BIM技術(shù)在高寒地區(qū)地鐵車(chē)輛段施工中的應(yīng)用研究

李 偉,孫更利,康 龍,苗書(shū)官,閆樂(lè)鵬

(中交一公局第三工程有限公司,北京 101102)

1 引 言

近年來(lái),我國(guó)交通建設(shè)飛速發(fā)展,為了滿足人民出行要求,我國(guó)大力發(fā)展城市地鐵建設(shè)。地鐵試車(chē)段[1]在進(jìn)行列車(chē)預(yù)運(yùn)行與試驗(yàn)方面工作做了大量貢獻(xiàn),而車(chē)輛段在施工過(guò)程中絕大部分的梁結(jié)構(gòu)復(fù)雜無(wú)序、支撐高度大、工藝復(fù)雜,并且施工所需資金投入大,對(duì)施工管理的要求較高[2-3]。隨著計(jì)算機(jī)科技及技術(shù)的飛速發(fā)展,BIM技術(shù)逐漸成熟[4-6],并且逐步滲入到各種工程建設(shè)管理當(dāng)中。

我國(guó)學(xué)者針對(duì)BIM技術(shù)在地鐵施工管理上的應(yīng)用進(jìn)行了大量研究。王立莊[7]以佛山地鐵車(chē)輛段施工為背景,分析了影響施工進(jìn)度的因素,并運(yùn)用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)了地鐵施工管理。彭江發(fā)[8]對(duì)國(guó)內(nèi)外BIM技術(shù)在地鐵施工中的應(yīng)用進(jìn)行了研究,并探討了BIM技術(shù)在地鐵建造過(guò)程中維護(hù)運(yùn)營(yíng)的應(yīng)用。霍麗娜[9]以北京地鐵6號(hào)線車(chē)輛段為例,研究了BIM技術(shù)在施工管理及施工過(guò)程中的應(yīng)用,并分析了經(jīng)濟(jì)效益。盧正哲[10]采用BIM技術(shù)建造了地鐵車(chē)輛段運(yùn)營(yíng)及維護(hù)系統(tǒng),提高了車(chē)輛段施工的管理效率。

以上學(xué)者針對(duì)BIM技術(shù)在地鐵車(chē)輛段施工中的應(yīng)用進(jìn)行了大量研究,但對(duì)高寒地區(qū)車(chē)輛段施工BIM技術(shù)的應(yīng)用研究較少。以哈爾濱市安通街地鐵車(chē)輛段施工為背景,對(duì)高寒地區(qū)地鐵車(chē)輛段施工難點(diǎn)進(jìn)行分析,闡述了BIM技術(shù)在高寒地區(qū)車(chē)輛段施工應(yīng)用價(jià)值,并對(duì)BIM技術(shù)在高寒地區(qū)車(chē)輛段的應(yīng)用進(jìn)行研究。為今后類(lèi)似地鐵車(chē)輛段施工管理研究提供參考。

2 工程概況

安通街車(chē)輛基地位于哈爾濱市香坊區(qū)紅星街以東、規(guī)劃安通街以北、規(guī)劃城市三環(huán)路以西區(qū)域,總占地面積約43.71公頃,該地長(zhǎng)約1 295 m,寬約451 m。23個(gè)單體建筑物,具體包含D區(qū)(內(nèi)部為洗車(chē)鏇輪庫(kù)、運(yùn)用庫(kù)、停車(chē)列檢庫(kù))、咽喉區(qū)(牽引降壓混合變電所、輪對(duì)受電弓檢測(cè)棚及設(shè)備房在咽喉區(qū)內(nèi)部)及C區(qū)(檢修庫(kù))。

3 工程難點(diǎn)分析

哈爾濱軌道交通3號(hào)線安通街車(chē)輛基地為東北(高寒)地區(qū)第首個(gè)上蓋物業(yè)綜合開(kāi)發(fā)車(chē)輛段項(xiàng)目,為集房建、軌道交通、市政于一身的綜合性工程,占地面積約60個(gè)足球場(chǎng),為全國(guó)首個(gè)高寒地區(qū)最大的車(chē)輛基地。工程重難點(diǎn)如下。

