地下綜合管廊工程BIM技術應用管理方案

BIM建筑信息模型概述BIM技術的原理在設計的全過程中，原始的構思是三維概念，設計實施的結果也是三維實體。在傳統(tǒng)的設計中，由于技術手段的限制，我們不得不選擇二維的圖形和文字表達作為兩者之間的信息傳遞。為了做到這一點，我們制定了工程圖表達標準，設計師用大量時間訓練，是為了忘記人類的三維描述習慣，建立二維投影的表述規(guī)則，并在設計過程中進一步強化這些表述技術。對于人的思維習慣，這是一個不合理的過程，也是設計建造過程中低級錯誤難以消除的原因?，F代信息化技術和三維設計技術的發(fā)展，使得回歸符合思維習慣三維的設計成為可能。有數據表明，過去40年中，由于信息技術的發(fā)展，美國的大多數行業(yè)生產效率（非農業(yè)行業(yè)）幾乎翻了一倍，但是，工程建設行業(yè)的生產效率實際還略有下降。其實這是一個全球性的問題，更多直觀的數據表明這種低效率在工程建設行業(yè)發(fā)達的國家都有體現。當然，造成這種局面是工程建設行業(yè)的行業(yè)特性決定的，這就是造成工程建設行業(yè)的低效率的四個主要方面：割裂的行業(yè)結構：工程建設行業(yè)有許多規(guī)模小、專業(yè)化、關聯的參與者，幾乎沒有縱向的集成。在這種情況下建立的工程建設行業(yè)信息交流機制和規(guī)范，已經過時而障礙生產的發(fā)展。（要求信息交流機制和規(guī)范的改變－基于三維模型的交流可以極大提升交流的效率）信息流失多年以來，行業(yè)內參與者均采用紙質介質交換信息，但是紙質介質不能承載更多的數字信息，而這些信息在已經數字化設計中產生。（要求信息傳遞方式的改變）信息傳遞失誤二維圖紙抽象出的項目表達信息的不夠明確是固有的，可以從多方面進行解釋，很容易產生誤解和錯誤。（三維設計可以充分改進這種現狀）注重成本而不是價值過去更多關注最初的建設成本而不是創(chuàng)造出的價值。（需要更多和更方便的方案比對優(yōu)化，同時使全工程建設生命周期的成本降低－三維設計模式）以上數據從行業(yè)對比和行業(yè)特性分析中，可以找到提升工程建設行業(yè)生產效率的一個方向。現代信息技術的發(fā)展使得解決上述問題成為可能。而解決整個工程建設行業(yè)低效率的主要方案是把設計－施工－管理過程集成在一起。美國斯坦福大學設施集成工程中心把此定義為實現多專業(yè)的“POP”模型，包括：產品（Product）－建筑物、結構、管道、生產線組織（Organization）－設計、施工、管理隊伍過程（Process）－用于建造設施的工作過程由此發(fā)展出到目前工程建設行業(yè)廣泛接受的BLM（建設工程全生命周期管理）和BIM/CIM（基于三維信息模型的設計）方法,它使全球業(yè)界專家對如何將技術應用于設計、施工和管理的思維方式發(fā)生了變化。Autodesk的BLM系統(tǒng)可幫助對組織和過程構建模型，同時與BIM/CIM結合可支持POP方法中所設想到的項目的所有方面。BLM和BIM/CIM為全球工程建設行業(yè)帶來生產力和生產效率已得到廣泛認同。BLM的核心是BIM/CIM。BIM/CIM是業(yè)界于2002年推出的一種用于建設工程設計、施工和管理的創(chuàng)新方法。其核心是通過三維設計獲得工程信息模型和幾乎所有與設計相關的設計數據，可以持續(xù)即時地提供項目設計范圍、進度以及成本信息，這些信息完整可靠，質量高并且完全協調。通過工程信息模型可以使得：1）交付速度加快（節(jié)省時間）2）協調性加強（減少錯誤）3）成本降低（節(jié)省資金）4）生產效率提高5）工作質量上升6）收益和商業(yè)機會增多7）溝通時間減少在建設工程生命周期三個主要階段（即設計、施工和管理）的每個階段中，建設工程信息模型均允許訪問以下完整的關鍵信息：1）設計階段—設計、進度以及預算信息2）施工階段—質量、進度以及成本信息3）管理階段—性能、使用情況以及財務信息以參數化三維模型為基礎的BIM方法的價值使用BIM（三維信息模型）方法可以使規(guī)劃、設計（初步設計、技術設計、施工圖）、競標、建造、經營、管理各個環(huán)節(jié)信息連貫一致，包括設計與幾何圖形、成本、進度信息等。