中国最大直径盾构机“春风号”加持的深圳重大工程,是如何利用BIM平台进行项目管理的呢

2019/05/28

近日,中国最大直径盾构机“春风号”现身深圳某隧道,这台超大盾构机的出现也意味着该隧道的建设即将进入掘进阶段。


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据详细了解,用来挖地铁隧道的盾构机刀盘直径是6.28米,高铁目前最大的盾构直径也只是13.6米,而用来开辟该隧道的“春风号”盾构机刀盘的直径竟然达到了15.8米。“春风号”由中国独立设计制造,主要由开挖土体的刀盘、实现泥水平衡的前盾、提供推进动力的中盾、为管片安装提供空间及密封作用的的盾尾,为实现上述功能的后配套设备组成,总重达到4300多吨,代表着国际领先水平。中国目前最大盾构机、深圳最大隧道,这个几“大”光环加身的项目是如何进行项目管理的?让我们来一探究竟。


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一.春风隧道项目介绍


春风隧道工程是深圳市“东进战略”重点交通项目之一,由中铁隧道股份有限公司承建,西起滨河大道上步立交与滨河大道对接,东至新秀立交与东部过境高速公路市政连接线配套工程对接,线路全长5.078km,其中隧道段长3.063km。工程由地下道路(隧道)和地面改造道路两部分组成,其中地下道路由西向东依次为:西侧敞开段、西侧暗埋段、盾构段、东侧暗埋段、东侧敞开段;在东、西端分别设盾构工作井及附属设施用房、空气净化装置设备用房,并拟于新秀立交东南角建造一座监控中心。由于地域限制,春风隧道地下隧道部分,只能采用单洞双层的结构形式,为城市快速道路。工程项目使目前的道路升级为“春风路高架+春风隧道”立体走廊。工程项目穿越城市核心区,沿线下穿高层建筑物、地铁,施工时须严格控制地表沉降。


无论是从规模上还是难度上来说,春风隧道都是国内数一数二的大工程。除了“春风号”盾构机这个黑科技,春风隧道整个项目还应用了BIM技术,鲁班软件为其提供BIM技术咨询服务,使设计、施工与工程实际实现无缝衔接,借助BIM模块化、可视化效果及时进行设计优化与方案比选,创新了管理手段,提升了工程品质。


二.BIM体系建设


为更好的协同各参与方,发挥BIM技术优势,降低工程设计和施工错误,控制成本,按时保质的完成项目,春风隧道项目采用从初步设计、施工图设计、施工准备、施工实施到运营的全生命期的BIM技术应用模式。鲁班BIM团队担任施工方的BIM总顾问,在项目建造过程中全权指导协调。


2.1 BIM组织构架建立


公司成立BIM工作室并设置专门的BIM岗位,由BIM专员进行建模、汇报,并配合各工区工程部、安质部、计合部、物资管理等部门进行BIM应用。


2.2 软硬件配置


硬件:深圳市春风隧道项目部设立独立BIM办公室,配置高配置台式电脑2台,VR体验室及安全教育中心等相关配置硬件进行BIM的应用。


BIM系统平台:

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2.3 BIM保障体系建设


为使BIM技术更加顺畅的在项目上应用落地,中铁隧道股份有限公司公司采取了一系列措施来保障BIM技术的应用实施。包括明确的BIM应用管理总进度计划,由总包单位及鲁班BIM顾问团队制定了项目BIM应用与管理总进度计划,制定施工阶段BIM运用的进度控制关键节点和里程碑;明确建模精度范围及交付成果;建立质量自检保障措施;建立例会沟通机制,及BIM培训和团队培养计划。

 

三.BIM技术应用

3.1  设计阶段BIM应用

3.1.1 设计阶段-沿线地质分布模拟


通过构建地质BIM三维模型,确定各个断面地质情况和处理措施,有效克服了超级盾构特有的掌子面左右岩层不一致问题。


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3.1.2 设计阶段-图纸会审


利用鲁班浏览器对春风隧道工程的建筑、结构、机电BIM模型进行动态的可视化展示,可直观地理解设计方案,检验设计的可施工性,在施工前能预先发现存在的问题。

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3.2  施工阶段BIM应用

3.2.1各专业施工模型


按照春风隧道工程施工阶段BIM模型要求,为各项深化设计及专项应用在不同软件及数据输出与录入间确立原则,以满足应用及最终模型整合需要,目前已经完成的模型均上传到鲁班BIM平台上进行协同应用。



