裝配式地鐵站BIM設計施工一體化應用

裝配式地鐵站BIM設計、施工一體化應用創(chuàng)新創(chuàng)效數字信息前言在國家大力提倡綠色施工、節(jié)能環(huán)保和裝配化施工的大環(huán)境下，預制裝配化施工將是建筑領域發(fā)展必然趨勢，預制裝配化的程度越高也代表技術水平也越高。目前房建版塊裝配式施工在國內各大一線城市均有發(fā)展，但地下工程采用裝配式施工的非常少。廣州地鐵為積極推進地下裝配式發(fā)展，為地下裝配式開辟的新領域，特以廣州地鐵十一號線上涌公園站為研究對象，研究裝配式在南方軟土、富水地層中地下車站施工技術，本項目預制裝配式施工方案在國內暫無先例，也是華南地區(qū)首個地下裝配式地鐵車站，同時也是中國中鐵內部第一個采用裝配式施工的地下車站。主要特點有單一墻施工，即圍護結構、主體結構側墻兩墻合一，其施工質量要求、精度控制水平要求高；中板、頂板、內部結構采用預制拼裝工藝，對結構施工精度、拼裝精度控制水平要求高；節(jié)點連接工藝創(chuàng)新；細部防水形式變化等特點。我們借助BIM信息化手段輔助項目施工及管理，主要對單一墻施工質量控制、裝配式施工組織、工藝、預制構件制作、拼裝、細部防水等未知的工藝進行模擬和探索研究，為下一步地鐵裝配式推廣施工提供實踐資料。目錄CONTENTS關于我們BIM智慧應用BIM云平臺應用BIM創(chuàng)新創(chuàng)效BIM持續(xù)發(fā)展規(guī)劃01020304054關于我們01企業(yè)簡介中鐵廣州工程局集團深圳工程有限公司于2011年2月在深圳成立，隸屬于中鐵廣州工程局集團有限公司,是世界企業(yè)和世界品牌雙500強一中國中鐵股份有限公司旗下的全資三級子公司。公司注冊資本5.01億元,是一家擁有建筑工程施工總承包壹級、橋梁工程專業(yè)承包壹級、建筑裝修裝飾工程專業(yè)承包壹級、建筑機電安裝工程專業(yè)承包壹級等資質的綜合建筑企業(yè)。公司現有員工1200余名,其中高級技術職稱人員300余名,中級技術職稱人員400余名。擁有各類大型機械設備300余臺(套)，公司年承攬工程任務140億元以上,年生產能力70億元以上。企業(yè)簡介6公司獲評“全國優(yōu)秀施工企業(yè)”、深圳市2020年建筑業(yè)穩(wěn)增長最高獎勵,曾榮獲魯班獎3項、國家優(yōu)質工程獎5項、中國鋼結構金獎1項、國家AAA級安標工地4項、國家發(fā)明專利6項、國家實用新型專利10項、國家級工法2項、國家級QC成果5項、科技進步獎4項，其他省部級和市局級各類獎項100多項。企業(yè)榮譽3項魯班獎1項

中國鋼

結構金獎4項

國家級

安標工地5項

國家優(yōu)

質工程獎10項

國家實用

新型專利36項

省部級QC成果16項

省部級

安標工地5項

國家級QC成果6項

國家

發(fā)明專利2項

國家級

工法4項

省部級

科技獎15項

省部級

優(yōu)質工程獎116項

地市級

獎項項目概況

上涌公園站位于海珠區(qū)廣州大道與新滘路交叉口西北側，為地下三層島式車站，車站長221.7m，寬22.3m~26.2m，深24.48m~

25.27m。圍護結構采用1.2m厚連續(xù)墻+豎向3道（局部4道）內支撐方案，其中第一、二、三道采用鋼筋混凝土支撐，局部第四道支撐采用鋼管支撐，基坑采用明挖施工，主體結構為裝配式。項目概況項目概況