該方法以參數化三維模型為核心，原理是盡可能將建設工程過程中的修改提前到項目前期（施工以前），同時使建設全過程（方案、設計、建造、營運）的信息保持一致。具體將內容包括：BIM涵蓋了全面的信息可以有效的訪問有關設計與幾何圖形、成本、進度信息，所有這些關鍵信息均可立即獲得，從而可以更快更有效地制定項目相關決策。BIM降低設計和文檔的工作量和錯誤允許項目團隊在設計或文檔編制過程中隨時對項目做出更改，三維工程模型能自動關聯協調二維圖紙的不當表達和疏漏，省去了繁重、低價值的反復協調與人工檢查工作，提高檢查質量。這使項目團隊可將更多時間投入項目關鍵問題。BIM更加方便修改和減少修改錯誤BIM模型只要對項目做出更改，由此產生的所有結果都會在整個項目中自動協調。創(chuàng)建關鍵項目交付件（例如可視化文檔和管理機構審批文檔）更加省時省力，因此可以更快更好地交付工作，信息模型提供的自動協調更改功能可以消除協調錯誤,提高工作整體質量。BIM為施工階段提供更多信息，提高效率、節(jié)約成本、更易溝通可以同步提供有關建筑質量、進度以及成本的信息。施工人員可以促進建筑的量化，以進行評估和工程估價，并生成最新評估與施工規(guī)劃。計劃產出結果或實際產出結果易于分析和理解，并且施工人員可以迅速為業(yè)主制定展示場地使用情況或更新調整情況的規(guī)劃，從而和業(yè)主進行溝通，將施工過程對業(yè)主的運營和人員的影響降到最低。還能提高文檔質量，改善施工規(guī)劃，從而節(jié)省施工中在過程與管理問題上投入的時間與資金。最終結果就是，保障施工的順利完成，提高工程質量，能將業(yè)主更多的施工資金投入到建筑，而非行政和管理中。BIM在工程建設生命周期的管理階段的價值BIM可同步提供有關建筑、設備使用情況或性能已用時間以及財務方面的信息。工程建設模型可提供數字更新記錄，并改善搬遷規(guī)劃與管理，以及重要財務數據。這些全面的信息可以提高建筑運營過程中的收益與成本管理水平。同時還將用于例如搬遷管理、環(huán)境分析、能量分析、數字綜合成本估算以及更新階段規(guī)劃。BIM技術概述工程投資是一個典型的具備高投資與高風險要素的資本集中的過程，一個質量不佳的建筑工程不僅造成投資成本的增加，還將嚴重影響運營生產，工期的延誤也將帶來巨大的損失。不幸的是，基于當前設計的不嚴謹、勞動密集的技術環(huán)境下，建筑工程總是伴隨著不可避免的錯誤、延期交付和超預算。貫穿于規(guī)劃、設計與建造過程中的建筑信息模型（BIM）技術呈現出巨大的機會，改善上述因為不完備的建造文檔、設計變更或不準確的設計圖紙而造成的每一個項目交付的延誤及投資成本的增加。BIM不僅使得團隊在實物建造完成前預先體驗工程，更產生一個職能的數據庫，提供貫穿于建筑物整個生命周期中的支持。BIM的優(yōu)勢主要體現在以下幾個方面：實施：在建造之前獲得對項目完整的理解。在BIM的投資將改善數據的重復利用及改進在曠日持久的過程中才可能發(fā)現的正確的設計方案，使得按時在預算內交付。借助卓越的發(fā)現與搜索工具，實行高效快速的設計交流審查，是確保項目實施速度的保障。這個加速交流審核的過程需要包括項目設計之外，延伸的合作團隊，以進一步改善設計方案的品質。溝通：創(chuàng)建一個每個人都可以非常容易觀察、探究和理解的3D模型。BIM使得團隊合作更為有效，這是因為與設計師溝通其設計意圖更為便捷，更方便與承包、分包團隊及他們的供應商、合作伙伴、客戶討論、審核，減少交流時間，提高大家對項目理解的共識從而使項目更好更快得完成。檢查：在建造前，發(fā)現并解決設計方案中潛在的不合理預算投入和設計過程中的疏漏。