BIM技術(shù)在工程深化設(shè)計(jì)的應(yīng)用

導(dǎo)語(yǔ)：BIM技術(shù)在工程深化設(shè)計(jì)的應(yīng)用一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀(guān)點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢(xún)客服老師，歡迎參考。

摘要：本文以上海軌道交通項(xiàng)目為例，詳細(xì)分析了bim+三維激光掃描技術(shù)、BIM精細(xì)化全專(zhuān)業(yè)建模的管理技術(shù)在項(xiàng)目中的創(chuàng)新應(yīng)用和施工效果。該技術(shù)可保證項(xiàng)目的統(tǒng)一性與整體性，提高效率，節(jié)約成本，一次成優(yōu)。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；軌道交通；機(jī)電安裝；三維激光掃描；深化設(shè)計(jì)；精細(xì)化建模

近年來(lái)，隨著城市軌道交通基礎(chǔ)項(xiàng)目的加快建設(shè)，在滿(mǎn)足人們出行基本條件下，對(duì)地下空間利用率及整體觀(guān)感上提出了新要求。上海一批新建軌交項(xiàng)目采用工業(yè)裸頂風(fēng)的裝飾風(fēng)格，這也對(duì)機(jī)電管線(xiàn)安裝施工質(zhì)量和施工管理技術(shù)提出了更高的要求。因此，本文在傳統(tǒng)施工方法的基礎(chǔ)上引入BIM+技術(shù)，確保地鐵站內(nèi)裸頂效果下機(jī)電安裝工程順利實(shí)施。

1項(xiàng)目概況

上海軌道交通地鐵項(xiàng)目—撫順路站位于上海市楊浦區(qū)江浦路與中山北二路交叉口，為地下三層島式車(chē)站，設(shè)有2個(gè)出入口、1個(gè)消防出入口及2組風(fēng)亭。車(chē)站主體為三柱兩跨結(jié)構(gòu)形式，總建筑面積11,475m2，主體凈尺寸長(zhǎng)160m，標(biāo)準(zhǔn)段凈寬22m。其重難點(diǎn)分析有以下幾點(diǎn)：（1）建設(shè)單位主張工業(yè)裸裝，無(wú)吊頂，全站內(nèi)采用裝配式綜合支架，力求達(dá)到“安裝工程裝飾化”。（2）工期緊，專(zhuān)業(yè)施工單位眾多，存在繁多交叉作業(yè)，需對(duì)弱電、通信、信號(hào)、供配電等系統(tǒng)進(jìn)行總承包協(xié)調(diào)管理。（3）地鐵站內(nèi)建筑布局緊湊，結(jié)構(gòu)空間低，設(shè)備系統(tǒng)管線(xiàn)多，公區(qū)狹窄，材料運(yùn)輸路線(xiàn)不暢，物料堆放空間有限。

2三維激光掃描技術(shù)在軌道交通機(jī)電工程中的應(yīng)用

2.1技術(shù)比對(duì)與分析

進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)先對(duì)結(jié)構(gòu)主體進(jìn)行復(fù)核。施工準(zhǔn)備階段將傳統(tǒng)人工測(cè)量與三維激光掃描技術(shù)進(jìn)行對(duì)比（見(jiàn)表1）。相較于傳統(tǒng)二維平面圖紙的抽象表示，三維激光掃描可以直觀(guān)反映出被測(cè)物體的真實(shí)面目，將實(shí)物的立體信息轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能直接處理的數(shù)字模型，其采集結(jié)果能被多種軟件讀取，使實(shí)物數(shù)字化成為了可能[1]。

