深圳平安金融中心大廈機(jī)電施工BIM應(yīng)用

1、深圳平安金融中心大廈機(jī)電施工BIM應(yīng)用圖1 在建的深圳平安金融中心大廈圖2 深圳平安金融中心大廈效果圖2009年8月29日，深圳平安金融中心大廈正式奠基。自此，中國(guó)在建第一高樓正式進(jìn)入公眾視野。2014年7月15日，平安金融中心項(xiàng)目主體高度達(dá)到448.3米，超越京基100大廈成為深圳第一高樓。深圳平安中心這一超級(jí)工程預(yù)計(jì)將于2016年正式竣工，屆時(shí)該項(xiàng)目將成為中國(guó)第一、世界第三高樓。深圳平安金融中心大廈位于深圳市福田商業(yè)中心區(qū)，由中國(guó)平安人壽保險(xiǎn)股份有限公司投資建設(shè)，平安國(guó)際金融中心建筑主體高度588米，塔頂高度660米，總建筑面積約46萬平方米，建成后將發(fā)展為國(guó)際一流、可持續(xù)發(fā)展的智慧型辦公

2、、商業(yè)、觀光等多功能一體化的城市綜合體。超級(jí)工程高難度施工挑戰(zhàn)作為國(guó)內(nèi)在建第一高樓，平安金融中心業(yè)主在項(xiàng)目前期即對(duì)工程建設(shè)提出了高目標(biāo)：工程質(zhì)量確保獲得國(guó)家優(yōu)質(zhì)工程獎(jiǎng)、魯班獎(jiǎng)、詹天佑獎(jiǎng)，并確保通過美國(guó)綠色建筑協(xié)會(huì)LEED金級(jí)認(rèn)證。平安金融中心項(xiàng)目是國(guó)內(nèi)真正意義上的第一個(gè)大型機(jī)電總承包工程，作為平安金融中心機(jī)電總承包方，中建三局負(fù)責(zé)統(tǒng)籌管理通風(fēng)空調(diào)、強(qiáng)弱電、變配電房、制冷站等多個(gè)機(jī)電專業(yè)系統(tǒng)。超高層項(xiàng)目機(jī)電安裝量大，綜合管線多，塔樓設(shè)備層多，垂直運(yùn)輸高度高，設(shè)備吊裝的風(fēng)險(xiǎn)控制難度大，過程中往往會(huì)面臨因施工錯(cuò)誤而造成的返工情況，延誤工期，降低效率。作為未來第一高樓，平安金融中心結(jié)構(gòu)空間復(fù)雜，機(jī)電系

3、統(tǒng)眾多，施工精度要求高，則面臨著更高難度的挑戰(zhàn)。這不僅為機(jī)電管線綜合設(shè)計(jì)與施工帶來了重大考驗(yàn)，也對(duì)機(jī)電總承包單位提出了高度要求。傳統(tǒng)機(jī)電安裝施工方法將面臨許多難以解決的問題：如現(xiàn)場(chǎng)施工誤差造成返工及設(shè)計(jì)變更；施工隊(duì)的傳統(tǒng)工作方法無法滿足精度與效率要求；傳統(tǒng)驗(yàn)收過程相對(duì)粗糙，信息檢查核準(zhǔn)不夠完善等。作為機(jī)電總承包單位將如何應(yīng)對(duì)以上難題，順利完成專業(yè)間協(xié)作，保障高難度機(jī)電施工順利進(jìn)行？圖3 項(xiàng)目模型三維視圖精益建造 HYPERLINK / t /2015/0115/_blank BIM技術(shù)保駕護(hù)航近年來，伴隨信息化發(fā)展浪潮， HYPERLINK / t /2015/0115/_blank BIM（