在一個典型的項目中，在BIM數據模型環(huán)境中檢查干涉，將設計錯誤在成為現實問題之前發(fā)現并鎖定，可以依據信息，實質地排除，這將節(jié)省總投資的2-3%或更多。模擬：因在建造已經把整個施工模擬出來，真正施工過程中一切均在計劃之中。BIM對任何人而言，消除了不可預見的錯誤，有效管理了他們的責任。BIM可以很容易模擬真實施工過程。項目模型成為連接時間、費用和任何數據信息的網絡數字信息中心，這給出了一個項目的全貌。保證工程按計劃順利實施和按時交付。BIM在施工階段的應用價值分析作為建設項目生命周期中至關重要的施工階段，BIM的運用將為施工企業(yè)的生產帶來深遠的影響。減少返工，降低成本、增加效率，低碳施工BIM在施工階段為施工企業(yè)帶來幾個方面的影響：設計效果可視化在利用專業(yè)軟件為工程建立了三維信息模型后，我們會得到項目建成后的效果作為虛擬的建筑，因此BIM為我們展現了二維圖紙所不能給予的視覺效果和認知角度，同時它為有效控制施工安排，減少返工，控制成本，創(chuàng)造綠色環(huán)保以及低碳施工等方面提供了有力的支持。模型效果檢驗以往做設計盡管考慮得比較周到，但是還有一些地方有遺漏。不同專業(yè)、不同系統(tǒng)之間的錯漏缺將嚴重影響到施工設計和成本。一般情況下，施工設計人員會對施工前進行管線設計并解決大量的管線碰撞問題。二維圖紙往往不能全面反映個體、各專業(yè)、各系統(tǒng)之間碰撞的可能；同時由于二維設計的離散行為的不可預見性，也將使設計人員疏漏掉一些管線碰撞的問題，因此我們可以在管線綜合平衡設計時，利用BIM的可視化功能進行管線的碰撞檢測，將碰撞點盡早地反饋給設計人員，為實際解決問題提供信息參考，在第一時間盡量減少現場的管線碰撞和返工現象，以最實際的方式體現降本增效，踐行低碳施工的理念。現在出深化設計施工圖的時候，我們通常是在模型檢驗通過以后，才用模型導出來施工圖，這樣，各方面的施工就不會再有碰撞的問題。4D施工模擬、施工監(jiān)控以往我們做四維施工的模擬是用3DMAX來做，做完后并沒有起到實際指導施工的作用?，F在用BIM模型，它可以多次使用，我們可以利用模型來做預制加工，提高工作效率，也方便日后業(yè)主的維修維護，從而起到數據信息共享的作用。將BIM模型與建筑信息相結合，即可實現四維模擬。通過它不僅可以直觀地體現施工的界面、順序，從而使總承包與各專業(yè)施工之間的施工協調變得清晰明了；而且通過四維施工模擬與施工組織方案的結合，能夠使設備材料進場，勞動力配置，機械排版等各項工作的安排變得最為有效、經濟。設備吊裝方案及一些重要的施工步驟，現在都可以用四維模擬的方式很明確地向業(yè)主、審批方展示出來。在施工質量與進度控制方面，BIM也可以發(fā)揮巨大作用，在施工過程中，還可將BIM與數碼設備相結合，實現數字化的監(jiān)控模式，更有效地管理施工現場，監(jiān)控施工質量，這種模式使現場管理人員不用花費大量的時間進行現場的巡視監(jiān)控，而是騰出更多的精力用于對現場實際情況的提前預控和對重要部位、關鍵產品的嚴格把關等準備工作。這不僅提高了工作效率，減少了管理人員數量，還可以幫助管理人員盡早發(fā)現并防止質量問題的發(fā)生。同時，工程項目的遠程管理成為可能，項目各參與方的負責人都能在第一時間了解現場的實際情況。數據共享，協調管理BIM技術的運用可以提高施工預算的準確性，對預制加工提供支持，有效地提高設備參數的準確性和施工協調管理水平。充分利用BIM的共享平臺，可以真正實現信息互動和高效管理。第一，BIM模型被譽為參數化的模型，提高了施工預算的準確性。在建模的同時，各類的構建就被賦予了尺寸、型號、材料等約束參數。由于BIM是經過可視化設計的環(huán)境反復驗證和修改的成果，所以由此導出的材料設備數據有很高的可信度，應用BIM模型導出的數據可以直接應用到工程預算中，為造價控制、施工決算提供了有力的依據。以往，施工決算都是拿著圖紙測量，現在有了BIM模型以后，數據完全自動生成，做決算、預算的準確性大大提高了。