采用單一墻裝配式結構，及地下連續(xù)墻兼做永久結構側墻，主體階段無需施工側墻，有利于提高工效。

傳統(tǒng)冠梁、腰梁、混凝土支撐等支撐體系在主體結構完成均需拆除，而本裝配式方案中支撐體系均做永久結構，減少拆除，綠色、環(huán)保。

中板預制、頂板預制+現澆形式，減少模板支架體系環(huán)節(jié)，節(jié)省大量模板，同時減少現場勞動力使用。橫斷面連續(xù)墻兼做側墻連續(xù)墻+側墻永久梁現澆板裝配式地鐵站特點裝配式構件預制階段裝配式構件安裝階段裝配式構件成品保護裝配式車站防水因后續(xù)專業(yè)需要，連續(xù)墻鋼筋籠中、預制件中、部分現澆結構中需要埋設大量的預埋件，埋設質量、精度等要求高，否則造成后續(xù)專業(yè)無法施工。支撐、板、內部結構采用預制拼裝工藝，構件節(jié)點連接工藝，目前國內地下工程拼裝、連接案例很少，如何精準吊裝到位，如何確保安裝精度、連接質量，保證其功能性需求，既是重點，也是難點。結構縱、橫梁（混凝土支撐、系粱、腰梁）隨基坑開挖同步施工，開挖過程需考慮機械設備對縱、橫梁碰撞，造成梁面、棱角損傷，后期難以修補。因本裝配式車站位于地下水豐富地層，結構防水以自防水為主，外防水為輔的綜合性防水，因此防水處理為本工程重點中的重點。項目概況9裝配式地鐵站施工重難點BIM應用標準及制度規(guī)范建設10BIM建模編碼標準BIM數據交付標準BIM技術實施管理辦法BIM應用協(xié)同管理標準11BIM組織架構項目BIM組織建設12分組團隊角色職務姓名工作職責管理組組長項目經理任濤總協(xié)調BIM辦公室負責人項目總工張琦1、負責BIM應用的管理、協(xié)調、統(tǒng)籌、審批、資源調配；2、監(jiān)督、檢查項目執(zhí)行進展。BIM顧問組BIM中心綜合應用人員BIM顧問劉旭陽BIM二級建模師、BIM應用工程師教師：負責BIM技術實施方案制定、應用指導及BIM技術支撐等；張帆BIM二級建模師：負責BIM技術實施方案制定、應用指導及BIM技術支撐等；技術支持組項目技術人員工程部長王建1、負責配合BIM顧問和建模組，提供施工技術支持和專業(yè)方案優(yōu)化建議；2、負責對BIM模型質量進行審核，管理相關BIM技術應用相關資料；建模組專業(yè)BIM工程師BIM工程師賀英杰BIM一級建模師：1、負責創(chuàng)建土建專業(yè)BIM模型、力學結構分析工作；2、負責模型優(yōu)化、現場指導等各相關工作協(xié)調、配合。

應用組

成本預算員預算員吳生權造價工程師：1、負責根據進度計劃提供理論計劃量；

2、負責根據實際工程進展與計劃進度對比，實現進度對比。物資管理員物機管理員莫虎彪助理工程師：1、根據模型提取工程量測算材料計劃用量；

2、根據施工進度配置材料領用計劃。安全管理員安全員張威助理工程師：根據安全風險監(jiān)控點做好隱患排查安全生產的日常監(jiān)督與管理。施工管理員施工員王世凡助理工程師：根據進度要求，負責施工前的各項準備，做好BIM技術應用落實及現場技術交底。BIM技術應用軟硬件BIM技能人才庫BIM技能人才庫15BIM智慧應用0216無人機航拍實景模型多源模型綜合應用

通過運用多源模型綜合應用結合分期場地布置、主體附屬模型、CAD施工紅線，實現場地布置分期合理規(guī)劃。結合二維碼應用對施工現場的材料堆放及進出場方面，做到了良好的物資管理流程、對施工器械布局及車輛路徑的合理規(guī)劃對重大施工方案提供了準確的場地劃分布置，做到了場地布置整潔、文明施工，為施工合理分配、提高生產效率起到了良好作用。

場布模型

主體模型

施工紅線-多源模型多源模型綜合應用17工程量統(tǒng)計圍護結構模型

通過項目前期建模獲得的準確的各分部分項工程的工程量，結合施工進度編制項目材料采購計劃，在施工完成后對比實際用量與標準用量，確定材料的使用損耗率，從而找出工程問題的根源所在，并加以控制，以降低類似問題發(fā)生的概率，精準化物資采購及管理。裝配式模型土建工程量預制構件清單主體工程量清單節(jié)點交底通過創(chuàng)建車站結構節(jié)點模型，把包含鋼筋圖集解析、鋼筋排布規(guī)則解讀、節(jié)點模型創(chuàng)建，構件屬性分階段設置。進行三維技術交底，負責生產加工，提高施工質量。鋼筋節(jié)點深化設計-鋼筋對復雜鋼筋節(jié)點進行精確翻樣，可根據項目需要，對復雜節(jié)點進行綜合優(yōu)化，保證施工的可行性，提升鋼筋綁扎質量。通過過程把控，杜絕返工現象，為項目部節(jié)省出人力、物力、時間成本。鋼筋深化設計

