BIM技術(shù)在沈陽地鐵四號線沈陽北站站工程中的應用

BIM技術(shù)在沈陽地鐵四號線沈陽北站站工程中的應用工程概況01BIM團隊介紹02軟、硬件配置03BIM技術(shù)應用背景04BIM技術(shù)的具體應用05BIM應用模式及經(jīng)驗06人才培養(yǎng)及改進方向07下一步實施項目及計劃08CONTENTS目錄01工程概況沈陽地鐵四號線沈陽北站站工程，位于沈陽火車北站站前，沿北站路東西向敷設(shè)。本工程區(qū)域為鐵路、地鐵、公交站場綜合交通樞紐，是沈陽地鐵工程中交通最為繁忙，施工難度最大的地鐵車站工程。設(shè)計概況沈陽北站站為地下四層雙柱三跨島式站臺車站，全長148.4m，站臺寬16m，主體結(jié)構(gòu)標準段總寬度為25.3m，車站頂板覆土4m，車站標準段底板埋深33.55m。主體結(jié)構(gòu)：蓋挖逆作法施工圍護結(jié)構(gòu)：1.2m厚地連墻，深約50m工程樁、柱：30m長AM擴底灌注樁、33.95m長HPE鋼管混凝土柱02

BIM團隊序號部門人員名稱職務承擔的責任BIM履歷1公司XXX公司總工決策實施5年2XXX技術(shù)中心主任協(xié)助實施、方案策劃5年3XXXBIM技術(shù)主管技術(shù)指導、難點解析5年4項目部XX項目經(jīng)理虛擬施工實施3年5XXX項目總工BIM技術(shù)實施、平臺管理3年6XXX工程部長BIM建模、技術(shù)實施2年7XXX技術(shù)主管BIM建模、技術(shù)實施2年8XXX技術(shù)主管BIM建模、技術(shù)實施1年中鐵上海工程局集團市政工程有限公司組建了由公司總工程師為帶頭人的BIM技術(shù)團隊，團隊中有多名行業(yè)內(nèi)資深BIM專家，歸口管理全公司設(shè)計施工深化與優(yōu)化、BIM技術(shù)推廣應用等工作，有效保證了BIM工作的順利推進。03軟、硬件配置軟件配置AUTODESK軟件應用：（1）CAD：設(shè)計圖紙格式，用于二維平面圖處理；（2）REVIT：結(jié)構(gòu)、建筑及機電專業(yè)的建模軟件；（3）NavisWorks：虛擬施工、碰撞檢查應用軟件；（4）3dsMax：三維效果圖及動畫專業(yè)設(shè)計應用軟件。Bengtley軟件應用：（1）ContextCapture：實景建模軟件；（2）Acute3DViewer：實景模型處理軟件；（3）Prostructures：鋼筋鋼結(jié)構(gòu)建模軟件

。廣聯(lián)達軟件應用：（1）BIM5D：施工階段精細化管理平臺；（2）GMJ:模板腳手架設(shè)計軟件。硬件名稱品牌配置數(shù)量大型圖形工作站HPZ240CPU英特爾Corei71顯卡Quadrok2200內(nèi)存32G硬盤1T移動圖形工作站Alienware17CPU英特爾Corei71顯卡GeForceGTX1070內(nèi)存16G硬盤128g+1T移動終端手機若干硬件配置3、BIM軟、硬件配置04應用背景

