[北京]地鐵BIM技術(shù)應(yīng)用全過程

1、一、項目概況北京地鐵16號線，是北京地鐵的一條建設(shè)中的南北向骨干線，首次采用8卡編組A型列車，最大載客量達到3560人，北京地鐵16號線稻香湖路站與中關(guān)村創(chuàng)新園A地塊一體化工程項目（快軌公司代建范圍），位于北清路和地鐵16號線稻香湖路站以北規(guī)劃綠地區(qū)域，是與地鐵稻香湖路站一體化的開發(fā)項目。南側(cè)為地鐵稻香湖路站和城市主干道北清路，西側(cè)為城市干道稻香湖路，東側(cè)跨過創(chuàng)新園經(jīng)六路臨近東埠頭排洪渠，北側(cè)為城市支路。一體化建筑一期工程為地下建筑，共兩層，修建寬度約20.52m，長約216m。地下一層為商業(yè)區(qū)，層高7米；地下二層為平時汽車庫，部分戰(zhàn)時作為核六級人防物資庫，層高4.5米。在地下一層南側(cè)與地鐵稻

2、香湖路站站廳層設(shè)置三個一體化連通口，連通口內(nèi)側(cè)地面標(biāo)高與地鐵站廳保持一致，合理引導(dǎo)地鐵人流與商業(yè)人流，實現(xiàn)地鐵站廳與本工程的一體化設(shè)計理念。兩側(cè)連通口可直接進入地鐵站廳非付費區(qū)，中部連通口則設(shè)置地鐵安檢及閘機等設(shè)備，可刷卡進入地鐵站廳付費區(qū)。結(jié)合連通口和商業(yè)功能空間設(shè)計三個地面采光口，改善建筑空間感覺和乘車條件。在地下一二層北側(cè)分別預(yù)留與經(jīng)六路地下后期工程的連通口，為規(guī)劃中地下商業(yè)區(qū)的南北貫通和各地塊汽車庫的相互連通打下基礎(chǔ)。該工程是一個地下兩層建筑，緊鄰地鐵北側(cè)地段修建，眾所周知，對于地鐵建設(shè)來說，車站一旦建成，臨近車站30米內(nèi)范圍內(nèi)，是無法修建任何建筑物的，如果要進行地下商業(yè)開發(fā)，最好是與

3、地鐵車站同步進行工程施工，且地下商業(yè)開發(fā)的施工范圍也在本次項目部建設(shè)的圍擋范圍內(nèi)。一體化施工伊始，地鐵施工程還剩余出入口、風(fēng)道、暗挖通道工程，這些工程的共同特點是作業(yè)面狹小，各工序各工種交叉作業(yè)多，施工協(xié)調(diào)和配合存在一定的難度，如果管理不善將造成工期嚴重滯后，不利于成本控制，因此，項目采用BIM技術(shù)，將建好的一體化三維模型與施工現(xiàn)場進度、合同、成本、質(zhì)量、安全等信息結(jié)合，確定項目的重難點，更好地進行施工交底，現(xiàn)場進度控制、質(zhì)量安全追蹤以及成本的管控。二、項目重難點北京地鐵16號線地鐵工程需要在2016年底正式投入運行，為祖國2017年獻禮，因此相關(guān)的一體化工程及地下通道項目需要在一年內(nèi)竣工并投

4、入使用，項目施工進度控制便成為了重點管理目標(biāo)。同時，對北京城鄉(xiāng)建設(shè)集團而言，本項目是集團的重點BIM試點項目，努力爭創(chuàng)北京長城杯工程。本項目主要具有以下重難點：1.工程類別多本工程包括車站、區(qū)間的土建工程、降水工程及站前廣場等工作內(nèi)容，項目整體的工程量大，作業(yè)面較廣，所涉及的工法工藝多樣。2.管理難度大工程施工時間較長，覆蓋范圍廣，所涉及的工種多，專業(yè)分工細，調(diào)用大量不同工種進行長期施工，在無形中增加了施工管理的難度。3.施工過程中將面臨三多一少即作業(yè)面多、危險源多、質(zhì)量控制點多，在施工區(qū)域內(nèi)可以利用的施工場地少。4.施工質(zhì)量要求高工程要求質(zhì)量等級達到合格、分項工程驗收合格率100%、分部工程