預制軌頂風道π型板上端企口與預制板碰撞，建議將企口取消。軌頂風道預制段與現澆段連接節(jié)點位置處，通過預制構件上預留預埋鋁膜連接套筒或對穿孔，以及在預制構件上預留與連接的壓槽。預制軌頂風道和現澆軌頂風道節(jié)點預制軌頂風道深化設計-裝配式構件裝配式構件21測量及施工規(guī)劃通過多張無人機正攝影航拍照片合成正攝影航拍圖，與場地車站圍護結構邊線CAD布置圖擬合，找出出入口與周邊既有構建筑物的位置關系，輔助設計進行出入口及風亭結構的選址定址及測量工作。目前已針對北側3號出入口2號風亭占用二手車市場用地的情況，對3號出入口2號風亭進行了改址，確保后期附屬結構施工順利進行。上涌公園站正攝影航拍圖上涌公園站圍護結構出入口邊線CAD圖沖突位置3號出入口2號風亭二手車市場深化設計-施工規(guī)劃22地質模型地質模型創(chuàng)建

地質模型是地質勘察成果的重要展現形式，可以更加直觀地表現地層分布、工程場區(qū)的地質條件、地層的工程屬性等信息，由于盾構隧道施工與圍巖地質條件息息相關的特殊性，因而在此項目中采用bim技術，建立三維地質模型與隧道主體模型，為施工方案的確定提供準確條件，同時增加施工的安全性，增加位置因素的可控性。施工模擬-高支模

通過BIM技術以動畫的方式進行專項施工模擬及技術交底。直觀快速地將專項施工步驟及重點要求進行展示，從而排查施工過程中的質量、安全隱患，做好預控，使得現場管理人員及施工人員有更直觀的認知。施工模擬24

廣州地鐵11號線為中國中鐵施工總承包，中鐵廣州工程局集團深圳公司承建的上涌公園站為裝配式車站，車站采用矩形斷面全裝配式的車站結構形式，其混凝土支撐、主體結構中板、頂板、軌頂風道、站臺板、樓梯均采用預制拼裝施工。22.83m19.9m連續(xù)墻兼?zhèn)葔Φ诙乐渭鏅M梁第三道支撐兼橫梁中板（預制）中板（預制）底板（現澆）3m現狀標高7m規(guī)劃標高8.15m第一道支撐兼頂橫梁（現澆）頂板（預制+現澆疊合）需求調研，裝配設計裝配式生產管理25預制廠選址

預制場位于廣州市番禺區(qū)石樓鎮(zhèn)清流村沙東街，蓮花山水道以西，占地49.2畝，共32632平方。預制場距離海珠區(qū)約30km、佛山市順德區(qū)約30km、深圳龍華區(qū)約60km、東莞市約40km，交通便利。預制場位置圖裝配式生產管理26場內的橋式起重機周轉模臺模臺輸送系統(tǒng)數控鋼筋彎箍機數控鋼筋網片機固定模臺混凝土輸送料斗混凝土布料機裝配式生產管理預制設備選型27預制堆場管理堆場設在廠房一側，緊鄰廠房，共設置3條存放區(qū)，單條長126m×寬25m，共9450平方。預制構件采用專用的智能小車運往堆場。專用構件運輸車專業(yè)堆放工具裝配式生產管理生產工藝流程管理模具清理機數控劃線機脫模劑噴涂機預埋件安裝混凝土布料機混凝土振動臺裝配式生產管理29震動搓平機預養(yǎng)護窯抹光機養(yǎng)護窖翻轉拆模機碼垛車裝配式生產管理生產工藝流程管理30預制件運輸組織門式起重機預制件吊裝板的堆放柔性墊塊裝配式生產管理31BIM+智慧工地在辦公樓專門設置一間預制件生產信息化視頻監(jiān)控系統(tǒng)，將預制件生產信息化系統(tǒng)和施工現場視頻監(jiān)控接入，通過監(jiān)控室的中央控制器和顯示大屏幕對施工現場和預制件信息情況進行實時監(jiān)控，了解預制件生產進度，隨時掌握預制件施工質量監(jiān)控，同時系統(tǒng)還支持遠程視頻監(jiān)控，可以利用電腦、手機，隨時了解實時情況。生產線視頻監(jiān)控系統(tǒng)裝配式生產管理32BIM+數字化加工通過運用BIM技術，建立預制構件零部件模型庫，快速直接生成三維立體的預制構件模型。同時生成每塊預制構件的材料組成信息和零部件信息，直接生成每塊預制構件鋼筋放樣圖。通過這項技術，可提高效率，減少失誤；為流水線工業(yè)控制系統(tǒng)提供信息來源；為生產一線工人提供直觀信息資料，減少錯誤的發(fā)生。預制中板加工出圖門式構件加工出圖預制站臺板加工出圖預制頂板加工出圖裝配式生產管理33

