【BIM案例】BIM技术在长沙地铁5号线的应用

2017/09/27

BIM技术在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥着重要作用,越来越多的设计单位、施工单位和业主等开始应用BIM技术。BIM技术在地铁类项目的应用起步虽然较晚,但应用价值日益凸显。

 

如今随着我国城镇化的推进,越来越多的城市开始修建地铁,我国地铁运营规模不断扩大。然而,地铁施工条件复杂,各专业间的交叉作业多,传统的基于二维图纸的管理方式已经难以满足地铁工程的项目管理。因此,引入BIM技术,辅助地铁工程施工项目管理十分有必要。一方面,BIM技术的强大数据存储、分析、处理能力为地铁项目的施工提供了强有力的支撑;另一方面,BIM技术为项目的各参建方提供了一个统一、高效的协同工作与交流平台。下面就以长沙地铁5号线项目为例,梳理BIM技术在地铁项目施工阶段的应用,介绍BIM技术为项目带来的效益。

 

一、项目概况


1. 总体工程概况

 

长沙市轨道交通5号线是长沙市轨道交通“米”字型骨干网络的南北向主干线,北起星马安沙镇,途径万家丽路、环保大道,接入暮云组团,线路全长35.7km,共设车站26座、1段1场、主变电站2座,控制中心利用2号线杜花路控制中心(与1、2、3、4号线共享)。轨道交通5号线在洪山路与3号线、在晚报大道与7号线、在万家丽广场站与2号线、在人民东路与6号线、在劳动东路与4号线、在木莲冲路与9号线、在湘府东路与8号线、在韶山南路与7号线、在中信新城站与1号线共形成9处换乘,此外在中信新城站与长株潭城际铁路换乘。

 

2. 一标段工程概况

 

长沙市轨道交通5号线一期工程一标段由中国中铁股份公司总承包,承包任务为时代阳光大道站~万家丽广场站(不含)土建及轨道工程,全标段正线长约22.4km,含9个车站、9条盾构区间、1条暗挖区间(存车线)。

 

3. 二工区工程概况

 

中铁航空港集团第二工程有限公司负责施工的长沙市轨道交通5号线一期工程土建一标二工区工程,包含木莲冲站、雨花广场站、曲塘路站、木莲冲站四个地下车站,其中木莲冲站、劳动东路站为换乘站,雨花广场站、曲塘路站为一般车站。

 

其中,鲁班软件负责实施木莲冲站与劳动东路站两个地下车站,全面指导这两个站点的BIM应用。

 

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图1 长沙5号线走向示意图

 

二、BIM应用点

 

2.1 BIM在施工前的应用

 

1. 模型创建

 

依据项目建模标准、交互规范和应用要求分别采用鲁班土建、鲁班钢筋完成土建、钢筋专业模型建模工作,将二维图纸转换为三维可视化模型的同时也保证了模型整合、信息传递的流畅性。

 

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图2 土建模型


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图3 钢筋模型

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2. 图纸问题发现

 

通过BIM模型的建立,发现图纸在设计阶段存在部分问题,对于相应的问题在现场施工前解决,可以很好的为项目节约人力、物力、财力。目前已于项目部核实图纸问题共计68个。

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图4 图纸问题

 

3. 碰撞检查 

 

工程碰撞一直是施工难以全部杜绝的重点,最直接的影响就是材料的浪费、成本的增加甚至延误工期,若前期能够发现全部的碰撞点,则对工程产生极大的价值,可以保证施工顺利实施,杜绝碰撞,若碰撞地方无法返工,则提前与设计进行沟通,避免工期延误。对此,鲁班工程顾问在项目部工程部的全力配合协助下,通过鲁班BIM的碰撞检查对工程主体与钢柱之间完成一次碰撞分析,共发现并确认33个碰撞点。


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图5 碰撞分布列表

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图6 碰撞点

 

2.2 BIM在施工阶段的应用

 

1. 成本管理 

 

将木莲冲站以及劳动东路站清单综合单价录入BIM系统中。将造价信息与模型相关联,便于成本管理部门快速统计项目各阶段直接工程费用。且通过MC可直观快速地将本项目计划成本与实际成本进行对比,发现成本上存在的问题,调整策略,及时纠偏。


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图7 MC成本分析统计表

 

2. 施工场布及漫游

 

根据施工场地以及周边道路情况,本项目已经模拟整个施工场地布置,合理安排施工区域、材料堆场、施工车辆进出门位置等。通过综合场布BIM模型,对施工场地进行科学的三维立体规划,包括施工区、结构加工区、材料仓库现场材料堆放场地、现场道路等的布置,可以直观的反映施工现场情况,减少施工用地、保证现场运输道路畅通、方便施工人员的管理,有效避免二次搬运及事故的发生。