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3.2.2技术应用——各阶段场布规划


在施工前期阶段,场地布置的设计规划至关重要,影响着文明施工和施工组织。该项目充分利用BIM技术,建立场布BIM模型,方案在三维可视化下模拟论证,合理利用周边环境,避免不利影响;合理规划施工场地、减少材料二次搬运。合理规划材料进场最优路线,优化施工部署。


 

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3.2.4技术应用——技术交底


通过鲁班BIM平台进行三维可视化交底,提高方案的合理性、直观性,直接导出计算书和施工方案,方便核对数据;依据施工方案制作脚手架搭设施工模拟过程,对班组进行三维可视化交底。



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3.2.5技术应用——楼梯与反力架碰撞检测


项目BIM团队和工程部采用BIM技术创建施工楼梯模型与反力架模型,发现二维图纸发现不了的碰撞问题,并利用BIM模型调整方案。


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3.2.6技术应用——泥浆管布置


利用BIM模型优化泥浆管排布,指导编制专项施工方案,直观分析复杂工序,将复杂部位简单化、透明化。


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3.2.7技术应用——交通疏解模拟


利用BIM技术可视化技术,形象地展示了施工过程中的交通疏解方案,缩短研讨实践,直观指导施工作业。


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3.2.8技术应用——基坑开挖模拟


创建土方开挖模拟,对项目管理人员进行三维交底,保证方案顺利实施。利用BIM模型得出挖土方量,为领导决策提供数据支撑。开挖区域变化造成施工场地变化,做好现场人工、机械的调配及挖土工期的合理调整。


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3.2.9技术应用——地连墙施工工艺模拟


春风隧道工程项目东西两侧围护结构采用1000mm和800mm、600mm三种厚度地下连续墙,连续墙标准幅宽6m,共计278幅,其中标准段232幅,异性形46幅。项目采用BIM技术制作地下连续墙施工工序交底动画,指导现场施工交底、质量控制、检查、验收。



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3.2.10技术应用——盾构隧道漫游模拟


基于项目BIM团队建立的精准模型,实现隧道漫游模拟。利用隧道模型进行通车的漫游模拟让所有人都清晰明了地了解隧道内部结构,方便各参建方沟通。



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3.2.11施工阶段——管片拼装


三维模拟管片的拼装过程,一环拼装、对拉螺栓连接、多环瓶装、形成整个隧道模型。管片预制、拼装过程三维可视化交底,减少了施工差错,提高了施工工效。



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3.2.12技术应用——钢筋下料单审核


通过鲁班钢筋模型导出的钢筋骨架图,可用于对钢筋队组下料单的审核,提前发现问题,减少因料单错误造成的返工损失。



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3.2.13技术应用——钢筋复杂节点


隧道主体结构钢筋布置十分密集,二维图纸无法反映钢筋位置关系。利用鲁班浏览器,点击查看“钢筋三维”,钢筋的绑扎的重点、难点一目了然。


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3.2.14质量安全应用——协作管理

技术人员在现场发现质量安全问题,利用我的鲁班移动端APP,鲁班协同软件,把相关问题拍照记录上传,再将现场质量安全问题照片与模型、人员相关联,进行标识。督促班组进行整改,整改完成形成完成报告,达到闭合质量安全问题。同时,可以随时导出报告,进行资料存档,目前项目上在质量安全管理方面共上传了117条协作。



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3.2.15质量安全应用——安全巡检


在施工现场需定期检查的地方布置二维码,如大型设备、电梯井、临边洞口、配电箱等,安全人员定期到此检查,扫描二维码,拍照上传检查点的情况。通过扫描二维码,可查看构件的详细信息、查看并定义施工工序状态、“我的鲁班”手机客户端上传照片定位、查看并下载构件资料图纸。