(1)梁結(jié)構(gòu)復(fù)雜無(wú)序、支撐高、工藝流程復(fù)雜、材料用量巨大。

(2)哈爾濱冬季時(shí)間長(zhǎng)、全年施工工期短、場(chǎng)區(qū)內(nèi)66 KV高壓線、220 KV高壓線、720燃?xì)夤芫€縱橫交錯(cuò),對(duì)施工工期和施工風(fēng)險(xiǎn)把控都提出了極高的要求。

(3)車(chē)輛基地上蓋物業(yè)開(kāi)發(fā)后,概算大幅增加,土建預(yù)計(jì)達(dá)到20億元左右,工程項(xiàng)目面臨著很大的成本控制壓力。

因此,通過(guò)BIM技術(shù)對(duì)改變粗獷及傳統(tǒng)的工程管理方式具有十分重要的意義。

4 BIM技術(shù)概述

4.1 BIM技術(shù)特點(diǎn)

BIM技術(shù)具有信息完備性、關(guān)聯(lián)性與一致性、可視化、協(xié)調(diào)性等特點(diǎn)。BIM技術(shù)涉及到的建模軟件種類(lèi)眾多,其中社會(huì)各界使用最廣泛有的Revit、CATIA等軟件,其各類(lèi)軟件分類(lèi)如圖1所示。

圖1 BIM建模軟件分類(lèi)

4.2 BIM技術(shù)在高寒地區(qū)車(chē)輛段施工應(yīng)用價(jià)值

BIM技術(shù)作為建筑行業(yè)一種新型的前沿技術(shù),引領(lǐng)著建筑信息化的浪潮,已在世界上很多國(guó)家和地區(qū)有著成功的實(shí)踐,將BIM技術(shù)與高寒地區(qū)車(chē)輛基地工程施工管理相結(jié)合,是一次新的嘗試,有利于推動(dòng)建筑業(yè)的信息化發(fā)展。

首先,BIM技術(shù)能夠依據(jù)施工圖紙建立清晰直觀的3D模型,分析模擬施工中遇到的難點(diǎn),對(duì)施工設(shè)計(jì)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)。渲染后的3DBIM模型不僅造型美觀,更重要的是能夠用于工程量計(jì)算。

其次,BIM技術(shù)以施工進(jìn)度計(jì)劃作為項(xiàng)目管理的主要線路,對(duì)資源配置進(jìn)行合理規(guī)劃,提高了資源利用效率。并通過(guò)節(jié)點(diǎn)前置資源檢查,對(duì)管理及施工人員進(jìn)行督促,始終遵循關(guān)鍵線路節(jié)點(diǎn)展開(kāi)施工組織,確保關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)及總工期延期可控。

BIM技術(shù)還可以通過(guò)在線檢查、記錄,協(xié)助管理層發(fā)現(xiàn)并解決存在的問(wèn)題及隱患,提高車(chē)輛段施工質(zhì)量,降低風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化、信息化、數(shù)字化,管理施工人員,管控項(xiàng)目全局,合理分配資源,從而達(dá)到增質(zhì)、提效、降本的管理目的。

5 BIM技術(shù)在高寒地區(qū)車(chē)輛段的應(yīng)用

5.1 BIM模型建立

以往施工圖為2D平面施工圖,施工人員往往不會(huì)很直觀清晰的對(duì)整個(gè)施工過(guò)程進(jìn)行構(gòu)想與分析,從而對(duì)施工進(jìn)度及質(zhì)量造成影響與損失。因此,運(yùn)用BIM技術(shù)對(duì)高寒地區(qū)車(chē)輛段總體布置進(jìn)行模型建立,將施工圖導(dǎo)入Revit軟件進(jìn)行精細(xì)化建模。

5.2 BIM與智慧工地平臺(tái)協(xié)同作用

高寒地區(qū)車(chē)輛段施工過(guò)程中,不同項(xiàng)目成員與產(chǎn)品之間相互信息交流是智慧工地平臺(tái)建立的基本保證,而B(niǎo)IM技術(shù)可有效針對(duì)高寒地區(qū)車(chē)輛段施工進(jìn)行維護(hù)與運(yùn)行。BIM技術(shù)與智慧工地平臺(tái)的協(xié)同作用促使整個(gè)施工管理更加有效。