5、合格率100%、優(yōu)良率95%，積極開展創(chuàng)建安全文明標(biāo)準(zhǔn)工地的工作。三、項目應(yīng)用目標(biāo)1.技術(shù)目標(biāo)主要對BIM技術(shù)進行應(yīng)用研究，基于目前國內(nèi)逐步成熟的廣聯(lián)達BIM5D軟件管理平臺，對地鐵施工過程進行精細化管理，包括模型搭建及管理、現(xiàn)場三維場地布置優(yōu)化管理、鋼筋工程管理、現(xiàn)場協(xié)同進度、質(zhì)量、安全管理、工程量統(tǒng)計等摸索應(yīng)流程，探索應(yīng)用價值。2.管理目標(biāo)施工BIM的及時應(yīng)用落地，通過前期的探索和價值研究，將能夠為現(xiàn)場帶來實際價值的BIM應(yīng)用點落地實踐，為項目上帶來切實可行的BIM管理方式。3.人才目標(biāo)成熟BIM技術(shù)的應(yīng)用推廣，在技能及人才雙方面培養(yǎng)的基礎(chǔ)上，為集團及地鐵項目部輸送成熟的應(yīng)用方法及具有BI

6、M專業(yè)技能的技術(shù)型人才。四、BIM應(yīng)用方案（一）BIM應(yīng)用策劃/方案01應(yīng)用階段策劃施工準(zhǔn)備階段、施工階段、竣工階段02BIM應(yīng)用策劃內(nèi)容明確施工階段BIM應(yīng)用目標(biāo)，對施工過程中BIM應(yīng)用的具體操作流程、協(xié)同流程提出了構(gòu)想，對BIM應(yīng)用的成效作了明確要求。從初期的模型搭建、動畫制作、模型渲染以及后期的BIM平臺應(yīng)用等方面，對項目的安全、質(zhì)量、進度、成本等進行全方位管理。03應(yīng)用點策劃（二）BIM組織架構(gòu)早在2013年，北京城鄉(xiāng)建設(shè)集團有限責(zé)任公司及北京城鄉(xiāng)建設(shè)集團基礎(chǔ)設(shè)施工程總承包部緊追時代步伐，成立BIM技術(shù)工作領(lǐng)導(dǎo)小組，組建BIM管理組織架構(gòu)，利用BIM技術(shù)進行施工管理并廣泛應(yīng)用。在本項目

7、開展施工時，就引入了BIM人才負責(zé)現(xiàn)場的BIM應(yīng)用探索及實踐，為后續(xù)推廣BIM技術(shù)打下堅實的基礎(chǔ)。其BIM組織架構(gòu)如下：組織架構(gòu)框架圖成立文件示意圖（三）軟硬件配置01軟件配置02硬件配置五、BIM應(yīng)用過程（一）BIM5D之模型應(yīng)用01基于地鐵施工的BIM模型建立建模流程：明確目標(biāo)明確建模細度標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)分工專業(yè)協(xié)同創(chuàng)建各專業(yè)模型匯總整個項目模型模型驗收根據(jù)施工過程和結(jié)構(gòu)特點，通過廣聯(lián)達BIM5D軟件搭建滿足應(yīng)用需要的基坑支護模型、基坑土方開挖模型、建筑模型、結(jié)構(gòu)模型、鋼筋模型、三維場地模型、場站及綠化模型，為后期施工奠定基礎(chǔ)。模型效果圖02基于模型的圖紙深化設(shè)計通過三維模型將二維圖紙可視化，大大

8、提高了相關(guān)人員的讀圖、識圖能力，提高了基于圖紙的溝通效率。此外，在三維模型建立的過程中，工程師能夠及時發(fā)現(xiàn)圖紙存在的不合理及碰撞等問題，在建模時與相關(guān)方溝通并解決問題，避免二次施工。換個角度說，三維建模的過程是一次圖紙審查的過程，能夠有效節(jié)省工期、節(jié)約成本。對根據(jù)施工圖創(chuàng)建的模型碰撞檢查和漫游，提前發(fā)現(xiàn)錯誤和碰撞點并提出深化設(shè)計方案。例如主梁和次梁的標(biāo)高問題、底板回填和柱墩標(biāo)高問題、鋼筋間距和直徑問題等一般性錯誤通過漫游非常容易識別出來。模型整改前后對比圖模型圖紙會審記錄表03基于BIM模型的方案論證和技術(shù)交底借助BIM技術(shù)進行三維場地布置，主在解決設(shè)備安置、材料堆放、設(shè)備進場、生活區(qū)布置等二

