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厦门地铁BIM技术创新与应用实践:机电系统施工模型及管路深化

时间:2023-10-14 理论教育 版权反馈
【摘要】:图4-22机电系统施工模型设备及系统供应商确定后,BIM咨询单位负责协调各设备及系统供应商按《设备BIM族库模型交付标准》提供细化模型,且应与供货设备一致的BIM族模型。图4-23水暖电等管路深化示意图应用目标:在施工前,采用BIM技术对管道密集区域进行综合排布设计,虚拟各种施工条件下的管线布设,并对预制连接件吊装模拟,提前发现施工现场存在的各种碰撞和冲突,有利于减少设计变更,提高施工现场的工作效率。

厦门地铁BIM技术创新与应用实践:机电系统施工模型及管路深化

1. 现场三维扫描

在现场,土建施工完成后,施工单位需在土建施工监理的认可下提交土建交付现场三维扫描点云模型,并由BIM咨询单位对三维扫描点云模型进行审核,确保点云模型的有效可用。BIM咨询单位整合点云模型与BIM模型,通过点云数据分析软件发现施工误差、孔洞遗漏、位置偏移等问题(图4-17),并将分析结果和问题报告提交业主、设计总体及机电施工单位,以提前针对这些问题开展对机电部分的施工调整,避免现场施工遇到突发状况而延后工期。

图4-17 某车站内部三维扫描点云模型及误差分析结果

如图4-18(a)所示,通过点云技术扫描发现现场的梁加腋相对图纸向下偏移,这将影响原有风管安装。如图4-18(b)所示,通过点云技术扫描发现实际预留孔洞与图纸存在偏差,且尺寸偏小,这将影响后续管线通过。

图4-18 某三维扫描结果发现问题案例

2. “三临”防护设计

机电施工前,根据施工图纸和现场的实际情况进行临时防护设计,包括临水、临电、临时防护及临时设备等,并通过漫游的方式检查临边防护设备布置的合理性,实现文明施工、可视化施工组织管理,如图4-19所示。施工单位基于BIM模型及现场情况完成临水、临电及临边防护“三临”建模,通过业主、监理及BIM咨询单位验收后施工,提高了施工现场安全文明标准化水平。

图4-19 施工临时设施模型

应用目标:通过临水、临电及临边防护BIM建模,对施工现场进行合理布局,提高文明施工水平,避免现场私拉乱接电线和临时设施频繁拆装等。

应用范围:利用BIM模型成果,对车站现场临水、临电、临边防护进行标准化设计(图4-20)。

图4-20 临水、临电及临边防护BIM模型与施工现场对比

3. 标准化工厂预制加工

BIM设计模型中安全防护设施、综合支吊架和风管等采用标准化设计,施工单位将设计模型中的风管以及桥架进行拆模,完成BIM模型深化设计。BIM模型深化设计中的标准化构件用于工厂的预制加工,达到“降低损耗,绿色环保”目的(图4-21)。

图4-21 工厂化预制加工模型及成品照片

4. 设备族库模型替换

在机电施工中和设备安装前,设备厂商提供产品的真实尺寸及信息的设备族库,由施工单位替换设计模型中的通用设备,完成线路和管线模型深化设计,如图4-22所示。

图4-22 机电系统施工模型

设备及系统供应商确定后,BIM咨询单位负责协调各设备及系统供应商按《设备BIM族库模型交付标准》提供细化模型,且应与供货设备一致的BIM族模型。在进行族库审查工作时,应确保设备BIM族库模型与实际产品的信息一致和标准化。此外,还应对通过审核的设备BIM族模型进行入库管理,分类整理到族库管理工具中,并编制配套族库的使用说明,便于施工承包商在施工阶段进行BIM施工深化。

BIM咨询单位对施工承包商的BIM施工深化模型开展审查工作时,重点需要检查设备BIM族库的施工信息录入是否完整和规范,并开展施工阶段的标准BIM族库维护、更新和整理工作,以不断满足各施工承包商对BIM技术应用的需求。

5. 水暖电等管路深化

机电施工前,基于现场扫描数据对模型调整后,对模型进行水暖电等管路深化、设备族库模型替换和综合支吊架深化,以达到优化设计和可视化施工的目的,如图4-23所示。

图4-23 水暖电等管路深化示意图

应用目标:在施工前,采用BIM技术对管道密集区域进行综合排布设计,虚拟各种施工条件下的管线布设,并对预制连接件吊装模拟,提前发现施工现场存在的各种碰撞和冲突,有利于减少设计变更,提高施工现场的工作效率

应用范围:

1) 管线碰撞检查优化

地铁工程管线种类多且各专业管线相互交叉,施工过程中很难完成紧密配合,相互协调。首先,利用BIM软件平台的碰撞检测功能,根据各专业管线发生冲突时的处理原则,即“有压管让无压管,小管线让大管线,施工容易的避让施工难度大的”等原则;其次,考虑管材厚度、管道坡度、较小间距以及安装操作与检修空间;最后,结合实际综合布置避让原则,完成结构与设备管线图纸之间的碰撞检查,加快各专业人员对图纸问题的解决效率。(www.xing528.com)

