BIM技術在深圳濱海大道交通綜合改造工程中的應用

2018年，我司與上海市隧道工程軌道交通設計研究院達成合作，承接深圳濱海大道（總部基地段）交通綜合改造工程，負責其中的設計全過程咨詢部分。目前該項目施工圖設計已經接近尾聲，贏得了上海市隧道工程軌道交通設計研究院的一致好評。

2020年，我們與中鐵四局達成合作，再次承接濱海大道項目，負責施工標項目BIM咨詢合作，目前正如火如荼的開展施工階段的BIM應用。



一、項目介紹

本項目位于深圳市超級總部基地南側，西接沙河西路立交改造工程，東至廣深高速公路，全長約5.95Km。其中總部基地段（沙河東路-深灣五路）為下沉改造段，主線隧道暗埋段長度1.56Km，兩側分別設置268m及235m敞開段；下沉隧道上部改造為上蓋綠地休閑空間。


項目總體線位布置圖

二、項目重難點

本項目在實施過程中，主要存在以下重難點：

（1）項目地理位置緊鄰海灣，現狀道路為填海改造形成，工程地質條件復雜，場地條件受限，寬大基坑施工風險高，市政管網錯綜復雜，施工組織設計難度大，施工周期緊迫等；

（2）項目涉及專業眾多，各專業間設計協調難度大，綜合管線碰撞問題突出；



（3）項目毗鄰深圳灣超級總部基地、紅樹林保護區及深圳灣公園，對下沉隧道上蓋公園景觀設計要求高。這些外部因素給項目精細化設計、施工管理帶來嚴峻挑戰。



（4）由于缺少相關規范，地下港灣式公交?？空就L及消防設計困難。

針對以上項目實施問題，項目采用BIM技術解決方案，搭建道路、隧道、地質、市政管線等模型，借助BIM可視化效果表現手段，對全線進行BIM三維設計，革新傳統設計表達手法，使設計、施工方案與工程實際完美結合。

三、BIM實施目標

1.BIM應用實施目標

1）優化設計方案

由于本工程北側為超級總部基地，南側有公園、紅樹林濕地，工程設計重難點多，開展各專業BIM模型創建，借助BIM可視化效果展示，輔助設計優化隧道和道路改造工程方案；



2）杜絕“錯漏碰缺”

本工程范圍內，市政管線總里程超過300公里，其中下沉隧道段有接近70公里管線，隧道側還存在兩處較大斷面排洪渠，管線工程極其復雜，開展機電管線碰撞檢查和管線綜合，有助于杜絕管線“錯漏碰缺”；

3）提高設計質量

BIM能夠給各專業設計人員提供協同工作環境，及時發現設計問題，有助于實現精細化設計，提高設計圖紙質量；

4）為施工BIM提供數據參考

設計階段BIM模型創建完成后，可有效傳遞至施工階段，為后續施工各項BIM應用提供基礎模型數據參考。


公交港灣

2.BIM應用實施范圍

項目全過程BIM模型創建內容，包括但不限于道路工程、隧道工程、智慧交通工程、景觀工程、前期工程、傾斜實景等，如下圖所示。



四、項目亮點

項目引入Bentley技術解決方案，開展全過程BIM協同設計、基于BIM+GIS的多源數據融合、勘察地質與地下管線自動建模、設計方案可視化呈現及交通疏解仿真等技術的探索與實踐。目前已獲得6項國內知名BIM大賽獎項。




基于BIM+GIS多源數據融合技術應用


三維地質模型可視化呈現


全景效果輕量化引擎應用


超圖GIS平臺應用


基于BIM+GIS的智慧建設管理平臺展示

五、設計階段BIM應用

在本項目策劃中，制定從方案設計、初步設計、施工圖設計的全過程BIM設計應用點，包括多專業協同三維設計、工程設計方案漫游、工程量復核等，旨在通過BIM技術應用，優化設計方案，提高設計質量。