9、維圖紙難以解決的問題，并通過BIM模型進行場地布置工程量計算、施工場地布置資產(chǎn)管理等，從而促進安全文明施工、保障施工計劃的執(zhí)行、有效控制現(xiàn)場成本支出。基于BIM模型的三維場地布置，能夠在設(shè)計之初考慮施工過程的材料以及機械設(shè)備的使用情況、材料堆放情況等因素，經(jīng)過場地漫游細化現(xiàn)場場地布置的詳細位置圖、模擬各個方案的實際運行及成本情況，如：在施工過程中的場地狹小區(qū)域，容易產(chǎn)生大量的二次搬運，用小車或人力對材料進行二次或多次搬運會產(chǎn)生大量的二次搬運費用，增加項目的成本支出。傳統(tǒng)的2D平面圖往往因為可視范圍有限，需要多張圖紙配合才能看清楚某個構(gòu)件的詳細位置與構(gòu)造，并不直觀，增加工作量不說還降低精確度，難

10、以預(yù)測哪些狹小區(qū)域可能會造成的人力、財力成本損失，而通過廣聯(lián)達BIM5D進行三維場地布置及漫游，項目管理層能夠直觀地看到各個方案實際運行的優(yōu)劣處，進而選擇最優(yōu)的場地布置方案，同時，優(yōu)化后的方案形成的三維模型能夠為現(xiàn)場工人交底提供依據(jù)，更加形象具體。現(xiàn)場平面布置圖現(xiàn)場三維場地模型04基于BIM的深化設(shè)計、優(yōu)化施工方案傳統(tǒng)2D圖紙做設(shè)計深化時,主要依靠設(shè)計人員的個人想象與施工經(jīng)驗，很難考慮到各專業(yè)構(gòu)件間的碰撞，容易造成疏漏。在應(yīng)用廣聯(lián)達BIM5D進行深化設(shè)計時，可將設(shè)計中不同專業(yè)構(gòu)件的碰撞直觀地反饋給設(shè)計人員，自動生成檢查結(jié)果報表，便于項目各參與方進行及時溝通與協(xié)調(diào)，減少設(shè)計變更，間接減少現(xiàn)場返工

11、，縮短工期。本項目中為了優(yōu)化現(xiàn)場的施工方案，借助模型可視化的特點，將現(xiàn)場的水平施工位置、一體化與車站接口施工位置及后澆帶、環(huán)向施工縫位置進行了確定，同時對施工區(qū)域的劃分和流水段劃分方式進行了調(diào)整，使其更符合現(xiàn)場施工。運用BIM技術(shù)后，可以對已建的BIM模型進行參數(shù)化計算與編輯。BIM模型所具備的聯(lián)動性是傳統(tǒng)2D圖紙所不具備的，只需要點擊鼠標(biāo)，廣聯(lián)達BIM5D就可以自動計算報表，即便是模型有變化或者修改，計算結(jié)果也會根據(jù)聯(lián)動關(guān)系重新生成計算結(jié)果，校正設(shè)備參數(shù)復(fù)核計算的結(jié)果，為設(shè)備選擇型號提供依據(jù)，減少算量和工作量，并提高數(shù)據(jù)精確性。05基于BIM鋼筋三維模型施工指導(dǎo)鋼筋作為支撐整棟建筑的核心構(gòu)件

