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工程全生命期數(shù)字化探索與實踐——以漢口濱江國際商務區(qū)基礎設施項目為例
漢口濱江國際商務區(qū)基礎設施項目由于參建單位多、子項工程多、專業(yè)分包多的特點,面臨諸多挑戰(zhàn)。項目實施團隊以BIM技術為依托,實現(xiàn)了設計協(xié)同、施工管理和城市運營一體化。通過數(shù)字化應用,項目取得了良好效果,為智慧城市建設提供了有益經(jīng)驗。
中信建筑設計研究總院有限公司(以下簡稱“中信設計”)自2012年開始著手探索BIM方面應用,至今已在工民建、體育場館、交通樞紐等多種類型項目積累了大量BIM經(jīng)驗。漢口濱江國際商務區(qū)是武漢市的七大商務核心區(qū)之一,坐落于武漢市江岸區(qū)的長江北岸?;A設施總投資49.6億元,中信泰富、新世界地產(chǎn)、泰康人壽等諸多知名企業(yè)入駐,總投資超1600億元。
漢口濱江國際商務區(qū)基礎設施項目體量龐大,總規(guī)劃面積2.9平方千米,多達10余家企業(yè)參與設計,中信設計承擔綜合設計統(tǒng)籌及部分設計任務。項目專業(yè)包含道路工程、綜合管廊、地下環(huán)路、核心區(qū)規(guī)劃地上空間、地下空間、中央公園、樹橋、地鐵10號線與過江隧道、江水能源站等,BIM設計工作覆蓋上述全專業(yè)。
一、BIM應用框架
1、軟件體系
軟件體系包含方案設計、施工模型、數(shù)據(jù)整合、可視化平臺四大板塊,保障數(shù)據(jù)的無障礙傳遞。其中,方案設計應用到的軟件有Sketchup、3DS Max、Dynamo、Midas等,施工模型設計應用到的軟件有Civil 3D、Inventor、Revit等,模型采用Navisworks進行整合形成綜合模型,或導入至D5、Enscape中進行可視化展示。
使用自主研發(fā)的問題報告插件,通過溝通在線化、標準化,大幅降低溝通成本,縮短整個項目的設計周期,提高設計質量。該項目中,根據(jù)大樣及標準圖集制作了基于Revit的百余種基礎設施構件,類型涵蓋了市政桿件、標識牌、信號燈、交通照明、景觀綠化等。同時,形成了自主知識產(chǎn)權的數(shù)字基礎設施BIM構件庫,彌補了市政類構建族的空白,便于其他市政BIM項目的調用。
2、項目全生命期數(shù)字化應用框架
項目數(shù)字化綜合應用貫穿設計、施工、運維三個階段。設計階段,主要應用點包括跨單位的設計統(tǒng)籌以及BIM技術輔助共建理念的綜合設計;施工階段,主要應用包括解決現(xiàn)場不利條件下的交叉作業(yè)、現(xiàn)狀管線遷改問題;運維階段,基于項目的BIM模型打造了智慧城市運維平臺。本文選取若干項典型應用進行分享。
二、設計階段應用
1、跨單位的綜合設計協(xié)調
地下空間、地鐵站與周邊地下工程位置關系梳理。地下環(huán)路與周邊地塊的設計單位各不相同,為解決多處出入口對接問題,團隊跨單位組織了相關參建方,基于模型開展項目設計協(xié)調。利用BIM技術分析了核心區(qū)內相鄰地下空間之間沖突關系,協(xié)調各地塊厘清開發(fā)界面。
江灘閘口灌注樁與過江隧道的沖突風險預警。江灘大門閘口與過江隧道屬于不同單位設計,團隊在綜合模型中發(fā)現(xiàn)閘口灌注樁距過江隧道小于安全間距,通過跨單位協(xié)調,建議對閘口結構進行加固防止沉降,規(guī)避了此處在后續(xù)施工中的潛在風險。
2、跨單位的綜合設計協(xié)調
基坑支護方案優(yōu)化。項目核心建設區(qū)基坑支護分布密集,基于三維可視化模型,對多套基坑支護方案進行比選;基于“共建共享”理念,制定了中央公園-地下環(huán)路支護結構共建方案。該方案減少了多道支護結構,實現(xiàn)核心區(qū)基坑整體開挖、一次預埋、分步實施,造價節(jié)省2.6億元,降幅19.5%,同時有效提高了空間利用率。