1.多專業協同三維設計

在協同工作環境中，依據項目BIM應用實施策劃要求，搭建項目各專業BIM設計模型，如下圖所示，包括工程全線改造道路工程、隧道工程主體及其附屬的土建、機電、裝飾、地質、地下管線等，以及工程周邊市政管線、地面交通系統等BIM模型創建。


裝飾模型

2.設計方案可視化效果表現

在設計方案中，根據隧道不同設計方案要求，創建相應的隧道BIM模型，以三維可視化的形式展現方案的設計理念、思路和細節表現，輔助設計方、業主、政府相關部門協調溝通，便于進行設計方案比選和快速決策。通過可視化直觀方式，看出不同設計方案條件下的穗莞深城際站與港灣式?？空疽约爸苓叚h境之間的相對空間位置關系，如下圖所示，有助于設計人員改進設計方案，輔助業主進行方案決策。




穗莞深城際站設計方案可視化效果表現

3.工程設計方案漫游

以規劃的濱海大道改造道路、隧道BIM模型為基礎，結合無人機航拍的周邊環境模型、市政管線模型及地下建構筑物模型，直觀展示工程整體設計方案成果，進行仿真漫游，虛擬展示工程建成實景并判斷周邊環境的影響，尤其是線路與現狀路網及相關工程的關系，隧道匝道口位置、港灣式?？空九c周邊環境的關系等，在方案階段妥善處理與周邊建構筑物的關系，避免錯漏碰缺，輔助設計方案優化，如下圖所示。


工程設計方案漫游效果

4.碰撞檢查與三維管線綜合

在項目前期階段，模擬并優化管線搬遷和交通組織方案，利用模擬視頻清晰表達管線改遷方案、交通組織隨進度計劃變化的狀況，如下圖所示，反映各施工階段存在的重點難點，檢查并優化方案，輔助 重大節點工程籌劃。


管線碰撞檢查

5.工程量復核

根據設計清單工程量統計要求，采用BIM技術手段對工程土建、機電等工程量輔助統計，如下圖所示，核對設計統計量與BIM工程量，復核差異較大的項，提高工程算量的準確性。

6.道路現狀與改造方案對比

以傾斜數據與BIM模型為基礎，通過BIM可視化展示方式，開展道路現狀與改造方案對比，如下圖所示，分析改造道路與周邊環境相互關系，輔助設計方案決策。根據車輛流速、道路設計時速等參數信息，動態模擬道路交通擁堵狀況，優化道路線網設計。

7.景觀藝術方案動態呈現

基于前期方案建立的周邊地表、市政管線等模型，并根據景觀設計方案資料創建景觀綠化方案模型，整合各專業設計方案BIM模型，以三維可視化仿真形式展現隧道、道路關鍵節點景觀方案的設計理念、思路和細節表現，輔助設計單位、建設單位、政府等相關部門進行景觀綠化方案協調溝通，優化和穩定景觀綠化設計方案，如下圖所示。





8. 隧道裝修效果仿真

基于隧道BIM模型可快速完成多個裝修方案模型，如下圖所示，對方案進行可視化展示，體驗隧道建成后真實環境，有助于方案的優化和快速落地。



9.特殊天氣環境模擬

動態模擬隧道、道路在四季變化、晴雨天、白晝交替等特殊天氣狀況下的效果，輔助優化隧道景觀設計方案，如下圖所示。


春季隧道出入口景觀


夏季隧道出入口景觀


秋季隧道出入口景觀

10、 BIM+VR沉浸式體驗

基于設計模型，可生成多種VR場景，在本項目中，可對項目的周邊環境進行VR體驗，對隧道內部管線布置、隧道裝修方案進行VR體驗比選，如下圖所示，給項目業主、設計等其他相關方帶來沉浸式的體驗，為設計方案的表達、設計方案的比選以及方案決策提供了新方法。