2.2三維激光掃描技術(shù)的應(yīng)用

三維激光掃描技術(shù)又稱(chēng)為實(shí)景復(fù)制技術(shù)，是利用激光測(cè)距原理輔以高清同軸相機(jī)，通過(guò)高速激光掃描目標(biāo)物體，大面積且高分辨率地記錄被測(cè)物體表面反射點(diǎn)的高精度三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)（精度可達(dá)毫米級(jí)）以及大量空間點(diǎn)位信息（反射率、色彩和紋理等信息）形成物體真實(shí)三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，是快速實(shí)現(xiàn)物體三維重現(xiàn)的一種全新的技術(shù)手段，也是測(cè)繪領(lǐng)域繼GPS技術(shù)之后的又一次技術(shù)革命。它的出現(xiàn)推動(dòng)了空間數(shù)據(jù)的采集方式向?qū)崟r(shí)、高精度、數(shù)字化和智能化的方向發(fā)展。三維激光掃描技的工作流程見(jiàn)圖1。2.2.1消防泵房?jī)?nèi)BIM+三維激光掃描技術(shù)的應(yīng)用因消防泵房結(jié)構(gòu)移交時(shí)間滯后，為確保消防驗(yàn)收節(jié)點(diǎn)、順利通車(chē)，機(jī)房?jī)?nèi)的安裝設(shè)計(jì)工作需前置，決定采用預(yù)制加工裝配式施工技術(shù)，摒棄以前粗放式施工，減少現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)間。最終本項(xiàng)目選擇采用FARO三維激光掃描系統(tǒng)，在施工前期對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行信息采集。（1）現(xiàn)場(chǎng)勘查規(guī)劃路徑。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行勘察分析，了解現(xiàn)場(chǎng)是否有遮擋物，減少掃描時(shí)產(chǎn)生的非必要數(shù)據(jù)。（2）設(shè)置參照點(diǎn)。粘貼標(biāo)靶記號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)標(biāo)靶紙，便于后期點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接時(shí)作為參照點(diǎn)。（3）儀器架設(shè)并設(shè)置。將儀器設(shè)立在大空間遮擋物少采集環(huán)境好的平坦平面。（4）點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集、處理及生成。測(cè)量完成后將多站點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)掃描數(shù)據(jù)，導(dǎo)入點(diǎn)云處理的軟件FAROScene中依次進(jìn)行點(diǎn)云去噪、點(diǎn)云拼接、點(diǎn)云修剪等數(shù)據(jù)處理工作，合成掃描整體的點(diǎn)云模型[3]。與傳統(tǒng)測(cè)量相比較精準(zhǔn)度提高了50倍，且僅花費(fèi)0.5天時(shí)間。（5）模型整合。深化后添加支吊架的機(jī)電模型、土建模型、結(jié)構(gòu)模型，將模型整合在一起。（6）點(diǎn)云模型與BIM模型比對(duì)。將處理過(guò)的點(diǎn)云模型鏈接入Revit軟件中，生成的表面三維數(shù)據(jù)即可配合BIM設(shè)計(jì)模型進(jìn)行比對(duì)，查找分析出BIM設(shè)計(jì)模型與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際是否存在偏差。（7）截面數(shù)據(jù)對(duì)比結(jié)果。在模型中進(jìn)行剖切，通過(guò)截面圖直觀(guān)看出實(shí)際結(jié)構(gòu)與模型結(jié)構(gòu)的偏差，根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)的高低起伏對(duì)機(jī)電方案進(jìn)行調(diào)整，用真實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)制加工設(shè)計(jì)，提高施工精度，確保一次成優(yōu)。2.2.2站內(nèi)長(zhǎng)通道區(qū)域BIM+三維激光掃描技術(shù)的應(yīng)用在地下負(fù)一層的站廳層，有著長(zhǎng)約200m的長(zhǎng)通道區(qū)域，走廊首尾之間結(jié)構(gòu)存在較大偏差，現(xiàn)場(chǎng)施工必將造成困擾，決定采用以三維激光掃描生成的結(jié)構(gòu)模型替換傳統(tǒng)Revit結(jié)構(gòu)模型的方案，來(lái)保證支吊架定位準(zhǔn)確、立桿長(zhǎng)度下料精準(zhǔn)，保證機(jī)電管線(xiàn)一次施工成優(yōu)（見(jiàn)圖2）。為FARO設(shè)備采集生成的點(diǎn)云模型與Revit設(shè)計(jì)模型嵌套合并一起后，輸出長(zhǎng)通道區(qū)域成果。經(jīng)過(guò)融合后模型截面圖（見(jiàn)圖3）比對(duì)后，分析每一副綜合支吊架與實(shí)際結(jié)構(gòu)面的距離，重新調(diào)整立桿長(zhǎng)度，做到數(shù)字化精準(zhǔn)建造，提高了一次安裝合格率。

