機場土石方與地基處理工程中的BIM技術(shù)應(yīng)用研究

走馬湖水系綜合治理工程是鄂州花湖機場的先導(dǎo)項目，是設(shè)計施工總承包EPC項目。項目用地面積約528.7萬?m2，且湖泊區(qū)域面積約占全場面積的1/4~1/3，土石方填筑約3?000萬?m3，工程工期緊，工程量巨大。本項目施工內(nèi)容主要有圍堰、邊坡、清淤換填、強夯置換、排水板、碎石樁施工等，具有地質(zhì)條件復(fù)雜、施工難度大等特點。為解決上述問題，研究了BIM技術(shù)在設(shè)計階段與施工階段的應(yīng)用流程，構(gòu)建了BIM技術(shù)在深化設(shè)計、造價管理、質(zhì)量安全管理、施工進度管理等方面的應(yīng)用內(nèi)容，為今后相關(guān)工作的開展提供參考。1?BIM技術(shù)在設(shè)計階段與施工階段的應(yīng)用1.1?設(shè)計階段在機場土石方與地基處理工程設(shè)計階段，項目采用BIM技術(shù)對設(shè)計圖紙進行部分翻模、部分正向設(shè)計、部分輔助設(shè)計出圖，BIM技術(shù)主要用于場地分析、排水分析、路線分析、土石方填挖量計算、方案比選等。1.1.1?場地排水分析通過勘察數(shù)據(jù)，利用BIM+GIS技術(shù)進行場區(qū)內(nèi)排水分析、坡度分析、高程分析、填挖方分析等，輔助設(shè)計進行方案優(yōu)化。以排水分析為例，根據(jù)原地勢數(shù)據(jù)利用Civil3D軟件建立專項排水分析模型。模型體現(xiàn)坐標信息、地勢信息、流域信息、水位信息、坡向信息及流向信息，并結(jié)合原有排水管網(wǎng)，建立項目臨時圍堰工程模型。根據(jù)模型出具排水分析報告。報告體現(xiàn)排水分析模型圖像、排水分析結(jié)果，其中包括地勢分析、流域分析、坡向分析及江水位分析，以及對場地設(shè)計方案或工程設(shè)計方案的排水分析數(shù)據(jù)對比，輔助確定排水方案、圍堰方案等。根據(jù)原始場地三維模型，建立場地坡率分析圖。由于本場地地勢較平坦，根據(jù)CJJ83—2016《城鄉(xiāng)建設(shè)用地豎向規(guī)劃規(guī)范》，為滿足地面排水的規(guī)劃要求，地面自然排水坡度不宜小于0.3?%，故將本場地坡率總體分為3組，0~0.3?%為第一組；0.3?%~100?%為第二組；100?%以上的坡率為第三組，見表1。由表1可見，本場區(qū)坡率大于0.3?%的區(qū)域面積占整個場區(qū)的90.5?%。坡率小于0.3?%的區(qū)域在湖積區(qū)，屬于填方處理區(qū)域，因此整個場地的豎向高程滿足排水要求。表1?排水坡率分析表

1.1.2?土石方計算

通過BIM+GIS技術(shù)進行場區(qū)內(nèi)土石方計算，通過圖紙翻摸，審核圖紙工程量，對出現(xiàn)的工程量差進行調(diào)差，減少設(shè)計誤差，提高工程量的準確性，降低成本風(fēng)險。利用Civil?3D和Revit軟件進行工程量計算統(tǒng)計工作，根據(jù)原地面數(shù)據(jù)、設(shè)計面生成土石方挖填方實體，利用創(chuàng)建土方施工圖功能，可以生成土方施工網(wǎng)格圖，利用網(wǎng)格圖統(tǒng)計出每個網(wǎng)格的挖填方量。利用驗槽測量數(shù)據(jù)與清淤泥前測量數(shù)據(jù)，在Civil?3D中生成曲面，導(dǎo)出淤泥體圖紙，在revit軟件中利用淤泥體圖紙建立淤泥族，最后在revit生成淤泥模型，統(tǒng)計淤泥工程量等。1.1.3?