六、施工階段BIM應用

1.施工場地規劃布置優化

合理進行場地布置，科學利用施工空間，直觀、實時顯示場地布置計劃和實際狀況，以便減少項目用地成本。應用BIM技術開展場地布置模型創建，如下圖所示，能更好的融合領導出具的規劃意見、技術部計算的空間需要、安全部提出的設施要求，再進行各種細節的深化設計。貫徹了“一模多用”的原則，各個專業的場地布置都在同一個模型上建立，可相互計算空間預留，確保場地布置的合理性、可執行性。



2.720°全景展示

建基于BIM模型，制作的項目全景瀏覽鏈接，可以通過分享鏈接在PC端直接打開、瀏覽項目模型，如下圖所示。

3.施工進度模擬

通過Navigator，按照已編制的施工計劃，使模型依據時間節點進行呈現，可實現施工過程可視化模擬，如下圖所示。目前建筑施工中進度計劃表達的傳統方法大多采用橫道圖和網絡圖計劃，2D表達并不直觀，尤其是當存在交叉作業面時，某些問題在前期未被發現，而在施工階段顯露出來，就會使施工陷入被動，借助BIM，對項目施工的關鍵節點進行方案模擬，重點關注總平布置、交通組織，流水穿插等，更直觀、更精確地發現并提前解決施工過程中可能遇到的問題，為不同施工方案提供了可視化的溝通、分析、決策平臺。



4.復雜施工節點深化及可視化交底

針對復雜施工節點，對傳統二維施工圖的理解全靠技術員發揮空間想象力，對于經驗豐富的工程師，尚且需要花費較多的精力去吃透圖紙。對缺乏工程經驗的技術人員而言，拿到設計圖紙進行施工時，勢必存在讀圖用時較長且難免有讀錯圖的情況發生，從而使得技術交底出現偏差，出現返工現象。運用BIM技術，將二維圖紙轉換成3D模型，不但方便技術員讀圖，也使技術交底變得簡單。提高技術員讀圖的效率和準確度，實現可視化技術交底，減少返工，如下圖所示。

復雜施工節點深化及可視化交底流程：

·創建復雜節點構件；

·制作復雜節點工序流程模擬動畫；

·完成節點深化及交底；

·按照建模深度來制作模擬動畫；



5.施工工藝模擬分析及技術交底

完成關鍵施工工藝、專項施工工序的展示，指導現場施工。施工方案、技術存在的很多問題往往都是在施工過程中發現，而后再加以改進，在此過程中會造成材料的浪費、工期拖延等造成成本增加的問題，利用BIM技術，可以提前在軟件中預演整個施工工序，如下圖所示，在模擬中發現問題，解決問題，并且改進技術，在最大程度上可以保證施工的順利進行。



6.傾斜攝影校對

利用航拍、傾斜攝影技術，記錄地面場地（包括接收及未接收的所有地面場地）的狀態，記錄現場數據，進度匯報，校核設計與現場的偏差，及時調整BIM模型，實現準確交付，如下圖所示。