2) 管材及附件管控优化

(1) 设计优化:利用BIM技术对各类管材及附件等的路径与尺寸进行优化和管线综合平衡设计,减少部分管线的长度弯头数量,找出较短路径和较优尺寸,做预留孔洞或管线预埋。据统计,因节省材料需用量而降低成本可达项目总造价的3%以上,能够有效降低材料成本,进而实现降本增效目的。以暖通风管的钢板制作与安装为例,按常规的制作与安装方法,损耗量多数都会超过定额所规定的11%,通过应用BIM技术,可大大减少废料,项目损耗率不足4%。同时,优化施工工序与工艺,还可提高施工效率,减少返工。

(2) 采购数量优化:目前绝大多数施工项目管材及附件一般是根据投标清单数量,经简单审核审批后就进行采购,造成采购施工材料过剩。现场材料积压占用大量资金,导致工程成本增加;或者采购不足,等工待料,无法满足预定工期要求;甚至材料申报审核不严造成错误采购,造成大量资金损失。借助BIM模型审核施工材料,确保材料申报准确,可降低材料采购数量误差。结合施工程序及形象工程进度周密安排材料采购计划,不仅能确保工期与施工的连续性,而且能用好用活流动资金,降低库存,减少材料二次搬运。

(3) 下料优化:传统管材下料按照二维平面图核算,平面图与实际安装会有较大差别,导致计算结果不准确。下料偏大则会造成建设费用和能源浪费,下料偏小则会造成系统不能正常工作。应用BIM技术后,在绘制好的设备管线模型中,根据指令BIM软件自动完成复杂的计算工作,从而为管材参数的尺寸和选型提供正确依据。项目核算员、材料员、施工员等管理人员按施工规范要求,结合BIM三维模型向施工班组进行技术交底,并将BIM模型中用料意图灌输给班组。此外,用BIM三维图、CAD图纸或者表格下料单等书面形式做好用料交底,可防止班组“长料短用,整料零用”,做到物尽其用,减少浪费及边角料,把材料消耗降到较低限度。

(4) 领料优化:根据安装工程管材及附件特点,严格按照设计施工图及BIM设备管线模型,控制材料及使用数量,做到规格、型号、数量、参数完全准确。此外,施工员根据工程实际进度,还可方便地提取施工区段管材及附件用量。在下达施工任务书中,附上完成该项施工任务的限额领料单,作为材料员发料控制依据,实行对各班组限额发料,防止错发、多发、漏发等无计划用料,从源头上做到材料的“有的放矢”,减少施工班组对材料的浪费。

3) 人工与机械施工优化

根据管线施工工序、进度、成本、质量以及人力、机械、材料等施工信息,可实现建设项目施工阶段工程进度、人力、材料、设备、成本和场地布置动态集成管理及施工过程可视化模拟。按照施工过程可视化模拟结果,对各管线之间的工程施工逻辑关系等进行施工现场科学合理规划,减少二次搬运,杜绝现场返工,特别是室外管线施工反复开挖,室内管线施工反复搭拆架子等问题。

6. 综合支吊架厂商深化

机电施工前,支吊架厂商可利用BIM技术完成综合支吊架的加工深化设计,并对管线进行优化排布,指导管线安装开展,如图4-24所示。

图4-24 综合支吊架厂商深化示意图

(1) 应用目标:充分利用BIM模型,使综合支吊架的设计更加直观、准确,减少施工返工。

(2) 应用范围:支吊架厂商利用管线综合后的BIM模型完成车站综合支吊架深化设计。

7. 装修深化模型

装修施工前,装修施工的深化主要包括幕墙加工深化和墙地柱布板加工深化,使模型中装修元素的细节部分与现场实际情况相一致,如图4-25所示。

图4-25 装修施工深化示意图

(1) 应用目标:墙地顶装修板的排板和工厂预制化,实现精细化装修。

(2) 应用范围:基于施工图设计模型、设计文件和施工工艺工法创建精装修深化设计模型,完成节点深化设计,输出工程量清单、平面布置图、立面图、节点深化图和龙骨排布图等,可使模型中装修元素细节部分与现场实际相一致。

8. 可视化施工管理

机电施工过程中,将机电深化后的模型导入建设管理平台,在机电施工阶段对机电安装进行可视化的施工组织设计、进度协调以及施工调度。图4-26为厦门地铁2号线软件园站机电可视化施工管理,通过机电平台进行二次结构砌筑的施工作业单管理。

图4-26 可视化施工管理示意图

机电施工前,BIM咨询单位根据机电施工组织设计对施工过程进行Navisworks 4D模拟(图4-27),确定施工方案的合理性,对于发现的问题及时与施工单位沟通调整,优化施工组织安排。

图4-27 Navisworks施工组织计划模拟

9. BIM模型指导现场机电安装

机电施工过程中,由监理组织对机电设备安装状态与模型开展一致性核查。图4-28、图4-29分别为BIM模型指导现场机电、装修安装。

图4-28 BIM模型指导现场机电安装

图4-29 BIM模型指导现场装修安装

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