本站周邊建（構(gòu)）筑物密集：北側(cè)地上為時代廣場酒店、公交車站場，地下為停車場（Ⅰ區(qū)）；南側(cè)地上為沈陽火車北站南廣場，地下為停車場（Ⅱ區(qū)）、地下燈飾城倉庫、；西側(cè)地下為地下過街通道東側(cè)地下為友好街地下燈飾城、國鐵換乘中央大廳、商業(yè)區(qū)和既有二號線車站；2m*2.2m電力管廊橫穿主體頂部。站址環(huán)境4.7m16m17.2m9.3m4.2m9.2m5.8m1.7m1.5m地下2層，覆土1.5m，埋深11.85m地上4~6層、地下2層，埋深10.5m地下1層，覆土1.8m，埋深8.8m地下2層，覆土1.5m，埋深12.45m地下1層，覆土1.8m，埋深6.85m地下1層，覆土1.55m，埋深8.5m6.4m2.05m2m*2.2m電力管廊地下2層，覆土0.3m，埋深8.8m車站位于沈陽北站南廣場站前北站路下，每日客流量異常大，地面與地下緊鄰多幢高層建筑物。依據(jù)站址環(huán)境，設(shè)計選擇蓋挖逆作法施工，為沈陽地鐵四號線工程最大的逆作法施工地鐵車站工程。蓋挖逆作法施工工程難點涉及35.14m超深基坑施工、50m長鋼筋籠運輸?shù)跹b、鄰近既有建筑物眾多、破除封堵既有地下聯(lián)絡(luò)通道等多個危險源。重大危險源多周邊地下大量構(gòu)建筑物，距離1.5m至6.4m不等。且遺留89根錨索侵入本站，地連墻施工時需進行割除。施工空間狹小有限工期，對施工人員、施工技術(shù)、施工工藝、施工文件等進行組織管理，制定周密的施工計劃，合理安排施工。組織協(xié)調(diào)難度大本工程施工工法包括了明挖、暗挖、蓋挖逆作，其中暗挖包含了標準斷面、雙連拱斷面，還有PBA工法形式。施工工法復雜地下燈飾城地下停車場Ⅰ區(qū)地下停車場Ⅱ區(qū)國鐵換乘通道05BIM技術(shù)應用依據(jù)國家標準、結(jié)合本公司文件要求，對本工程進行BIM模型設(shè)計。優(yōu)化各專業(yè)的建模規(guī)則、建立適合本工程的模型編碼及命名規(guī)則。5.1BIM模型標準5.1BIM模型標準基于BIM模型標準，采用Revit軟件進行土建建模，快速高效地搭建三維模型，為錯漏碰缺檢查及設(shè)計優(yōu)化、管線施工綜合排布、主材工程量統(tǒng)計和5D施工模擬等后續(xù)工作提供基礎(chǔ)模型。本工程地處火車站前，通視條件差，采用GPS法、全站儀法進行數(shù)據(jù)采集進度緩慢，人員進行作業(yè)時的危險程度高。借助無人機傾斜攝影測量技術(shù)，進行航拍。安全高效地進行現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集?，F(xiàn)場交通狀況無人機攝影傳統(tǒng)BIM5.2無人機傾斜攝影技術(shù)基于Bentley系統(tǒng)的ContextCapture軟件，以航拍數(shù)碼照片作為輸入數(shù)據(jù)源。能生成所需的坐標點云模型。點云模型航拍影像5.2無人機傾斜攝影技術(shù)基于點云模型，形成高分辨率的三維地面模型，收集現(xiàn)場全景信息，得到現(xiàn)場的“實景模型”?？闪繙y實景模型三角網(wǎng)格模型可編輯、可修改：將實景模型導入BIM軟件，組合結(jié)構(gòu)模型，做到全方位展示工程形象高精度、可量測：可測量長度、面積、體積（本次精度為厘米級）5.2無人機傾斜攝影技術(shù)生成的實景模型具有可編輯、可修改、高精度、可量測等特點在項目部臨建設(shè)計階段，基于臨建BIM模型采用全景技術(shù)對內(nèi)部裝飾裝修效果進行全方位展示。全景技術(shù)成果直接輸出為網(wǎng)頁鏈接形式，無需任何其他軟件即可點擊觀看。讓領(lǐng)導層輕松、直觀地了解設(shè)計意圖，方便做出決策。