4、建筑信息模型）作為一項(xiàng)帶來行業(yè)革命的新技術(shù)，已成為推動(dòng)建設(shè)行業(yè)智慧發(fā)展，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新項(xiàng)目管理的重要工具。同時(shí)， HYPERLINK / t /2015/0115/_blank BIM技術(shù)也為提高施工效率、確保施工質(zhì)量帶來了新的突破點(diǎn)。據(jù)中建三局第二建設(shè)工程有限責(zé)任公司安裝公司平安金融中心項(xiàng)目總工程師唐鐵軍介紹，平安金融中心項(xiàng)目業(yè)主非常重視 HYPERLINK / t /2015/0115/_blank BIM技術(shù)在項(xiàng)目實(shí)施及后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)過程中的應(yīng)用，在招投標(biāo)階段即明確提出BIM應(yīng)用任務(wù)，這也為施工單位的BIM解決方案選擇、BIM應(yīng)用實(shí)施水平帶來考驗(yàn)。圖4 平安金融中心項(xiàng)目機(jī)電總工程師唐鐵軍“業(yè)主希

5、望我們交付的機(jī)電施工BIM模型能用于項(xiàng)目后期運(yùn)維管理，這對(duì)BIM應(yīng)用的深度提出了相當(dāng)高的要求。除了運(yùn)用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)常規(guī)的管線碰撞檢測(cè)、支吊架布置、管線復(fù)核、方案優(yōu)化等內(nèi)容，還需要將施工過程中建立的BIM模型不斷完善、精細(xì)化。我們要把機(jī)電管線設(shè)備的參數(shù)，零部件更換維修時(shí)間周期等信息全部輸入BIM模型，與智能樓宇管理系統(tǒng)相連接，從而形成基于BIM的運(yùn)維管理平臺(tái)，未來將簡(jiǎn)化后期機(jī)電系統(tǒng)的運(yùn)維操作難度，更便捷地去查找機(jī)電系統(tǒng)故障原因、鎖定零配件更換位置、快速找到系統(tǒng)維修方案?！盉IM放樣機(jī)器人將BIM技術(shù)引入現(xiàn)場(chǎng)施工“作為項(xiàng)目的最大挑戰(zhàn)之一，我們需要最短的時(shí)間內(nèi)，在每層樓2000多平方的空間里定位數(shù)

6、百個(gè)點(diǎn)，任何錯(cuò)誤和返工對(duì)于超高層建筑施工都是巨大的時(shí)間浪費(fèi)，我們必須把驗(yàn)證過的BIM模型帶到工地，并快速準(zhǔn)確地放樣！”中建三局機(jī)電BIM團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人表示。為保證機(jī)電施工BIM模型的信息精確度，提高施工效率，平安金融中心項(xiàng)目在機(jī)電綜合管線施工過程中創(chuàng)新引入天寶BIM放樣機(jī)器人，其應(yīng)用貫穿于深化設(shè)計(jì)、管線安裝施工、施工驗(yàn)收整個(gè)機(jī)電安裝施工生命周期。圖5 項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)宣傳展板一、放樣精確，銜接設(shè)計(jì)施工從BIM模型中獲取現(xiàn)場(chǎng)控制點(diǎn)坐標(biāo)和建筑物結(jié)構(gòu)點(diǎn)坐標(biāo)分量作為BIM模型復(fù)合對(duì)比依據(jù)，從BIM模型中創(chuàng)建放樣點(diǎn)。在機(jī)電和管道的設(shè)計(jì)完成協(xié)同并被批準(zhǔn)后，施工團(tuán)隊(duì)可通過TrimblePointCreator（