PCIS系統(tǒng)為每一塊建筑構件安裝一個二維碼芯片。通過手持終端可讀取芯片信息。系統(tǒng)在構件芯片埋設、脫模、檢驗、入庫、裝車、卸車、安裝時對芯片進行掃描，將責任人、時間信息傳遞給系統(tǒng)，使系統(tǒng)實時掌握每一塊構件的狀態(tài)信息，結合BIM信息定位每個構件的安裝位置。BIM+智能建造裝配式生產管理上涌公園站BIM施工一體化應用步驟一施工冠梁及第一道支撐基坑開挖，施工第二三道支撐施工底板及下翻梁(現澆)施工地連墻及鋼管樁步驟二步驟四步驟三裝配式施工流程規(guī)劃35安裝預制軌頂風道、站臺層預制板安裝設備層預制板安裝站廳層預制板安裝站臺板(預制)及其他內部結構步驟六步驟七步驟八步驟五裝配式施工流程規(guī)劃對涉及到的新施工工藝進行直觀的展示，直接將構件的屬性體現出來，面向人員廣泛，使所有管理人員和作業(yè)人員了解所承擔工作的特點，設計意圖。并結合本工程特點，嚴格把控設計、技術能力第一關，大大提高工程建筑成品最終功能的實現率。地下預制構件空間驗證預制站臺板

利用Revit、3dmax等軟件制作裝配式預制構件的模型及視頻，對構件的吊裝入基坑進行三維空間驗證，指導構件吊裝，構件拼接處理，對吊機進出場路徑、吊機站位、構件合理吊裝到位、吊裝過程與支撐等的碰撞、結構方向等相關的施工工序進行模擬、進行方案比選。

通過BIM技術進行協(xié)同交底，形象直觀的展示施工階段過程和重要環(huán)節(jié)，可更加高效信息交互，將多種施工方案的可實施性進行比較，為最終方案優(yōu)選決策提供支持。提前發(fā)現施工過程中可能存在的問題及風險并加以改進，為項目管理提質增效。地下預制構件空間驗證預制中板通過BIM可視化的特點，通過對預制板各構件的模型建立，以模塊化的方式進行模擬組裝，指導在預制構件加工制作過程中的安裝，利用三維模型進行技術交底。地下預制構件空間驗證預制軌頂風道及頂板39BIM云平臺應用03項目總覽（項目全員）利用圖表的形式展示項目數據統(tǒng)計分析結果，對項目偏差提供自動預警、報警功能，直擊項目KPI，宏觀把控項目全局狀態(tài)，為項目管控和領導決策會商提供依據。計調管理（工經部部員）針對管理人員到位情況、設備到位情況、臨建情況、交通疏解、設計補勘、圖紙出圖、設計優(yōu)化、技術準備情況等方面對項目進展情況進行統(tǒng)籌管理，通過系統(tǒng)數據自動計算與層級間自動匯總，能夠快速響應上級單位各種篩選條件下的統(tǒng)計需求，達到對項目進展情況更實時和精準的把控。勞務管理（綜合辦公室）建立統(tǒng)一勞務隊伍信息庫，將來在公司所有勞務人員歷史信息、教育情況皆可查詢，為施工單位對勞務隊伍選擇、信用考核等工作提供綜合依據。工點應用（工程部BIM專員、站點技術員）基于輕量化BIM模型的項目管理綜合應用模塊，實現全新的輕量化交底方式，提高安全、技術交底質量?，F場監(jiān)控（安質部部員）集成盾構、監(jiān)控量測、噴淋系統(tǒng)及視頻監(jiān)控，形成項目現場綜合監(jiān)控平臺，實現項目遠程監(jiān)管，提高項目監(jiān)管水平，保證項目質量。工藝輔助（工程部BIM專員、站點技術員）基于輕量化模型的工藝工法庫，通過字母，變換形成輕量化動態(tài)交底文件，以全新的輕量化交底方式，提高安全、技術交底質量。安質管理（站點安全員）對統(tǒng)一規(guī)范隱患排查、風險源管控管理模式，方便項目安質部領導對全線安全工作進行管控，提高項目的安全管理水平起到作用。進度管理（工程部調度）可以達到三維可視形象進度展示，對進度偏差自動預警、報警，量化進度偏差量，統(tǒng)計材料節(jié)超情況，為領導層提供進度管控關鍵指標的作用。40BIM設計、施工一體化平臺BIM云平臺應用41PC端基于BIM模型實現對項目的三維輔助識圖基于工點BIM模型，可實現三維的多角度、剖切查看，并具有坐標、距離、角度、面積、體積等測量功能，幫助工程人員從三維的角度理解設計圖紙的設計意圖，減少對二維圖紙曲解的可能性，同時可幫助現場測量人員精確的實現放樣測量、檢驗測量所需要的坐標、角度、距離等關鍵參數的提取。模型輕量化BIM云平臺應用42