圍堰路線設(shè)計根據(jù)勘察院提供的原始地質(zhì)模型，在Civil?3D軟件中進行圍堰、便道等設(shè)計優(yōu)化，以起到輔助設(shè)計出圖、降低成本、優(yōu)化設(shè)計的作用。施工現(xiàn)場對原地面進行復(fù)測，根據(jù)復(fù)測數(shù)據(jù)在Civil?3D建立原地面曲面模型，結(jié)合料源、地質(zhì)條件、天氣條件、業(yè)主要求、抽水要求、施工組織條件等現(xiàn)場施工條件，對設(shè)計路線進行重新設(shè)計。利用Civil?3D中的路線設(shè)計功能，將圍堰或者施工便道路線轉(zhuǎn)化為深化設(shè)計道路路線，通過Civil?3D部件編輯器創(chuàng)建各個路線斷面的橫縱斷面，自動生成圍堰曲面或者道路曲面，將圍堰或道路曲面與現(xiàn)場原始地形曲面進行放坡，生成實體如圖1所示。圖1?圍堰路線設(shè)計1.2?施工階段1.2.1?施工方案模擬利用BIM模型輔助完成工程施工方案，通過BIM模型，進行方案模擬及方案優(yōu)化，驗證施工方案的合理性；對各專業(yè)模型進行三維可視化交底，同時對施工重難點、安全風(fēng)險點、工序工法、工程量計算等內(nèi)容進行專項模擬分析，最終根據(jù)試驗段報告和BIM優(yōu)化分析，走馬湖水系綜合治理項目將部分區(qū)域強夯置換工藝換為排水板工藝。1.2.2?施工進度模擬為精細化控制施工進度，利用Fuzor和Navisworks軟件對走馬湖三工區(qū)湖區(qū)進行4D施工進度模擬，與實際進度進行對比和偏差分析，有助于快速展開進度偏差分析和采取糾偏措施，控制工期延誤的風(fēng)險。1.2.3?施工計量與成本核算通過Revit構(gòu)件明細表功能，對模型構(gòu)件進行構(gòu)件數(shù)量、體積等統(tǒng)計工作，通過Revit建模實現(xiàn)對盲溝、集水井、監(jiān)測、土石方等工程量進行快速核算。每月按照生產(chǎn)進度，建立施工模型，完善模型屬性信息、試驗資料信息。每月計量計價應(yīng)有對應(yīng)的模型量。每月收方模型應(yīng)與資料、數(shù)字化數(shù)據(jù)相對應(yīng)(圖2)。圖2?BIM計價模型通過BIM在施工階段的成本應(yīng)用，可大大提高建設(shè)方對已施工工程量的核算效率及準確性，為計量支付提供必要的決策依據(jù)，實現(xiàn)成本管理的精細化。針對地基處理工程，排水板、碎石樁、強夯置換樁數(shù)據(jù)巨大，項目應(yīng)用數(shù)字化施工技術(shù)，通過數(shù)字化施工平臺生成數(shù)據(jù)信息表，利用Dynamo軟件將施工數(shù)據(jù)自動生成BIM施工模型，實現(xiàn)數(shù)字化施工與BIM施工模型轉(zhuǎn)化，為計量計價奠定基礎(chǔ)，如圖3所示。圖3?排水板計量計價模型1.2.4?BIM5D協(xié)同管理基于BIM5D平臺，通過BIM技術(shù)的三維可視性化優(yōu)勢，為后期各工區(qū)BIM技術(shù)應(yīng)用提供基礎(chǔ)。通過BIM5D電腦PC端，將BIM模型導(dǎo)入平臺，在平臺中劃分流水段，上傳進度計劃，導(dǎo)入方案、標準，實現(xiàn)施工模擬、工藝庫關(guān)聯(lián)等功能。通過BIM5D手機移動端，對現(xiàn)場安全、質(zhì)量、生產(chǎn)進度現(xiàn)場進行把控，將施工影像資料上傳收集等。通過BIM5?D網(wǎng)頁端，實現(xiàn)公司、項目部領(lǐng)導(dǎo)遠程了解項目安全、質(zhì)量、生產(chǎn)進度、資料等完成情況。