7、TPC)軟件進(jìn)行2D和3D現(xiàn)場(chǎng)放樣點(diǎn)的創(chuàng)建，從BIM模型中獲取現(xiàn)場(chǎng)控制點(diǎn)坐標(biāo)和建筑物結(jié)構(gòu)點(diǎn)坐標(biāo)分量作為BIM模型復(fù)核對(duì)比依據(jù)，從BIM模型中創(chuàng)建放樣點(diǎn)。施工團(tuán)隊(duì)進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)之后，所有的放樣點(diǎn)將導(dǎo)入TrimbleFieldLinkforMEP軟件中，開始使用BIM放樣機(jī)器人進(jìn)行樓層貫通點(diǎn)和掛鉤預(yù)埋件的放樣。BIM放樣機(jī)器人通過發(fā)射紅外激光自動(dòng)照準(zhǔn)現(xiàn)實(shí)點(diǎn)位，實(shí)現(xiàn)“所見點(diǎn)即所得”，從而將BIM模型精確的反應(yīng)到施工現(xiàn)場(chǎng)，加強(qiáng)深化設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)施工的聯(lián)系，保證施工精度，提高效率。圖6 施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用天寶BIM放樣機(jī)器人圖7 現(xiàn)場(chǎng)放樣“在標(biāo)準(zhǔn)層施工過程中，即使設(shè)計(jì)過程中已經(jīng)應(yīng)用BIM技術(shù)解決了很多碰撞問題，但由于專

8、業(yè)協(xié)調(diào)問題，現(xiàn)場(chǎng)仍然會(huì)遇到阻礙，面對(duì)這種情況，我們要盡可能保證模型信息的真實(shí)準(zhǔn)確度，從而盡可能的減少變更。相比傳統(tǒng)放樣方法，BIM放樣機(jī)器人范圍更廣，每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層都能實(shí)現(xiàn)300-500個(gè)點(diǎn)的精確放樣，并且所有點(diǎn)的精度都控制在3mm以內(nèi)，超越了傳統(tǒng)施工精度。同時(shí)，天寶BIM放樣機(jī)器人可操作性比較強(qiáng)，技術(shù)門檻比較低，人員投入也相對(duì)簡(jiǎn)單，單人一天即可完成300個(gè)放樣點(diǎn)的精確定位，效率達(dá)到傳統(tǒng)方法的6-7倍，精度更有保障?！敝薪ㄈ謾C(jī)電BIM團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人表示。圖8 施工現(xiàn)場(chǎng)放樣實(shí)測(cè)天寶BIM放樣機(jī)器人在現(xiàn)場(chǎng)使用過程中的成效顯而易見。根據(jù)平安金融中心塔樓標(biāo)準(zhǔn)層現(xiàn)場(chǎng)放樣過程統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層主要風(fēng)管放

9、樣及支吊架固定過程，傳統(tǒng)方法需要4名工人7個(gè)工作日完成，在BIM放樣機(jī)器人的配合下完成相同工作量，只需要2名工人3個(gè)工作日，每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層節(jié)省了22個(gè)標(biāo)準(zhǔn)工作日。此外,該方法同時(shí)減少了移動(dòng)平臺(tái)等機(jī)具占用的時(shí)間。中建三局機(jī)電BIM團(tuán)隊(duì)已經(jīng)順利完成了機(jī)電和管道BIM模型中超過四萬個(gè)點(diǎn)的放樣，包括套管點(diǎn)、嵌入點(diǎn)、層貫通點(diǎn)、排水通道點(diǎn)和掛鉤預(yù)埋件等。一位現(xiàn)場(chǎng)放樣工程師表示：“這臺(tái)放樣機(jī)器人已經(jīng)成為我工作中的得力助手，我很難想象再回到原來傳統(tǒng)的三角測(cè)量和拉鋼尺的作業(yè)方式了?！倍?、信息精準(zhǔn)，助力工廠預(yù)制平安金融中心的施工地點(diǎn)緊鄰深圳的CBD區(qū)域，施工現(xiàn)場(chǎng)周邊被建筑緊密包圍，無形中加大了項(xiàng)目施工的難度。在這樣