沿江大道擴建工程。將防洪墻、管理用房、220千伏電力通道整體共建,使1.4千米的長江干堤外擴10余米,全線車行道由雙向4車道拓寬至雙向6車道?;谀茉垂芎碗娏λ淼婪藼IM模型,設計填土護坡及觀景平臺,所見即所得,巧妙遮蔽外露構造,利用“以點連線”的設計手法,通過堤頂連續(xù)景觀帶勾畫濱江景觀軸線。
中央公園及樹橋設計。以中央大草坪為核心,工人之路及樹橋形成橫豎向中軸,聯(lián)系外部,四方邊界營造多種藝術體驗。樹橋工程在Revit軟件中推敲優(yōu)化橋體造型,導入到MidasCivil計算軟件運行有限元模擬,驗證結構可靠性。樁基點位選址通過三維設計協(xié)同,在避讓隧道盾構結構的同時,實現(xiàn)10處樁基與地下空間共建,節(jié)省了成本,同時優(yōu)化了地下商業(yè)的布局。
三、施工階段應用
1、不利條件下的多專業(yè)協(xié)調
一是環(huán)路匝道、現(xiàn)狀圍墻與市政管線的沖突問題。分金街作為項目的又一工作難點,在25米寬的道路斷面內規(guī)劃了地下環(huán)路、7個專業(yè)市政管線以及景觀喬木,且既有小區(qū)院墻進一步壓縮斷面,管線難以施工。為此,團隊協(xié)調權屬單位,將強、弱電纜管群豎向扁平化,局部采用頂管工藝避讓喬木根球,協(xié)調燃氣、自來水、能源管行走于環(huán)路構造間隙,完整保留規(guī)劃道路景觀。
二是地下室頂板超高導致的管線沖突問題。某地塊地下室橫跨了102及210號路的地下空間,由于已建成頂板標高超過規(guī)劃值,導致上方市政管線埋設空間被壓縮,覆土不足導致無法施工。通過基于BIM的三維設計,將管群橫向扁平化,調整道路縱坡并進行跨專業(yè)、多單位的協(xié)調,保證在有限的凈空內順利敷設雨污水、電力、信息、自來水、燃氣等7個專業(yè)的管線。采用軸測圖、平斷面圖的形式,指導現(xiàn)場施工。
2、基于BIM的管線遷改決策
新建道路、地下環(huán)路涉及到的現(xiàn)狀管線遷改。新修道路與現(xiàn)狀解放大道接壤的12個路口、地下10余路現(xiàn)狀管線存在遷改需求,利用BIM的可視化特性,識別需要遷改的管線,以軸測圖的形式呈現(xiàn)現(xiàn)狀與規(guī)劃管線的空間關系,設計安置方案,通過平、剖面出圖,支撐業(yè)主決策,輔助現(xiàn)場施工。
沿江大道架空管線入地與行道樹保護。原架空的電力、通信等近百孔線纜面臨遷改入地,同時沿江大道近300棵現(xiàn)狀法桐需要保留,團隊通過BIM技術進行方案比選,在人行道不到7米的寬度內,協(xié)調電信、信息網(wǎng)絡、自來水、電力海綿城市等8個專業(yè)管位,通過外科手術般的施工工藝,穿針引線,避讓現(xiàn)狀法桐,在滿足設計規(guī)范的前提下實現(xiàn)主線機動車道基本無井蓋,提高行車舒適性。
四、運維階段應用
城市數(shù)字孿生平臺基于1+1+N的總體架構,即一整套數(shù)字底座,聯(lián)合全域覆蓋的物聯(lián)感知硬件網(wǎng),共同支撐上部N個智慧應用場景。融合城市金融、社科類數(shù)據(jù),形成神經(jīng)網(wǎng)絡基礎,打造城市大腦,支撐城市的科學管理與決策。平臺構建了涵蓋智慧交通、智慧安防、能源管理等多個領域的智慧城市一體化解決方案,全方位、多維度管理城市,為城市建設各項智慧應用提供時空可視化賦能。
五、結語
該項目設計聯(lián)盟得到業(yè)主單位的大力支持,可充分調動下部各家設計單位,并直接向業(yè)主單位匯報。在BIM實施過程中將潛在問題前置解決,項目啟動至今通過函件或上會解決各類問題230余項,多單位的綜合協(xié)調占比51%,BIM實施團隊依托設計聯(lián)盟,通過數(shù)字化手段打破信息壁壘,群策群力,為項目的高質量建設起到了至關重要的作用。
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