BIM+智慧工地平臺(tái)協(xié)同作用,對(duì)高寒地區(qū)車(chē)輛段施工進(jìn)度與人員信息進(jìn)行管理,對(duì)投資管理數(shù)據(jù)、質(zhì)量管理數(shù)據(jù)以及安全管理數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格把控。BIM+智慧工地平臺(tái)能夠?qū)と诉M(jìn)行產(chǎn)業(yè)化管理,將施工中各工序進(jìn)行有序銜接、交叉管理,并且能夠?qū)﹃P(guān)鍵線路與資源進(jìn)行管控,最后實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)化數(shù)字交付工作。

BIM+智慧工地平臺(tái)還可以對(duì)車(chē)輛段車(chē)輛進(jìn)出情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,通過(guò)數(shù)據(jù)記錄,能夠更好的對(duì)車(chē)輛段進(jìn)行測(cè)試、施工與維護(hù)。

BIM+智慧工地平臺(tái)以BIM模型為載體,打造基于BIM技術(shù)的工程項(xiàng)目管控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目全生命周期的“可視化”管理。參建各單位(建設(shè)、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、行業(yè)主管部門(mén))通過(guò)“BIM+”綜合協(xié)同與指揮調(diào)度平臺(tái)連接起來(lái),形成一個(gè)互相連接、有效互動(dòng)的整體,在平臺(tái)上進(jìn)行人員、進(jìn)度、質(zhì)量、安全、成本、物料的全過(guò)程管理;利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),形成虛實(shí)結(jié)合的項(xiàng)目管控系統(tǒng);建立完善的BIM技術(shù)實(shí)施體系,實(shí)現(xiàn)對(duì)工程項(xiàng)目管理的全覆蓋應(yīng)用,提高項(xiàng)目施工、管理的信息化、智能化水平,在施工建設(shè)領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)鏈中保持行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先地位。

5.3 施工總體部署

地鐵車(chē)輛段建設(shè)中,合理規(guī)劃材料及資源運(yùn)輸路線將很大的提高建筑施工效率。因此應(yīng)用BIM技術(shù),針對(duì)車(chē)輛基地施工場(chǎng)地進(jìn)行合理布局。主體結(jié)構(gòu)的蓋體梁、板工程,根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)縫及后澆帶設(shè)置要求將蓋體劃分為49塊板,在施工過(guò)程中充分考慮塔吊施工作業(yè)面全覆蓋、后期塔吊拆除施工方便的原則,塔吊初步確定選用QTZ80(5612)型塔吊,其工作幅度為3～56 m,最大起重量為8 t,最大幅度額定起重量為1.2 t。并且塔吊基礎(chǔ)設(shè)置在結(jié)構(gòu)縫及后澆帶區(qū)域。如圖2所示。

圖2 車(chē)輛段場(chǎng)地塔吊布置圖

5.4 地下管線檢查

地鐵車(chē)輛段運(yùn)用BIM技術(shù)對(duì)施工過(guò)程中的管線碰撞情況進(jìn)行可視化處理,對(duì)地下管線預(yù)留孔洞以及預(yù)埋件設(shè)置等情況進(jìn)行檢查,是否出現(xiàn)偏差。發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)調(diào)整,盡可能將損失降低到最小,有效提高車(chē)輛段施工質(zhì)量與進(jìn)度。

5.5 BIM工程量統(tǒng)計(jì)

利用BIM技術(shù)可以對(duì)高寒地區(qū)地鐵車(chē)輛段施工工程量進(jìn)行總體統(tǒng)計(jì),還可以對(duì)地鐵車(chē)輛段梁板施工中各區(qū)域所需腳手架的工程量進(jìn)行統(tǒng)計(jì),如表1、表2所示。

表1 材料總工程量

表2 腳手架工程量

通過(guò)對(duì)車(chē)輛段施工工程量進(jìn)行統(tǒng)計(jì),能夠更好的掌握車(chē)輛段施工所需材料,對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行把控與管理,從而加快施工進(jìn)度。

6 結(jié) 論

基于BIM的信息化管理方法可大幅提升地鐵車(chē)輛段的施工管理水平,提升施工效率,降低施工成本,為同行業(yè)的施工管理提供可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

通過(guò)BIM技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行模擬分析優(yōu)化與高效施工管理,縮短工期,提高生產(chǎn)效率,降低人員、設(shè)備的投入,減少施工過(guò)程中的材料損耗,有效控制成本。

克服了傳統(tǒng)粗獷的管理方法造成的施工效率底下,返工率高問(wèn)題。優(yōu)質(zhì)高效地完成地鐵車(chē)輛段施工的任務(wù)。