项目周边正在施工的高架桥、道路管网改造、片区供电高压线等，平面布置和交通组织难度很大。（3）项目意义重大，施工质量和观感质量要求极高。本项目致力于建设一座功能完备、设施齐全的集科研、会议、展示等多功能需要的现代化园区，作为成都铁路局和川藏铁路公司的指挥枢纽和保障枢纽，意义深远且重大。（4）深基坑支护、大体积混凝土和高支模施工难度高。基坑周边环境较为复杂，均为已建或在建的建（构）筑物，施工现场土方开挖量大。地下室基础采用筏板基础，筏板基础厚度共有13种类型，厚度都在1.0m以上，属于大体积混凝土。

3BIM技术应用

3.1施工组织优化

针对项目工期紧、任务重、施工场地狭小、周边环境极其复杂、施工组织难度大的特点，采用BIM技术对施工组织进行优化，对各阶段施工组织平面进行三维建模（见图2），优化水平方向和垂直方向的交通组织，立体规划生活区、办公区、材料加工区、材料堆场、施工道路、大型机械设备、临水临电的布置，使施工总体部署更加科学合理，最大程度提高生产效率[1]。

3.2施工方案模拟

通过BIM技术的可视化功能，对项目深基坑工程、大体积混凝土施工、预制叠合板施工等复杂施工节点及施工工序进行三维模拟和可视化交底，确保施工质量。通过BIM模型与施工进度计划相关联，可以实现工程全阶段的4D虚拟建造，以达到优化施工方案、进度计划编排以及不同阶段资源调配与使用的目的。在施工过程中，施工进度模拟也可作为工程进度的形象控制目标，通过无人机、全景相机等设备定期采集各阶段现场实际形象进度信息，与同阶段4D虚拟建造模型进行比对，及时发现偏差并采取合理的应对措施，调整作业安排，实现进度的动态管控（见图3）。

3.3Dynamo净高分析

建筑中的净高要求是相对严格的，建筑净高决定了人的使用舒适度。通过Dynamo可视化编程对结构、机电净高进行净高分析，生成彩色净高分析图，查找结构问题及机电深化的最不利点，为结构问题的核查以及机电深化工作的开展提供指导，保证净高满足使用要求。

3.43T6S机电深化设计体系

针对项目特点，项目部充分考虑机电与建筑结构施工的衔接与配合，引用了公司“3T6S”机电深化设计体系，按照现场作业状态，分阶段、分步骤、有节奏地开展机电BIM深化设计工作，达到BIM人员配置的最优化，使得深化设计成果交付时间及质量满足现场施工要求。3.4.1“3T”管理体系。（1）一次深化设计。即在工程主体施工前，根据现有施工图纸首先确定的一版深化设计方案。预留预埋的好坏直接关系着建筑的整体质量，由于一次结构预留预埋质量不佳导致的剔槽、开洞甚至返工屡见不鲜。一次深化设计主要针对建筑主体的预留预埋，在工程前期，BIM介入达不到一定深度，甚至图纸不全的情况下，根据现场实际情况，利用现有图纸充分与设计进行沟通，确定一个综合性的管线排布方案，通过应用BIM技术重点对穿越外墙、穿越剪力墙、穿越人防区或防火分区的主要管线进行排布，并用于指导现场预留预埋，保证主体施工阶段的预留预埋。（2）二次深化设计。即在工程主体大致完工，二次砌筑和机电安装即将进场前完成的第二版深化设计方案。这时的图纸版本基本已经稳定，不会再有大的设计变更。通过BIM技术，对所有公共区域、房间和设备机房的机电干线进行综合排布，为二次砌筑提供预留预埋图纸和为机电专业提供管线综合图纸，为即将开始的大面积施工作业提供保障。（3）三次深化设计。即在机电干线基本完工，即将进入装饰装修阶段时的第三版深化设计方案。这时精装方案基本已经确定，精装图纸已经稳定，机电末端与精装修的配合将成为这一阶段BIM深化的重点。机电专业与精装修专业就具体的布局、点位等细节问题进行充分的沟通与协调时，BIM工程师应严格执行规范标准，并在第二阶段的深化设计模型基础上，按照精装最终方案调整末端定位及管线，消除碰撞之后，导出第三次深化BIM图纸，用于指导现场施工。3.4.2“6S”管理体系。（1）收集校对。即对施工图纸、进度计划、技术要求以及施工过程中的设计变更进行收集，保证信息更新的及时性和所有参与者信息的一致性，避免出现信息不对等造成的沟通障碍和低级错误。（2）图纸分析。对于收集到的变更，要及时校对与上一版本相比产生的主要变化，分析其应该采取怎样的措施应对才能把对现场的影响降至最小，将工作量降至最低。（3）节点方案。包含方案编制、方案内审、方案外审等。（4）模型调整。以一个区域内的几个关键节点深化方案为样板，对模型进行调整，逐渐将深化范围延伸至整个区域。至此，本阶段模型深化基本结束。（5）模型审查。模型的审查应包含以下四个原则：合规性、一致性、完整性、适用性。（6）出图与交底。由深化设计模型导出可供施工使用的管线综合图纸，供现场工人使用。可以采用二维图纸（包括平、立、剖、轴侧图）加三维模型相结合的交底模式，直观地对劳务、分包进行交底，保证要表达的信息能够完整地传达至一线作业人员手中（见图4）。