5.3全景技術(shù)應用界面介紹：用戶登陸/退出族庫平臺查看、修改用戶信息查看授權(quán)到期時間企業(yè)員工用戶交流分享族的內(nèi)部廣場上傳、分享族文件升級軟件至最新版打開用戶幫助文檔用查看族庫平臺的相關(guān)信息5.4族庫開發(fā)設(shè)計主要功能介紹：打開面板后，輸入公司授權(quán)的賬號、密碼即可使用族庫平臺的所有功能登陸與授權(quán)企業(yè)族顯示員工動態(tài)、族熱度，分類查詢族信息，下載、收藏族文件我的族顯示個人信息，查看全部已收藏的族，上傳個人族文件5.4族庫開發(fā)設(shè)計工具欄個人頁面公司開發(fā)了具有自主版權(quán)、數(shù)據(jù)保密的BIM族庫平臺。用以推進BIM技術(shù)的應用，減少項目經(jīng)理部建模人員工作量。5.4族庫開發(fā)設(shè)計族庫分類上傳與下載，集成共享，解決項目技術(shù)人員建模難的問題。5.5VR技術(shù)應用VR技術(shù)即虛擬現(xiàn)實技術(shù)，通過VR+BIM的結(jié)合真正實現(xiàn)了可視化虛擬建造空間。本項目建有VR體驗館，以虛擬技術(shù)模擬真實場景，實現(xiàn)模擬驗證真實施工環(huán)境下的狀態(tài)，對平面布置進行優(yōu)化。VR體驗VR體驗利用VR技術(shù)進行虛擬施工工藝模擬、工序樣板制作，更直觀表達工序要求。采用虛擬交互技術(shù)用于建筑工人安全體驗，增強建筑工人的安全意識。5.5VR技術(shù)應用3D滅火安全隱患排查游戲針對易發(fā)生火災部位建立多個BIM模型，體驗人員操作裝有體感設(shè)備的滅火器進行滅火。有助于提高項目人員消防知識、掌握滅火器使用方法。將安全隱患做成動漫風BIM模型，采取游戲的方式查找安全隱患。解決了傳統(tǒng)學習方式互動性、體驗性、趣味性不足的問題。5.5VR技術(shù)應用車站主體結(jié)構(gòu)計算按底板作用在彈性地基上的平面閉合框架結(jié)構(gòu)進行內(nèi)力分析，采用“MIDASGEN8.0”整體模型計算，建立車站的主體結(jié)構(gòu)模型，快速獲取結(jié)構(gòu)的三維模型驗算。5.6模型驗算與模架分析板—主筋—彎矩圖板—分布筋—彎矩圖板—主筋—剪力圖板—分布筋—剪力圖結(jié)合Abaqus軟件，進行結(jié)構(gòu)的相關(guān)靜態(tài)應力與位移分析。辨認結(jié)構(gòu)施工的關(guān)鍵點。5.6模型驗算與模架分析側(cè)墻—主筋—彎矩圖側(cè)墻—主筋—剪力圖5.6模型驗算與模架分析側(cè)墻—分布筋—彎矩圖側(cè)墻—分布筋—剪力圖5.6模型驗算與模架分析在編制模架安全計算書時需要綜合考慮多本規(guī)范，且對技術(shù)人員的力學水平有一定要求。廣聯(lián)達GMJ力學計算器具有國家專利，可以根據(jù)導入的BIM模型自動生成計算書。參照規(guī)范自動生成計算書計算難：

5.6模型驗算與模架分析計算書中的彎矩、剪力圖等都是根據(jù)工程實際數(shù)據(jù)計算得出，且計算書可以導出word格式，進行二次編輯。受力分析導出doc格式5.7模架設(shè)計按照住建部87號文中規(guī)定，在實際工程中高支模的判斷需同時計算總荷載和線荷載，很復雜費事。使用廣聯(lián)達GMJ軟件，根據(jù)BIM模型進行一鍵自動識別，并生成危險判斷計算書。住建部87號文節(jié)選自動辨識高支模高支模識別難：