12、，量大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在實際搭建中難以避免碰撞等問題，現(xiàn)場多次調(diào)整圖紙和施工節(jié)奏是對項目部人力、工期的極大浪費。本項目通過輸入鋼筋的名稱、直徑、強度等級、種類等參數(shù)，添加用于控制的顏色和編號等因素，搭建了三維鋼筋模型，為施工準(zhǔn)備階段提供可視化的交底模型，形象化展示鋼筋綁扎及節(jié)點情況。在交底階段即可檢查出部分錯誤，減少實際施工中的錯誤，降低人為的操作失誤，直接提升施工效率，節(jié)約成本與工期。例如：在實際施工中，梁柱節(jié)點鋼筋、箍筋等鋼筋的搭接與擺放常有問題產(chǎn)生，鋼筋模型的可視化特性可以為鋼筋的擺放與綁扎提前做好準(zhǔn)備，避免出現(xiàn)明顯錯誤。相對于在施工過程中臨時調(diào)整的做法，在施工準(zhǔn)備期盡可能多地糾正鋼筋搭接與

13、擺放的問題無疑是項目部最優(yōu)的選擇。鋼筋審核節(jié)點圖（二）BIM5D之現(xiàn)場應(yīng)用01基于廣聯(lián)達BIM5D的進度管理在施工前期，項目組專門設(shè)立了BIM5D專職人員，學(xué)習(xí)和操作廣聯(lián)達BIM5D軟件，將工程進度與各類BIM模型進行關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)進度計劃模擬?，F(xiàn)場技術(shù)人員可以根據(jù)模擬結(jié)果優(yōu)化施工工序排布。具體的進度管理流程如下圖所示：在現(xiàn)場施工過程中，生產(chǎn)經(jīng)理根據(jù)現(xiàn)場實際施工進度，每周錄入一次實際進度。通過計劃進度與實際進度的對比，生產(chǎn)經(jīng)理可以直觀地了解施工進度，查看工程是否按期進行，如有異常可直接查看不同時段施工進度情況并分析原因，為保證后續(xù)工期做出適當(dāng)調(diào)整。計劃進度和實際進度對比為保證施工進度正常進行，很多

14、項目相關(guān)方都需要對施工工期有一定程度的了解，以往主要以周例會、月例會的形式，通過生產(chǎn)經(jīng)理以書面形式和口述形式進行項目介紹，而項目各相關(guān)方無法實時獲知進度情況，并對項目工期有深層的感知。為了讓更多人了解項目進度情況，生產(chǎn)經(jīng)理可以借助廣聯(lián)達BIM5D進行施工模擬，將進度模擬截圖以進度照片的形式上傳至云端，直觀地呈現(xiàn)不同時段整體工程的施工進度，同時，項目各相關(guān)方可通過不同端口進行實時查看現(xiàn)場進度情況，如下圖所示：進度反饋情況記錄02基于廣聯(lián)達BIM5D的質(zhì)量安全追蹤及統(tǒng)計分析管理在傳統(tǒng)模式下，項目現(xiàn)場質(zhì)量安全問題的管理，由項目部質(zhì)檢人員和安全員到現(xiàn)場進行檢查，針對發(fā)現(xiàn)的問題提出整改建議，口頭交代或者

15、發(fā)到微信群里，有時只有特別需要記錄的問題才會整理到施工日志或整改單中，很可能由于轉(zhuǎn)述不準(zhǔn)確、聊天消息過多、遺忘等人為原因，導(dǎo)致部分問題無法得到及時有效的解決。由于傳統(tǒng)的問題溝通與記錄方式存在缺陷，后期責(zé)任往往不可追溯，扯皮現(xiàn)象不斷。傳統(tǒng)的質(zhì)量安全問題記錄方式在采用廣聯(lián)達BIM5D的情況下，項目質(zhì)檢人員及安全員到達現(xiàn)場、發(fā)現(xiàn)問題后，需要通過手機上傳到云端。在上傳的過程中，將問題分門別類、圖文結(jié)合、詳細敘述并將責(zé)任分配到人，達到質(zhì)量問題可記錄、可查詢、可匯總、可追溯的目標(biāo)。需要整改的施工人員將會實時收到質(zhì)量安全問題提醒，并需要按時整改問題，在整改后及時上傳整改結(jié)果照片及描述。同時，項目管理層可隨時