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图8 项目施工场布图

 

3. 高大支模查找

 

高大支模部位的支模支撑施工,是施工的重点及难点,对保证施工质量,确保施工安全至关重要。结合高支模区域筛选条件,对木莲冲地铁站进行筛选,通过BIM平台输入筛选条件,在自动查找生成的区域中再次复核,为专项施工方案的编制与需要专家论证的高支模区域提供依据。据不完全统计,在木莲冲地铁站-1、-2、-3层共筛选出81处高大支模。

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图9 高大支模查找

 

4. 施工模拟建造

 

通过BIM技术完成三维建造模拟用于指导施工,在真实施工之前优化出最佳的施工方案,尽最大可能实现“零碰撞、零冲突、零返工”,从而大大降低返工成本,减少资源浪费与冲突及安全问题。

 

根据开挖施工方案,利用BIM模拟土方开挖。可预先了解方案的可实施性,利于多方案比选,确定最终的开挖方案。也利于与班组进行三维交底开挖方案,提高工作效率。

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图10 土方开挖模拟

 

根据支撑拆除施工方案,利用BIM模拟劳动东路支撑拆除全过程。可预先了解方案的可实施性,利于多方案比选,确定最终的支撑拆除方案。也利于与班组进行三维交底支撑方案,提高工现场安全管理。

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图11 支撑拆除模拟

 

5. 进度管理

 

据现场所提供计划进度安排,通过与BIM模型进行管理,对现场施工进度进行形象模拟,过程中与实际进度进行结合通过模型对实际进度与计划进度进行直观对比。通过这种施工模拟可以很好的控制生产周期,提前准备好人材机,能有效的减少工期及材料,人力等浪费。

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图12 劳动东路进度模拟视屏截图

 

6. 资料管理

 

基于BIM技术的业主方档案资料协同管理平台,可将施工管理中、项目竣工和运维阶段需要的资料档案(包括验收单、合格证、检验报告、工作清单、设计变更单等)等列入BIM模型中,实现高效管理与协同。2017年5月已上传资料175份。


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图13 资料管理

 

7. BV应用及管理

 

采用移动终端(智能手机、平板电脑)采集现场数据,建立现场质量缺陷、安全风险、文明施工等数据资料,与BIM模型即时关联,方便施工中、竣工后的质量缺陷等数据的统计管理。经过严格筛选及确认被授权的管理人员通过BIM浏览器实时得到通知并查看。在安全、质量会议或者每周例会上统一讲解、统一解决,大大提高了工作效率,为班组进行绩效评估提供了重要的依据。

 

有效实现全员参与安全质量管理:多方参与单位的相关人员,如业主方监察人员、监理人员、施工单位施工员、安全员等;缺陷问题的可视化;现场缺陷通过拍照来记录,一目了然;缺陷直接定位于BIM模型上;让管理者在办公室即可随时掌握现场的质量缺陷安全风险因素;有效的协同共享,提高各方的沟通效率;实施周期短,便于维护。2017年5月已上传相关照片50份。


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图14 BE客户端的现场照片挂接

 

三、BIM应用价值

 

通过应用BIM技术,为中国中铁航空港长沙轨道交通5号线项目带来了实实在在的益处。

这些益处主要体现在四个方面:

(1)成本管理,通过工程量计算、两算对比、施工段提取工程量以及利用5D模型进行成本管理。创造直接及间接效益共计30万元。

(2)虚拟建造,通过图纸问题核对、碰撞检查、施工场布模拟及钢支撑拆除模拟等创造直接及间接效益共计40万元,节约工期25天。

(3)综合管理,通过资料管理、BV应用管理以及钢筋现场管控等创造直接及间接效益20万元。减少各方沟通时间20天。

(4)社会效益,自BIM技术实施以来,得到了业主、设计及监理的一致好评,树立了企业及项目科学管理、技术先进的品牌形象。

 

综上所述,BIM技术为本项目带来了可观的经济效益,避免因返工风险带来的直接与间接损失经济约90万元,避免因返工风险带来的工期损失约25天,节约与设计、分包等各方沟通时间约20天。

 

四、结语

 

长沙地铁5号线是长沙市首批应用BIM 技术的地铁工程,通过BIM技术,实现了地铁工程的可视化、形象化、信息化、精细化,为项目各参与方提供交流顺畅、协同工作的平台,采用 BIM技术进行隧道施工取得了良好成效,显著缩短了工期,提高了施工质量,节省了成本和造价,为施工企业带来可观的经济效益。

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