在工程實施過程中，通過進度管理模塊實現工區(qū)、分部、經理部對各工點的施工計劃進行統(tǒng)籌管理。分級別、分權限、分時段查詢計劃執(zhí)行狀態(tài)，按照進度統(tǒng)計產值，比較進度和計劃的偏差，輔助管理者科學的優(yōu)化和調整施工計劃。進度管理BIM云平臺應用43安質部人員采用平臺視頻監(jiān)控模塊按權限劃分，通過實景模型綁定監(jiān)控攝像頭，通過內網接入工點中視頻監(jiān)控設備信號，實時了解施工現場情況。通過平臺視頻監(jiān)控模塊提供分屏管理，可自定義查看各視頻球機畫面，監(jiān)控重點關注位置的項目現場情況，并可截圖保存，方便問題追溯。綜合監(jiān)控BIM云平臺應用44場地清理、平整、硬化施工模擬結構底板施工模擬BIM云平臺應用工藝輔助45此模塊由工經部進行管理，工區(qū)級填報管理人員到位情況、設備到位情況、臨建情況、交通疏解、設計補勘、圖紙出圖、設計優(yōu)化、技術準備情況等最新到位、完成以及項目進展。實時匯報各項最新的進展情況，完成了基礎數據的搭建。計調管理BIM云平臺應用46此模塊由綜合辦公室人員進行管理，為全面響應產業(yè)工人實名制管理制度，保持業(yè)主和施工單位產業(yè)工人信息一致性，減少底層人員多系統(tǒng)數據管理的反復操作。平臺將勞務人員所在的班組、公司以及個人的體檢報告、特種操作證書錄入平臺，便于統(tǒng)一管理。勞務管理BIM云平臺應用本模塊由站點現場安全員實現安全質量管理。目前，該模塊已正式投入使用一段時間，積累了大量應用記錄。010203風險條目管理創(chuàng)建風險條目根節(jié)點模板，便于風險條目分類。風險管理在風險條目的基礎上添加季度風險，及時閉合。隱患排查對現場的施工作業(yè)情況進行安全隱患排查。安質管理BIM云平臺應用48

BIM專員建立滿足工點施工應用的BIM模型，在當中綁定藍牙信標模型，并與安全質量管理相關聯(lián)，實現安全質量的形象管理。建立滿足工點施工應用的BIM模型，在當中綁定藍牙信標模型，并與安全質量管理相關聯(lián)，實現安全質量的形象管理。電腦端綁定藍牙信標手機端調試藍牙信標參數現場藍牙信標標識牌工點應用BIM云平臺應用49BIM創(chuàng)新創(chuàng)效0550鋼筋、混凝土工程量提取場地布置與優(yōu)化設計圖紙變更安全質量管理施工過程模擬三維模型技術交底創(chuàng)新創(chuàng)效新體現

我們借助BIM信息化手段輔助項目施工及管理，主要對單一墻施工質量控制、裝配式施工組織、工藝、預制構件制作、拼裝、細部防水等未知的工藝進行模擬和探索研究，為下一步地鐵裝配式推廣施工提供實踐資料。目前該項目已總結形成市級、企業(yè)級工法19項，申報專利26項，QC成果6項。BIM+裝配式地鐵站創(chuàng)新創(chuàng)效新體現52BIM+VR安全體驗通過BIM+VR的模式，將場地及橋梁模型虛擬化發(fā)布，瀏覽者通過佩戴HTCVive的VR設備可進行場景漫游，模型信息查看，高空墜落體驗模擬，現場危險源預覽等，相較傳統(tǒng)安全教育，具有明顯優(yōu)勢。讓人感知高空墜落的恐懼，可以警示和教育施工作業(yè)人員，高空作業(yè)必須系安全帶、佩戴安全帽。創(chuàng)新創(chuàng)效新體現53（1）運用BIM技術，針對項目重難點，進行裝配式深化設計、施工場地規(guī)劃、施工組織合理優(yōu)化；通過深化設計、三維技術交底、多專業(yè)整合協(xié)同、提高設計施工協(xié)同效率、技術管理效率