在鲁班BIM系统中添加巡检功能,设置项目上每一个配电箱为一个巡检点(每一个巡检点可以生成一个二维码),组成配电箱检查巡检任务。在巡检任务中设置配电箱检查时间并且关联巡检人员。


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巡检人员在规定时间内进行巡检,通过手机移动应用端扫描贴到配电箱上的二维码进行添加巡检记录更新现场检查情况。如果发现检查情况异常配电箱存在安全质量隐患,立即创建协作进行整改。


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3.2.16质量安全BIM应用——安全管控中心


项目上设立安全管控中心,开发基于物联网的实时监测,基于大数据分析的风险自动提示与分析,包括:现场安全监控分析、盾构机监测、人脸闸机、进度统计和利用INSAR数据对工程沿线周边500米进行地表沉降分析,鲁班BIM顾问团队协助制定产品的应用框架及产品定位。


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3.2.17商务应用——工程量统计


利用鲁班浏览器快速框选实际施工区域统计该区域量,项目施工员根据当日施工区域,在模型中灵活地框选对应区域构件,即可输出对应工程量。相比传统手算报量而言,更加灵活、准确、快速,可以提前做好材料用量计划,避免因多报量而造成的材料浪费,同时提高工作效率。


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3.2.18商务应用——工程量对比


利用鲁班钢筋对计算工程量与设计工程量进行对比,核对工程量的准确性,为项目各部门工程量应用提供准确的数据基础。


 

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3.2.19进度应用——进度模拟


项目的计划管理,采用Project进度计划与模型进行挂接在鲁班Plan对全专业BIM虚拟建造,展现周、月、年进度计划。通过横道图和网络图相辅相成的展示方式,为项目进度管理提供快速、准确、有效的计划安排,及时把控项目关键节点,为项目进度计划提供整体数据支撑,为项目按时交付提供保障。


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鲁班移动端录入每幅地连墙从成槽挖掘-钢筋绑扎-钢筋笼吊装-浇筑混凝土后。可以通过BIM系统沙盘模式对全过程工程信息及状态进行统计和查看,便于工程管理人员实时掌握现场形象状态,进行合理调配资源和组织生产、材料采购,实现生产效率信息化管控。


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3.3  创新应用

3.3.1创新BIM应用-无人机应用


项目采用无人机航拍观测周边地形情况,以及沿线的地形情况和环境情况,以便在模型的基础上进行场地规划、修整便道、场地布置,同时确定场地布置的合理性,对整体项目设计施工提供有力保障。


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3.3.2创新BIM应用-VR体验


项目建立VR展示间,将模型无缝快捷的融入VR平台,利用现实增强技术,通过VR技术模拟隧道行车环境,更好的解决隧道照明安全、舒适的要求。


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3.3.3 BIM+GIS应用


将结构模型(含围护、主体、盾构、建筑、机电、装修等)、地质模型、地表构筑物模型、疏解模型、地下管线等模型拼接为整体模型,协助工程规划设计、交通规划以及工程与地理空间有关的各类管理分析。


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四.BIM实施成果及效益


春风隧道项目全面应用BIM技术进行施工管理,BIM小组参与项目决策及项目管理工作,为项目提供技术与数据支持。从当初的设想到现场的具体实施,可以说路程是艰难的、曲折的,但新技术的应用也取得了显著的经济效益和社会效益。


4.1  经济效益


春风隧道工程通过BIM技术的应用,提前建立各阶段场布模型,避免二次搬运,节省工期费用和人工材料费用。图纸审核,碰撞检查辅助设计变更,BIM精确计算东西两侧主体结构、盾构井量,多算对比,节省巨大材料。


4.2  社会效益


通过在春风隧道项目中应用BIM技术,为项目的施工进度,质量,安全,保驾护航,得到政府和业主一致好评。在BIM实施过程中培养的一批BIM技术人才,为轨道交通领域的发展打下了坚实基础。在2019年4月份开展的大型观摩会上,春风隧道作为标杆观摩项目。“春风号”刀盘的拼装、BIM技术应用、视频监控于一体的安全管控平台等作为项目亮点,吸引了广东卫视、《羊城晚报》、《深圳特区报》等十多家主流媒体组团采访。


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