5.6模型驗算與模架分析CAD手繪圖方案中需要多張施工詳圖，即使是可以熟練使用CAD的工程師畫一張也需要一到兩個小時，非常費時耗力。自動輸出詳圖GMJ軟件可以在三維模型上任意剖切生成施工詳圖并可導出到CAD進行編輯，省時省力。5.6模型驗算與模架分析三維架體模型現(xiàn)場架體GMJ軟件能夠利用三維模擬技術(shù)在移動設(shè)備上模擬施工，指導作業(yè)更加有效。對施工人員交底時由于工人的文化水平有限，通常不能理解、不能使方案落地。5.6模型驗算與模架分析5.7施工進度模擬自定義流水段流水段關(guān)聯(lián)模型對導入的模型進行自定義劃分流水段，為分區(qū)域提取工程量、收支情況統(tǒng)計等功能打下基礎(chǔ)。導入進度計劃施工進度模擬將進度計劃與相應構(gòu)件或流水段關(guān)聯(lián)?？傮w查看各個流水段工作進度，合理安排生產(chǎn)計劃。5.7施工進度模擬按照時間、流水段，等多個維度快速、精確地進行量、價提取，并可導出excel文件。提高了準確度地同時，節(jié)約大量時間成本。查詢方式工程量提取5.8成本分析與工程算量將模型和清單信息進行關(guān)聯(lián)，通過輸出的資金曲線對資金進行直觀把控，加強對項目成本的監(jiān)控，保障資金正常流轉(zhuǎn)。清單關(guān)聯(lián)資金曲線5.8成本分析與工程算量BIM5D管理平臺通過手機、PC和web三端協(xié)同實現(xiàn)信息共享，實時掌握工程信息，為項目精細化管理提供支撐。PC端WEB手機端5.9協(xié)同管理平臺模型導入模型對接安裝BIM5D基于Revit的插件，直接將Revit模型導入BIM5D，省去二次建模的麻煩。模型導出5.9協(xié)同管理平臺將工藝工法隨時添加到工藝庫中，根據(jù)需求把相應工藝智能推送到各班組的手機端，方便指導現(xiàn)場施工。真正實現(xiàn)技術(shù)工藝的標準化。web端查工藝手機端查工藝工藝庫5.9協(xié)同管理平臺web端查規(guī)范規(guī)范庫BIM5D平臺中內(nèi)嵌了常見的施工規(guī)范和規(guī)程，為施工方案制定提供強大數(shù)據(jù)支撐。大幅提高方案編制效率。手機端查工藝5.9協(xié)同管理平臺PC端查看問題質(zhì)量管理當發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題時通過手機終端直接拍照、錄像、語音記錄等方式將質(zhì)量問題上傳到云端并通知責任人，并自動生成整改通知單。手機端發(fā)起問題5.9協(xié)同管理平臺除常規(guī)的發(fā)起安全問題外，可根據(jù)事故易發(fā)處設(shè)置定點巡視，安全員按時巡視并提交巡視結(jié)果。管理層可通過web端、移動端隨時查看問題詳情和統(tǒng)計分析。發(fā)起安全問題定點巡視安全管理5.9協(xié)同管理平臺利用自動排磚功能快速生成精細化排磚圖和材料統(tǒng)計表，大幅提升排布效率，減少返工現(xiàn)象、提高施工質(zhì)量、節(jié)約物資和人力成本。自動排磚圖現(xiàn)場施工優(yōu)化二次結(jié)構(gòu)方案5.9協(xié)同管理平臺使用物料跟蹤功能為預制HPE鋼管柱分配ID信息并生成二維碼，通過手機終端掃描，隨時掌握構(gòu)件狀態(tài)，打破傳統(tǒng)信息孤島，實現(xiàn)信息共享。分配二維碼BIM+物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)件跟蹤5.10構(gòu)件追蹤使用物料跟蹤功能為預制HPE鋼管柱分配ID信息并生成二維碼，通過手機終端掃描，隨時掌握構(gòu)件狀態(tài)，打破傳統(tǒng)信息孤島，實現(xiàn)信息共享。