7.一體化項目管控平臺

1）協同管理平臺主要功能包括：

資料管理、BIM5D管理、進度及計劃管理、安全質量管理、勞務管理、工經管理、工經臺賬、設計協同等主要功能，各指揮部需要結合項目當前情況選擇上線模塊。

2）BIM應用總體流程：

基于模型和構件編碼結合施工Project計劃構成4D模型進行進度、計劃、質量、安全管理，結合合同工程清單形成5D模型，進行工經管理，形成5D管理的流程。

3）功能介紹：

① 項目管理

通過地圖模式，可以查看到項目下各工區的分布位置，以及軌道類項目的建設路徑，如下圖所示。


施工看板模塊

② 項目看板

·項目數據看板，主要分為工區產值進度排名、形象進度、進度預警等，如下圖所示。

·工區產值進度排名：可選擇年份，根據工區順序或完成率排名顯示各工區完成；

·形象進度：匯總顯示整個項目的形象進度完成情況；

·進度預警：通過工期預警、產值預警對項目的完成進度進行預警；

·工區績效考核排名：聯合經理部定期對各工區進行考核，并記錄數據；

·安全監測：對接安全監測平臺，匯總顯示各工區的安全監測預警信息；

·產值進度比例：匯總各工點上報產值。


數據看板模塊

③ 項目監控

對接大華施工監控平臺，可實時查看監控錄像，如下圖所示。


監控錄像模塊

④ 計劃管理

總控計劃、施工計劃：通過任務的狀態監督工期完成情況，如下圖所示?？偪赜媱澮髮㈤_始施工到竣工的所有任務均排列出來，施工計劃要求將每一個任務精確到檢驗批，根據施工現場情況，定期更新。


計劃管理模塊

⑤ 移動APP

以工點數據匯總統計項目級展示項目進行整體全面數據，給決策做支撐，如下圖所示。


移動APP

工點級質量巡查、安全巡檢、進度核查、材料填報數據采集，如下圖所示。


質量巡查

⑥ 進度管控信息化平臺展示

進度計劃編制 BIM 應用需滿足項目具體需求和符合現場資源配置，還應根據項目每個階段的技術難點、合同具體需求編制不同的進度計劃。進度控制 BIM 應用過程中，需對實際進度的原始數據進行收集、整理、統計和分析，并將實際進度信息附加或關聯到進度管理模型。

在項目模型復核后，將dgn文件轉化為南方公司斯維爾平臺所需要的rvt格式模型，使用此格式上傳至平臺，使模型文件能完整無損的在斯維爾平臺上展示，以信息化平臺做支撐開展，如下圖所示，實時展示進度完成情況，從而達到進度動態管理的重要作用。


信息化平臺展示

七、項目總結

1.項目應用效益

·給水管線與噴淋管線碰撞25處；

·給排水管線與風管碰撞58處；

·市政雨水管線與市政電力管線碰撞32處；

·雨水管線與燃氣管線碰撞62處；

·雨水管線與隧道頂板碰撞53處；

·污水管線與隧道頂板碰撞37處；

·污水管線與電力、水、燃氣管線碰撞250處；

·全線累計解決管線碰撞問題517處，有效減少設計圖紙錯漏碰缺，合理優化設計方案。

2.項目經濟效益

優化設計

在設計階段及時優化設計圖紙，避免后期設計變更帶來的成本增加，減少溝通時間約10%，減少圖紙審核、變更約20%，降低成本數百萬元。

輔助施工

通過三維可視化BIM動態模擬和BIM可視化設計交底，減少線下設計交底會約10余次，配合施工20余次，節約工期約20天。

多方協同設計

打通了設計、施工過程中數據協同共享流程，有效減少項目各參與方溝通時間，提高協同設計效率。

信息平臺應用

·BIM+GIS智慧建設管理平臺

·聯合體項目一體化管控平臺

·超圖GIS平臺

數據資產積累

交付BIM設計模型、效果圖、仿真漫游等各類數據資產



3.項目管理價值

“業主主導+EPC”管理模式

“業主主導+EPC”的組織管理模式，可以充分發揮設計單位在BIM應用策劃、標準制定、過程管理、成果審核方面的專業優勢，同時也減少項目公司的管理壓力，提高效率，降低成本。

“總體策劃+統一標準”頂層設計

項目BIM工作實施前，制定BIM總體策劃，確定BIM應用目標、應用范圍、應用階段、應用點，并制定統一的應用標準、導則和制度，確保各參與方交付成果的一致性和互用性。

“模型設計+數據分析”BIM決策

在設計階段創建BIM模型，業主可以直接通過BIM模型的查看、分析數據，對設計、施工不同流程實時把控，做出相應的決策。

“交付審核+虛擬驗證”無縫銜接

業主、監理、EPC與BIM設計單位共同對道路、隧道、景觀等全專業BIM三維設計模型進行成果交付審核，確保BIM設計成果能夠準確、無縫傳遞到施工階段，為施工期提供數據保障。