根據(jù)已經(jīng)審核過的進度計劃進行周計劃設(shè)置，監(jiān)督現(xiàn)場施工進度?；贐IM協(xié)同平臺有效提升了項目安全質(zhì)量隱患整改效率和整改水平，提高了項目進度管理及信息整合水平。在質(zhì)量、安全管理中，利用網(wǎng)頁端匯總的數(shù)據(jù)，可統(tǒng)計質(zhì)量安全管理過程中的各類問題。針對項目場區(qū)范圍大、車輛多、爆破等危險源較多，項目部采用BIM5D定點巡視功能，在場區(qū)危險源處張貼危險源二維碼，每天定點巡視，提高安全意識，加強項目安全管控。2?BIM技術(shù)應(yīng)用總結(jié)走馬湖綜合治理工程通過BIM技術(shù)在EPC項目中的綜合應(yīng)用，極大地加快了項目整體施工進度，提高了施工質(zhì)量和施工管理效率。在設(shè)計方面，將大大降低設(shè)計成本和管理成本，減少設(shè)計人員的工作強度，由傳統(tǒng)的二維審圖變?yōu)槿S模型立體審圖，優(yōu)化設(shè)計方案，對設(shè)計審圖方面工作效率提高50?%以上，縮短了設(shè)計優(yōu)化的時間，降低了設(shè)計成本；在施工管理方面，通過BIM5D平臺的協(xié)同管理，增強現(xiàn)場管理人員對現(xiàn)場安全、質(zhì)量、進度的把控，實現(xiàn)對現(xiàn)場情況的實時監(jiān)督指導(dǎo)；在工程計量方面，將極大地提高結(jié)算效率，大幅提高建設(shè)方對已施工工程量的核算效率及準確性，為計量支付提供必要的決策依據(jù)，實現(xiàn)成本管理的精細化。2.1?軟件應(yīng)用技術(shù)路線項目采用Civil3D對場地原始場地進行建模，通過設(shè)計完成面和原始地質(zhì)面形成實體模型，導(dǎo)出為族，以族的形式插入Revit中，通過在Revit建立項目，導(dǎo)出構(gòu)建明細表。地基處理工程通過Dynamo軟件，將施工數(shù)據(jù)自動生成Revit模型。通過revit轉(zhuǎn)換到BIM5D平臺中進行協(xié)同應(yīng)用管理的技術(shù)路線，并協(xié)助進行算量和分析。2.2?BIM5D平臺協(xié)同管理采用Lumion、Fuzor、Navisworks、BIm5D等軟件實現(xiàn)項目可視化、仿真性、協(xié)調(diào)性、優(yōu)化性等功能；基于BIM協(xié)同平臺的安全、質(zhì)量、進度、成本管理，有效地提升了項目安全質(zhì)量隱患整改效率和整改水平，強化了以日保周、以周保月、以月保年的進度管理體系，推動了項目進度管理反饋機制的改良，彌補了日常勞動力、機械、問題原因等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)統(tǒng)計不足的短板，提升了項目進度管理水平及信息整合水平。2.3?基于BIM技術(shù)三維可視化對復(fù)雜節(jié)點、施工工藝、施工節(jié)點等進行施工模擬、三維技術(shù)交底、行走漫游、碰撞檢查等，有效提高了項目技術(shù)管理水平，對項目圖紙會審、方案編制、技術(shù)交底、技術(shù)交流等技術(shù)管理行為起到了良好的輔助作用。3?結(jié)束語項目自開工以來，積極努力推行，應(yīng)用各種信息化管理平臺及軟件。各個信息管理平臺的聯(lián)合應(yīng)用，實現(xiàn)了施工管控、施工計量、資料同步一體化，做到施工現(xiàn)場可視化、虛擬化的協(xié)同管理，實現(xiàn)施工進度、安全質(zhì)量、成本全過程的信息化管理。項目BIM技術(shù)的應(yīng)用做到施工