分配二維碼構(gòu)件跟蹤5.10構(gòu)件追蹤二維靜態(tài)的場地布置由編制人員依靠經(jīng)驗編制，因場地空間有限，大型設(shè)備操作空間交叉時有發(fā)生。建立3D模型對施工現(xiàn)場進行布設(shè)，多個方案模擬對比，直接反映出機械與臨建的關(guān)系、確定最優(yōu)方案。平面布置圖三維場地模型5.11三維場地設(shè)計、交通紓解機械工作范圍渣土車行車路徑使用BIM軟件將以上成果進行渲染動畫并導出視頻，用于向監(jiān)理、業(yè)主等進行方案匯報。通過對履帶吊的工作范圍及渣土車的行車路徑等進行動態(tài)模擬，直觀判斷施工機械的安置是否安全合理。5.11三維場地設(shè)計、交通紓解北側(cè)還建道路南側(cè)還建道路利用BIM模型演示各期圍擋變化及交通疏解方案，三維環(huán)境下表達空間構(gòu)筑物關(guān)系，更具有可實施性。（1）占用北站路及北站南廣場部分市政用地，進行錨索切割、人防聯(lián)絡(luò)通道破除、電力管廊原位保護、圍護結(jié)構(gòu)及車站主體頂板、管線改遷及回遷。5.11三維場地設(shè)計、交通紓解恢復北站路恢復北站路模型（2）上述工作完成后恢復北站路，進行車站主體、E號出入口、F號出入口施工。利用BIM模型演示各期圍擋變化及交通疏解方案，三維環(huán)境下表達空間構(gòu)筑物關(guān)系，更具有可實施性。5.11三維場地設(shè)計、交通紓解三維可視化模型直觀反映二維圖紙中的錯誤及遺漏，本工程中一共完成土建施工優(yōu)化34項，通過基于模型的圖紙會審，完成施工變更、設(shè)計方案調(diào)整，節(jié)約成本約150萬。5.12施工圖深化設(shè)計RevitProstructures優(yōu)點：通用性強，避免數(shù)據(jù)交換。缺點：對電腦硬件要求高，異形構(gòu)件建模難。優(yōu)點：大體積文件處理速度快，異形建模出色。缺點：與既有土建模型不兼容，軟件成本高。5.13鋼筋建模技術(shù)應用與傳統(tǒng)民用建筑項目相比，城市軌道交通項目結(jié)構(gòu)不規(guī)則、異形構(gòu)件多。同時結(jié)合本項目工法復雜、重難點多等特點，最終選擇Prostructures作為鋼筋建模軟件。軟件界面參數(shù)化配筋基于BIM技術(shù)建模，清晰表達鋼筋結(jié)構(gòu)，便于三維交底和現(xiàn)場查詢。5.13鋼筋建模技術(shù)應用常規(guī)手算工程量自動生成工程量而基于BIM技術(shù)的鋼筋工程量計算，能將計算規(guī)則及構(gòu)件構(gòu)造要求內(nèi)置在軟件中，自動生成工程量，大幅提高工作效率。常規(guī)鋼筋工程量計算過程繁瑣，且要求技術(shù)人員綜合考慮結(jié)構(gòu)施工圖、平面整體表示法以及施工現(xiàn)場鋼筋排布等。5.13鋼筋建模技術(shù)應用輸出鋼筋大樣圖鋼筋樣板展示模型創(chuàng)建完成后，可以方便快捷地生成截面圖、輸出鋼筋大樣圖，快速直觀地指導現(xiàn)場施工。解決了鋼筋辨識難、下料難的問題，利于鋼筋材料的把控。5.13鋼筋建模技術(shù)應用現(xiàn)場交底傳統(tǒng)CAD圖紙表達方式是二維的，復雜節(jié)點需結(jié)合多個平、剖面圖表達，對于新技術(shù)員來說需要學習和經(jīng)驗積累的過程，而現(xiàn)場施工人員試圖能力也有限。