16、隨地通過Web端、PC端、手機端進行問題的調(diào)取和瀏覽。一個施工安全問題經(jīng)過上述過程和管理層審核通過后方可結(jié)案，這就使得現(xiàn)場施工方到項目管理層多方聯(lián)動、按時按質(zhì)整改問題。此外，“三端一云”的應(yīng)用實現(xiàn)了多種問題的存檔與實時查閱，讓質(zhì)量安全問題的解決流程透明化、直觀化，為項目成功保駕護航。手機端 操作流程Web端 統(tǒng)計展示在施工后期，整個工程進度中實時積累的質(zhì)量安全問題將發(fā)揮其更大的價值。項目BIM人員將對整個施工過程中已發(fā)現(xiàn)并記錄的問題進行整理并匯總，對不同施工類別、不同施工階段的問題數(shù)據(jù)生成分析成果。借此，可直觀地獲知本項工程在施工中的主要問題及次要問題歸屬、影響工期的主要因素等，查漏補缺，為后

17、期項目地下通道施工的質(zhì)量及安全問題交底提供依據(jù)。質(zhì)量安全問題統(tǒng)計圖03基于廣聯(lián)達BIM5D的材料成本管理在傳統(tǒng)的項目管理中，材料成本管理主要有兩大弊端：（1）材料成本控制主要依靠限額領(lǐng)料來實現(xiàn)，但額度的制定如果沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，就無法衡量材料用量的合理性與精確性；（2）材料物資的消耗主要靠人工統(tǒng)計，工作量大，容易存在人為誤差，且難以與項目實施同步。采用廣聯(lián)達BIM5D進行管理可規(guī)避上述問題。每天及時錄入各種材料的實際用量，即可按構(gòu)件同步生成實際用量和理論用量的對比表，實現(xiàn)項目部對材料消耗的實時分析，便于找出超過正常損耗量的施工部位和相應(yīng)構(gòu)件，分析材料損耗原因，為制定節(jié)材對策提供精確可依的數(shù)據(jù)支持

18、。此外，在后續(xù)的施工過程中，可以避免發(fā)生同樣的超額材料損耗，優(yōu)化工程成本管理工作模式，為后期項目施工創(chuàng)造可復(fù)制的經(jīng)驗。物資提量流程六、BIM應(yīng)用總結(jié)本項目的承包單位為北京城鄉(xiāng)建設(shè)集團有限責(zé)任公司，該企業(yè)多年來累計創(chuàng)建魯班獎、大禹獎、詹天佑獎等國家級獎項29項，北京市長城杯優(yōu)質(zhì)工程434項等，市優(yōu)工程率居全市同行業(yè)領(lǐng)先地位。獲得了“全國工程質(zhì)量管理先進單位”、“全國優(yōu)秀施工企業(yè)”、“全國建筑業(yè)技術(shù)創(chuàng)新先進企業(yè)”、“全國重合同守信用”等榮譽稱號。北京城鄉(xiāng)建設(shè)集團有限責(zé)任公司基礎(chǔ)設(shè)施工程總承包部，是北京城鄉(xiāng)建設(shè)集團有限責(zé)任公司的分公司，先后創(chuàng)建8項長城杯工程。已完工地鐵有4號線馬家堡站、10號線豐臺

19、站、6號線草房站、10號線14號線換乘站西局站，在建地鐵有8號線、16號線附屬、7號延線、新機場線等。通過此次北京16號線建設(shè)過程中對BIM技術(shù)的實踐與探索，公司獲得了諸多實際效益與管理經(jīng)驗。（一）實際效益1. 在建模初期，發(fā)現(xiàn)施工圖紙問題共計112處，完成基于模型的圖紙會審工作15次，通過前期模型深化設(shè)計調(diào)整，節(jié)約返工成本共計約千萬元。2. BIM應(yīng)用取得的主要效果： 可視化技術(shù)節(jié)約與各方協(xié)調(diào)聯(lián)絡(luò)的時間約10天，與傳統(tǒng)作業(yè)方式比較，時間節(jié)約1%； 節(jié)約材料的價值為131.2萬元，與傳統(tǒng)作業(yè)方式比較，材料節(jié)約2%； 縮短工期約54天，與傳統(tǒng)作業(yè)方式比較，工期節(jié)約6%； 節(jié)省的建造費用總額為455萬元，與傳統(tǒng)作業(yè)方式比較，建造費用節(jié)約3%。與業(yè)主、設(shè)計、監(jiān)理等各方的溝通、協(xié)調(diào)時間節(jié)約20%，匯報材料制作時間節(jié)