朱偉雄,張立,張通
(中鐵電氣化局集團(tuán)北京建筑工程有限公司)
近年來我國大力發(fā)展城市軌道交通,地鐵車輛段在軌道交通系統(tǒng)中占據(jù)主要地位[1]。地鐵車輛段工程通常具有專業(yè)要求高、覆蓋面廣、學(xué)科交叉范圍大等特點(diǎn),無法形成標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化的模式,因此地鐵車輛段工程在施工管理中存在較高難度。本文以北京地鐵19號線新宮車輛段一期工程為案例,旨在研究BIM技術(shù)在地鐵車輛段施工管理中的應(yīng)用價(jià)值,探索BIM在地鐵車輛段施工管理中的發(fā)展路徑,為未來相關(guān)工程建設(shè)提供參考。
新宮車輛段位于北京市南四環(huán)外,西側(cè)為規(guī)劃槐房新村五號路,東側(cè)為規(guī)劃槐房北路,南側(cè)為規(guī)劃南公路環(huán),北側(cè)為規(guī)劃通久路,占地面積約30萬㎡。該項(xiàng)目具有建設(shè)規(guī)模大、周期長、成本高、周邊環(huán)境復(fù)雜的特點(diǎn),且建設(shè)過程中涉及專業(yè)眾多、協(xié)作復(fù)雜,施工管理難度大。
2.2.1 占地面積大單體物多,施工場地環(huán)境復(fù)雜
新宮車輛段占地面積約30萬㎡,有咽喉區(qū)、運(yùn)用庫、聯(lián)檢庫等17個(gè)單體,且單體面積分布不均。同時(shí),項(xiàng)目部進(jìn)場之初,車輛段四周規(guī)劃道路尚未完全建成,場地道路較窄,給施工場地組織提出很高的要求。
2.2.2 多專業(yè)團(tuán)隊(duì)協(xié)同施工,組織協(xié)調(diào)難度大
本工程涉及的專業(yè)團(tuán)隊(duì)較多,施工隊(duì)伍工作面相互交叉。人員、材料和機(jī)械設(shè)備投入量大,外部接口多,需要在時(shí)間和空間多維度精準(zhǔn)策劃,以滿足各項(xiàng)設(shè)計(jì)要求及工期要求。
2.2.3 鋼結(jié)構(gòu)工程體量大,節(jié)點(diǎn)工藝繁雜
本項(xiàng)目中鋼結(jié)構(gòu)采用勁型鋼結(jié)構(gòu),單體構(gòu)件尺寸大,且節(jié)點(diǎn)工藝相對復(fù)雜,需要在構(gòu)件深化與制作方面提高管理精度,以保障構(gòu)件能按規(guī)定技術(shù)要求安裝施工。
本項(xiàng)目BIM實(shí)施堅(jiān)持科學(xué)規(guī)劃,統(tǒng)籌協(xié)調(diào)安排的原則。在BIM規(guī)劃中充分考慮項(xiàng)目級到企業(yè)級長遠(yuǎn)發(fā)展的需要,在實(shí)施上根據(jù)實(shí)際需要,分步配置、分步實(shí)施、逐步擴(kuò)展,保證BIM實(shí)施的完整性和實(shí)用性。同時(shí),本項(xiàng)目應(yīng)業(yè)主單位要求,對各類BIM信息進(jìn)行統(tǒng)一管理,并與各專業(yè)BIM模型進(jìn)行對接,實(shí)現(xiàn)BIM信息的動(dòng)態(tài)更新和資源共享,業(yè)主單位實(shí)時(shí)查詢。根據(jù)項(xiàng)目的具體情況,制定了實(shí)施應(yīng)用流程,見圖1。
圖1 新宮車輛段BIM實(shí)施流程與框架
4.1.1 創(chuàng)建高精度模型數(shù)據(jù)庫
本項(xiàng)目BIM模型的創(chuàng)建嚴(yán)格執(zhí)行北京城市軌道數(shù)字交底管理手冊標(biāo)準(zhǔn),并結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn),指導(dǎo)現(xiàn)場作業(yè)并為項(xiàng)目工程技術(shù)管理人員提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù),大部分模型精度達(dá)到LOD500。在模型創(chuàng)建過程中執(zhí)行自檢、互檢、專檢的“三檢制”,確保BIM模型與施工圖紙、項(xiàng)目實(shí)體的吻合,最終形成BIM數(shù)據(jù)庫(見圖2)。
圖2 BIM數(shù)據(jù)庫
4.1.2 基于BIM開展圖紙會(huì)審