BIM技術(shù)可以把復雜節(jié)點做成具有真實空間比例關(guān)系的三維模型，讓人清晰識別復雜節(jié)點的構(gòu)造。5.13鋼筋建模技術(shù)應用三維鋼筋模型現(xiàn)場鋼筋綁扎借助BIM技術(shù)進行三維鋼筋建模，下達三維技術(shù)交底，并附加詳細的鋼筋量單，使生產(chǎn)人員清楚掌握結(jié)構(gòu)鋼筋的布設(shè)情況，避免錯誤施工情況的發(fā)生，有效的控制了施工質(zhì)量、避免材料浪費。鋼筋工程三維交底：5.13鋼筋建模技術(shù)應用復雜節(jié)點概況：尺寸為2m×2.2m（內(nèi)凈空）的電力管廊，穿過車站主體結(jié)構(gòu)左線上方，內(nèi)設(shè)16根10kv+2根66kv高壓電纜，鋼筋砼結(jié)構(gòu)，底板埋深1.95m～5.6m。電力管廊內(nèi)部保護方案剖面圖應對方案：基于BIM技術(shù)進行設(shè)計，在管廊與地連墻交接處管廊兩側(cè)打設(shè)RJP高壓旋噴樁進行加固，防止地連墻成槽引起管廊沉降。電力管廊分段懸吊，回填恢復后再進行下一段施工。5.14復雜節(jié)點的施工方案RJP工法模擬RJP工法模擬RJP工法模擬：在電力管廊處地連墻施工前，在地連墻兩側(cè)、電力管廊中心線每邊6m范圍內(nèi)施作RJP高壓旋噴樁。避免地連墻成槽導致電力管廊下沉，同時解決了管廊下超深地連墻接縫止水問題。應對方案：基于BIM技術(shù)進行設(shè)計，建立施工工法的施工模型，進行施工演示。5.14復雜節(jié)點的施工方案電力管廊保護電力管廊保護重難點工程三維交底：電力管廊原位保護先例少，施工人員經(jīng)驗不足。應用BIM技術(shù)編制保護方案交底視頻。整個施工流程清晰明了，技術(shù)要點和注意事項一目了然。5.14復雜節(jié)點的施工方案電力管廊處地連墻施工模擬：地連墻成槽模擬成槽機成槽普通導墻深2m，電力管廊兩側(cè)施作深導墻，深度至電力管廊下0.5m。成槽機成槽時管廊下方土體采用側(cè)向抓斗成槽。側(cè)向抓斗5.14復雜節(jié)點的施工方案管廊處地連墻模擬鋼筋籠吊裝電力管廊處地連墻施工模擬：將鋼筋籠制作成“刀把型”，吊裝到設(shè)計標高后進行橫拉保證安裝到位。地連墻施工采用“打一跳二”的施工順序以減少對相鄰區(qū)塊的影響。針對電力管廊處地連墻施工模擬，同樣基于BIM技術(shù)設(shè)計，清晰表達施工意圖。5.14復雜節(jié)點的施工方案施工影像資料懸吊體系模擬基于BIM技術(shù)進行電力管廊處地連墻施工模擬采用縱梁支撐體系?？v梁上方為雙拼25a的槽鋼、間距為1m，管廊底部為雙拼25a的槽鋼、間距1m，上述雙拼槽鋼以Φ32精軋螺紋鋼筋連接、間距1m。5.14復雜節(jié)點的施工方案公司級培訓項目級培訓公司高度重視BIM技術(shù)人才，每年進行一次公司級BIM技術(shù)培訓、每周進行一次項目級BIM技術(shù)培訓。強化BIM人才培養(yǎng)，形成自主建模團隊，完成BIM技術(shù)的落地應用。5.15BIM技術(shù)培訓冷凍機房模型機電模型基于BIM技術(shù)建立了機電專業(yè)模型。5.16機電建模技術(shù)應用依據(jù)BIM模型標準創(chuàng)建各專業(yè)建模，根據(jù)各專業(yè)內(nèi)容開展深化設(shè)計（包括機房深化、管綜優(yōu)化、支吊架設(shè)計）。三維漫游可視化展示基于BIM可視化的特點，在施工前進行三維漫游、三維模型展示，使技術(shù)人員對設(shè)計要求做出正確理解和高效應對。5.16