3.5可视化交底

针对复杂施工工艺、节点，如机电管线综合排布、土建排砖、叠合板吊装等，采用二维BIM图纸+三维BIM模型相结合的交底模式[2]，通过手机在线查看，VR设备沉浸式体验等方式，使现场施工人员快速掌握施工要点难点，大幅提高施工质量和施工效率（见图5）。BIM模型通常体量庞大，且须通过相应的专业软件才能查看，往往限制了其可视化价值的体现。项目采用了模型轻量化平台，以实现模型轻量化和在线浏览。平台集浏览、漫游、审阅、标记、测量、构件属性等工具为一体，辅助各方协同浏览及沟通，提高交底效率。3.6DMBP装配式机房施工成都科创中心工程的科创楼及综合服务楼分别设置集中舒适性空调系统（见图6），共用位于地下一层的冷源站，面积约400m2。科创楼集中空调冷负荷3883kW，综合服务楼集中空调冷负荷2936kW，冷源分别由三台螺杆式冷水机组提供。科创楼冷冻水系统配置卧式顶吸泵三台（扬程为320kPa）；综合楼冷冻水系统配置卧式吸泵三台（扬程为330kPa）。该冷源站采用DMBP装配式机房施工技术，执行“D、M、B、P”四项核心管理体系（见表1），即一套数据Data、两组模型Model、三种图纸Blueprint、四类精度Precision，通过BIM等信息化手段，在“设计、采购、加工、运输、装配”五个施工阶段做到精细化管理。运用BIM技术对原机房图纸进行重新排布，合理布置设备，解决管线碰撞问题，合理安排施工顺序。管段提前由工厂预制化加工，运输至现场进行快速装配，节约现场作业时间，实现“场外预制加工+现场快速装配”的施工模式[3]。

4效益分析

4.1经济效益分析

通过基于BIM的机电管线综合排布与深化设计，向设计院反馈图纸及设计问题74条，解决碰撞点3000多处，与西南院、项目部及分包召开各类BIM会议59次，累计出图55张。避免了后期由于预留质量不高及后期管线碰撞拆改造成的返工和材料的浪费，产生直接经济效益157万元。

4.2环境效益分析

通过BIM技术优化施工组织，对各阶段施工组织平面及交通组织、物资调配进行优化，减少了不必要的设备、材料浪费。通过深化设计，优化了建筑、结构、机电等专业的错漏碰缺，做到将问题前置，避免后期拆改。所有预留预埋一次到位，机电管线安装按深化设计图提料，最大程度减少了材料的浪费，做到“量体裁衣”。通过在关键部位布置实时环境监测系统，实时监测现场环境状况，并针对可能出现的污染及时采取措施，如联动雾炮降尘等。增加能耗检测系统，对项目用水、用电实时检测，对不必要的水、电资源浪费进行控制，做到了环境保护的前置，充分体现了“绿色施工”理念[4]。

5结语

成都铁路科技创新中心工程，从BIM实施准备和BIM技术应用两个方面入手，介绍了标准制度制定、施工组织优化与方案模拟、“3T6S”机电深化设计体系、可视化交底、“DMBP”装配式机房等具体BIM技术应用，涵盖了施工生产全过程中“人、机、料、法、环”五个要素，有效辅助现场施工生产，保障工期节点顺利完成，辅助项目精细化管理。

参考文献：

[1]宋广伟，彭春涪.狭小空间条件下超高层建筑施工部署的探讨[J].青岛理工大学学报，2015，36（3）：113-118.

[2]金戈.BIM节点法在设计管理中的应用[J].土木建筑工程信息技术，2021，13（1）：96-102.

[3]严心军，曹少卫，张涛，等，DMBP装配式机房设备管线施工技术[J].土木建筑工程信息技术，2021，13（1）：63-69.

[4]孙晓霞.绿色施工在建筑工程中的应用研究[D].山东：山东大学，2015.

作者:张涛 严心军 田仲翔 张茂林 单位:中铁建工集团有限公司建筑工程研究院 中国铁路成都局集团有限公司客站建设指挥部