在項(xiàng)目中,采用分布式建模審查的方式,通過建立的高精度BIM模型,及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)圖紙中“錯(cuò)、漏、碰、缺”問題,并第一時(shí)間反饋給甲方、設(shè)計(jì)院進(jìn)行修改,提高多方溝通效率[2]。同時(shí)結(jié)合施工組織設(shè)計(jì),對設(shè)計(jì)方案的可建造性進(jìn)行分析,優(yōu)化設(shè)計(jì)方案,保證施工質(zhì)量和進(jìn)度要求。
4.1.3 輔助鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)
由于該項(xiàng)目運(yùn)用庫鋼結(jié)構(gòu)為勁性框架結(jié)構(gòu)形式,且部分結(jié)構(gòu)跨度較大,針對項(xiàng)目特點(diǎn),結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)安裝方案,對鋼結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行基于BIM的深化設(shè)計(jì),深化設(shè)計(jì)流程見圖3。
圖3 運(yùn)用庫BIM輔助鋼結(jié)構(gòu)深化流程
4.1.4 三維可視化技術(shù)交底
通過BIM技術(shù)對施工工藝工法進(jìn)行模擬展示,將復(fù)雜的空間關(guān)系和繁雜的制安工藝進(jìn)行合理展示,方便施工作業(yè)人員的理解和應(yīng)用,解決了管理人員和勞務(wù)工人之間因?qū)D紙和規(guī)范理解不同而產(chǎn)生的施工錯(cuò)誤。
4.1.5 建立數(shù)字化場地模型
本項(xiàng)目周邊地理環(huán)境復(fù)雜,施工區(qū)域緊鄰交通要道,材料運(yùn)輸、周轉(zhuǎn)、堆放與大型機(jī)械設(shè)備進(jìn)場管理難度較大。通過BIM技術(shù),對施工各階段的場地地形、既有建筑設(shè)施、周邊環(huán)境、施工區(qū)域、臨時(shí)道路等進(jìn)行規(guī)劃布置和分析優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)場地布置科學(xué)合理[3](見圖4)。
圖4 新宮車輛段數(shù)字化場地
根據(jù)本項(xiàng)目計(jì)算的工程量,結(jié)合總工期計(jì)劃、主要物資總控計(jì)劃、季(月)度計(jì)劃等,編排物資進(jìn)場計(jì)劃,將BIM模型與施工進(jìn)度計(jì)劃相鏈接,使空間信息與時(shí)間信息整合在一個(gè)可視的4D模型中,隨著現(xiàn)場實(shí)際施工進(jìn)度,更新各項(xiàng)信息,直觀、精確地對工程進(jìn)度進(jìn)行管控[4](見圖5)。
圖5 施工進(jìn)度模擬
本項(xiàng)目基于BIM技術(shù),將模型與工程圖紙等詳細(xì)工程信息資料有效集成管理,建立基于BIM5D的實(shí)際成本數(shù)據(jù)庫,包含了成本、進(jìn)度、材料、設(shè)備等多維度信息,快速準(zhǔn)確分析工程量數(shù)據(jù),并進(jìn)行消耗量分析。優(yōu)化材料采購計(jì)劃、進(jìn)場計(jì)劃、消耗量控制目標(biāo)計(jì)劃等,對材料的計(jì)劃、采購、出入庫等進(jìn)行有效管控[5]。
本項(xiàng)目中首次嘗試了將BIM與安全疏散軟件相結(jié)合的創(chuàng)新應(yīng)用,根據(jù)規(guī)范進(jìn)行工人疏散仿真模擬。通過疏散模擬,對施工的安全性進(jìn)行了科學(xué)評價(jià)。尤其是在環(huán)境復(fù)雜的施工現(xiàn)場,更應(yīng)注意安全疏散的問題,保證施工過程中施工人員的安全問題(見圖6)。
圖6 運(yùn)用庫施工人員疏散軌跡云圖和人員出入疏散時(shí)間表
本文以北京地鐵19號線新宮車輛段為研究對象,從實(shí)際應(yīng)用和創(chuàng)新實(shí)踐出發(fā),構(gòu)建基于BIM技術(shù)的車輛段施工管理體系,確定BIM實(shí)施應(yīng)用的價(jià)值點(diǎn),解決實(shí)際工程中的相關(guān)問題,減少施工中的返工與浪費(fèi),提高施工效率,保障了施工質(zhì)量和進(jìn)度。同時(shí),將BIM與安全管理相結(jié)合,改變了傳統(tǒng)的施工管理分析手段,對施工人員的安全管控提出了創(chuàng)新思路。