10、的施工條件下，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)選擇采用工廠化預(yù)制現(xiàn)場(chǎng)組合裝配的工作流程，以優(yōu)化施工流程，確保施工效率。技術(shù)人員采用BIM放樣機(jī)器人與BIM技術(shù)相結(jié)合進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)定位放樣，通過精確的三維模型信息完成施工深化設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)復(fù)核，繼而在電腦中預(yù)先制作出裝配圖紙，在工廠完成模型構(gòu)件預(yù)制，運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)直接安裝，實(shí)現(xiàn)工廠與現(xiàn)場(chǎng)的無縫拼接。這種創(chuàng)新工作流程簡(jiǎn)化了以往的施工工藝程序，人員投入簡(jiǎn)單，降低現(xiàn)場(chǎng)勞動(dòng)力成本，構(gòu)件組合拼裝更精準(zhǔn)，有效提高了工作效率?！坝辛藱C(jī)器人反饋的精確三維信息，運(yùn)用BIM模型指導(dǎo)構(gòu)件加工，尺寸非常精確，大大減少了現(xiàn)場(chǎng)人工作業(yè)所帶來的錯(cuò)誤與不便?！蹦壳?，平安金融中心項(xiàng)目機(jī)電設(shè)備多數(shù)構(gòu)件都實(shí)現(xiàn)了工廠加工，

11、現(xiàn)場(chǎng)組裝?！拔覀儸F(xiàn)在幾乎所有的構(gòu)件都是根據(jù)BIM模型下料，從工廠預(yù)制好，實(shí)際施工時(shí)我們只需要通過BIM放樣機(jī)器人自動(dòng)放樣，根據(jù)風(fēng)管分段安裝圖，利用機(jī)器人確定安裝位置，確保安裝成功率?！比?、突破精度，輔助施工驗(yàn)收在施工驗(yàn)收階段，應(yīng)用天寶BIM放樣機(jī)器人實(shí)測(cè)實(shí)量，采集現(xiàn)場(chǎng)施工成果三維信息，通過設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)的一系列簡(jiǎn)單對(duì)比分析來檢查管線、設(shè)備的安裝施工質(zhì)量。通過機(jī)器人輔助施工，既能夠確保管線和設(shè)備安裝的較高精度，也能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)施工成果更加全面細(xì)致的驗(yàn)收。以往通過傳統(tǒng)的施工驗(yàn)收方法驗(yàn)收精度為厘米級(jí)，而使用BIM放樣機(jī)器人輔助，驗(yàn)收精度可突破性地達(dá)到毫米級(jí)，更有利于提高施工驗(yàn)收的質(zhì)量。同時(shí)，BIM放

12、樣機(jī)器人可通過無線網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收情況實(shí)時(shí)傳遞到辦公室，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程驗(yàn)收，確保驗(yàn)收過程精確可靠。BIM放樣機(jī)器人在平安項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)了令人滿意的高精度、高效率?！肮艿捞坠艿募茉O(shè)如果出現(xiàn)任何精度問題，會(huì)導(dǎo)致一系列后續(xù)問題?！敝薪ㄈ謾C(jī)電BIM團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人說：“我們要求精度在12厘米之間，而實(shí)際精度已達(dá)到毫米級(jí)，大大高于我們的預(yù)期，天寶“把模型帶到工地”技術(shù)真正為我們解決了精度問題?！鼻熬罢雇麑?shí)現(xiàn)項(xiàng)目全生命周期管理 HYPERLINK / t /2015/0115/_blank 建筑信息模型中所包含的豐富數(shù)據(jù)信息將項(xiàng)目投入使用后的物業(yè)管理中發(fā)揮重要作用，作為平安金融中心機(jī)電施工總承包單位，中建三局也對(duì)此展開了積極探索。在建筑生命周期中，施工階段是承上啟下的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，BIM技術(shù)是實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目全生命周期管理的優(yōu)秀平臺(tái)和手段，施工階段中建三局基于BIM技術(shù)不斷開展深化研究，后期將為業(yè)主提供一套實(shí)用的運(yùn)維管理模型，從而為項(xiàng)目建成后的物業(yè)設(shè)施管理提供有效保障。天寶BIM放樣機(jī)器人的引入，將BIM設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)直接帶入工具，不僅為施工環(huán)節(jié)的精確實(shí)施提供保