各施工單位會將大量的構件，如門窗、鋼結構、機電管道等進行工廠化預制后再到現場進行安裝，運用BIM導出的數據可以極大程度地減少預制架構的現場測繪工作量，同時有效提高了構件預制加工的準確性和速度，使原本粗放性、分散性的施工模式變?yōu)榧苫?、模塊化的現場施工模式，從而很好地解決了現場加工場地狹小、垂直運輸困難、加工質量難以控制等等問題，為提高工作效率、降低工作成本起到了關鍵作用。以往做預制加工都是在現場測繪，所以準確性很有問題?，F在根據正確的已檢驗好的模型來做預制加工，并利用軟件繪制預制加工圖，把每個管段都進行物流編號，進行后廠加工，是一個很好的解決方案。第二，BIM可以有效地提高設備參數復核的準確性。在機電安裝過程中，由于管線綜合平衡設計，以及精裝修時會將部分管線的行進路線進行調整，由此增加或減少了部分管線的彎頭數量，這就會對原有的系統(tǒng)復核產生影響。通過BIM模型的準確信息，對系統(tǒng)進行復核計算，就可以得到更為精確的系統(tǒng)數據，從而為設備參數的選型提供有力的依據。第三，BIM使施工協調管理更為便捷。信息數據共享、四維施工模擬、施工遠程的監(jiān)控，BIM在項目各參與者之間建立了信息交流平臺，尤其是結構復雜、系統(tǒng)龐大，功能眾多的建筑項目，各施工單位之間的協調管理顯得尤為重要。有了BIM這樣一個信息交流的平臺，可以使業(yè)主、設計院、顧問公司、施工總承包、專業(yè)分包、材料供應商等眾多單位在同一個平臺上實現數據共享，使溝通更為便捷、協作更為緊密、管理更為有效。利用BIM這一先進的信息創(chuàng)建、管理和共享技術，設計、采購、施工管理等各個團隊的表達溝通、討論、決策會更加便捷；項目的所有成員從早期就開始進行持續(xù)協作，各方不局限于關心自己的本職工作，而是都能因為項目的成功而獲得更高的利益，創(chuàng)造更大的利潤，從而達到技術和經濟指標雙贏的狀態(tài)。據Autodesk公司的統(tǒng)計，利用BIM技術可改善項目產出和團隊合作79%，三維可視化更便于溝通，提高企業(yè)競爭力66%，減少50%～0%的信息請求，縮短5%～10%的施工周期，減少20%～25%的各專業(yè)協調時間。BIM的工程管理模式是工程模式，是創(chuàng)建信息、管理信息、共享信息的數字化方式，是建設行業(yè)數字化管理的發(fā)展趨勢，它對于整個建筑行業(yè)來說，必將產生更加深遠的影響！鄭州市中心城區(qū)地下綜合管廊惠濟花園口鎮(zhèn)項目BIM應用方案鄭州市中心城區(qū)地下綜合管廊惠濟花園口鎮(zhèn)項目對的BIM各項指標要求，項目部針對性地做出如下應用方案：加強項目設計與施工的協調在得到設計單位提供的BIM模型之后，我們將利用三維BIM模型結合二維CAD圖紙，對整個項目進行綜合會審。通過對BIM模型的任意剖切、透視、漫游等操作，直觀、高效的完成對整個項目的理解。在現有設計模型基礎之上增加施工措施內容，通過綜合圖紙會審，驗證施工方法的可行性；通過對鋼構節(jié)點及裝飾等內容的深化設計，提供加工詳圖及節(jié)點應力應變分析，保證設計意圖的實現。減少施工現場碰撞檢查BIM設計模型已經對各專業(yè)之間進行了碰撞檢查、管線綜合等操作，我們將再進一步進行檢查，一方面是檢查可能疏漏的碰撞，另一方面主要是考慮施工現場的因素對模型進行檢查調整。例如，因為機電空間等要求，可能需要改變重新調整管線的位置等，并將調整更新到BIM模型。以及我們還可以根據施工進度及場地的安排，對項目局部進行基于時間的碰撞檢查。優(yōu)化施工進度計劃及流程利用經過深化設計的BIM模型，再結合我們針對鄭州市中心城區(qū)地下綜合管廊惠濟花園口鎮(zhèn)項目制定的施工組織、施工進度計劃等，對整體項目進行4D施工模擬，及局部施工工藝模擬，通過生動形象的動畫來探討施工的合理性，并對不合理的地方及時做出優(yōu)化調整方案，這相當于在項目實際建造之前，對整體施工過程進行了一次彩排，同時也讓項目相關人員直觀地了解了項目的