2.3實(shí)施效果

運(yùn)用BIM+技術(shù)深化設(shè)計(jì)后，將安裝完成后的管線(xiàn)凈空高度提高了50cm；施工進(jìn)度提前了15天；避免了返工與拆改，直接經(jīng)濟(jì)成本約50萬(wàn)元；開(kāi)創(chuàng)了三維激光掃描+BIM模型的新應(yīng)用；逆向翻模、正向設(shè)計(jì)一次施工成優(yōu)。

3精細(xì)化建模在軌道交通機(jī)電工程中的應(yīng)用

3.1BIM實(shí)施方案制定

組建協(xié)同管理隊(duì)伍，參照國(guó)家、上海市BIM相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，制定項(xiàng)目BIM實(shí)施方案，統(tǒng)一建模細(xì)則，豐富精細(xì)化族庫(kù)，規(guī)范操作流程，建立成果驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，明確分工職責(zé)，以協(xié)同建模的形式短時(shí)間內(nèi)完成模型創(chuàng)建工作。以A平臺(tái)軟件應(yīng)用為主使用AutoCAD、Revit、Lumion、Navisworks、建模大師等軟件實(shí)現(xiàn)模型信息的無(wú)損傳遞。

3.2初步設(shè)計(jì)階段

建立全專(zhuān)業(yè)模型，解決圖紙的錯(cuò)、漏、碰、缺問(wèn)題。初步方案完成后，利用三維模型可視化優(yōu)勢(shì)，組織建設(shè)、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工多方進(jìn)行方案溝通，各抒己見(jiàn)，多種方案比對(duì)，從而直接推動(dòng)設(shè)計(jì)變更。（1）管線(xiàn)碰撞方案對(duì)比管線(xiàn)碰撞方案對(duì)比見(jiàn)圖4，發(fā)現(xiàn)大量管線(xiàn)需進(jìn)出走道兩側(cè)的設(shè)備房間。優(yōu)化前，風(fēng)管與槽盒碰撞，槽盒與水管碰撞。優(yōu)化后，風(fēng)管居上，槽盒居中，水管居下。槽盒水平之間預(yù)留400mm的檢修通道，便于施工和維護(hù)，整體采用裝配式綜合支架固定，整齊美觀(guān)。優(yōu)化前進(jìn)風(fēng)管尺寸2400mm×750mm，底部標(biāo)高1500mm，風(fēng)管高度過(guò)低，影響環(huán)控機(jī)房主通道上行人通行。優(yōu)化后進(jìn)風(fēng)管由一分為二，底部標(biāo)高提高500mm，通過(guò)可視化的方式，在滿(mǎn)足功能的要求下，解決了通行高度問(wèn)題。圖4管線(xiàn)碰撞方案對(duì)比圖5調(diào)整組合式空調(diào)機(jī)組的進(jìn)風(fēng)口接管方式對(duì)比

3.3深化設(shè)計(jì)階段

定期參加由建設(shè)單位組織的BIM協(xié)調(diào)會(huì)，完善模型內(nèi)細(xì)部處理，及時(shí)輸出成果，包含：預(yù)留洞口圖、各專(zhuān)業(yè)平面圖、機(jī)房二次深化后的全套施工圖、支架定位圖及支架大樣圖以及模型成果上傳至協(xié)同管理平臺(tái)，便于后期他人查閱。與項(xiàng)目部配合完成施工前的圖紙＋模型交底，圖紙移交流程簽字確認(rèn)。

3.4項(xiàng)目施工階段

針對(duì)建設(shè)單位申通地鐵的高標(biāo)準(zhǔn)、高要求，BIM三維可視化虛擬建造為后期施工安裝提供了技術(shù)支持和保障，BIM+智慧工地平臺(tái)，工人可在IPAD端、手機(jī)端、電腦端查看最新發(fā)布的模型與BIM直接導(dǎo)出的圖紙，給予項(xiàng)目技術(shù)、方案支撐，避免造成返工和材料浪費(fèi)，對(duì)于施工質(zhì)量管理起到了很大的作用。

4結(jié)語(yǔ)

借助BIM模型精細(xì)化手段，為本項(xiàng)目的施工落地提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，也為后續(xù)BIM創(chuàng)新研究奠定了基礎(chǔ)。

作者：史瑩瑩 陳根雷 單位：中建八局裝飾工程有限公司