BIM技术在中铁建工集团丰台站项目应用案例经验分享

2021年2月3日
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岁末年初,寒潮来袭,北京遭遇近几十年来最冷气温。然而,中铁建工北京丰台站改建项目施工现场,却是一派热火朝天的施工景象。尤为引人注目的是29台高耸的吊机长臂,林立于钢筋混凝土丛林,起升转动,忙而有序。这么密集的履带吊、塔吊同时作业,如何避免发生碰撞、确保作业安全呢?

“这要归功于我们依托BIM技术开发的履带吊塔吊防碰撞系统。”中铁建工丰台站BIM及信息化中心负责人董无穷说。致力打造“精品工程、智能客站”,丰台站改建施工伊始,项目即引入BIM技术,开发履带吊与塔吊防碰撞系统、研发钢结构管理平台……BIM技术的一系列创新应用、集成应用和深化应用,让这座现代化铁路站房建造变得更“聪明”。

创新应用

研发钢结构全生命周期管理平台

“捧回2020年全国最后一项BIM大赛大奖,丰台站2020年度BIM应用画上了圆满句号。”董无穷口中的大奖,是行业顶级赛事——中国建筑(4.900, -0.04, -0.81%)业协会组织的第五届建设工程BIM大赛奖项,项目部提交的《北京丰台站钢结构全生命周期管理与建造应用》获评一类成果奖。

由“制造”到“智造”,是建筑业发展的必然趋势。BIM又称建筑信息模型,是一种利用信息技术和数字模型设计、施工、运营管理的方法,其作为智能建造的重要手段之一,越来越广泛地用于施工生产。

丰台站是国内首例普速、高速双层车场布置的大型现代化铁路站房,地上4层、地下3层,总建筑面积40万平方米。站房工程钢结构总用钢量约20万吨,构件数量、单个尺寸及重量大,且多种专业交叉施工,现场空间狭小,给施工管理和安全质量控制带来极大挑战。

现状如此,如何破局?项目部在科学技术上下功夫、在新产品开发上找出路。BIM团队成功研发了基于BIM+GIS(地理信息系统)的钢结构全生命周期管理平台。该平台由网页交互端、服务器端和手机APP端3部分组成,共包括项目总览、6S管理等八大模块,内容覆盖钢结构设计、工厂加工、物流运输等6个阶段16个环节的全过程管理。

平台对各种信息的集成与抓取,不仅为质量追溯提供了依据,也能够反向驱动BIM模型变化,实现不同管理结果的数据筛分应用。

针对现场管理复杂、信息采集不方便等特点,BIM团队研发了平台移动APP端,内容涵盖构件从出厂报验到现场焊接、探伤的整个业务流程。管理人员和现场工人使用APP扫描平台赋予各钢构件唯一的二维码,便可查看该构件高精度的模型;同时通过扫码、拍照、上传三步,还可将施工人员、作业时间、现场照片等与构件自动关联,真正让BIM模型应用下沉至一线作业人员。

“丰台站项目的BIM应用亮点突出,特别是BIM云计算平台、自主研发的基于BIM+GIS的钢结构全生命周期管理平台及应用具有较强创新性,应用落地取得了大量的可借鉴经验。”2020年11月19日,丰台站作为北京市BIM应用示范工程,通过北京市住建委中期检查,当时的工作会上,与会专家组一致评介。

BIM技术在中铁建工集团丰台站项目应用案例经验分享

集成应用

智慧工地装上“最强大脑”

项目部建设的以BIM和GIS模型为载体的智慧工地平台还集成了其他多种模块,如高清视频监控系统、群塔防碰撞与吊钩可视化系统、环境在线监测系统、人员管理系统等,实现了不同系统的统一管理。在前端,各业务操作全三维化交互;在后台,各系统底层数据互联互通。管理人员可直接基于三维界面管理,提高了现场管控能力。

众多智能设备,如无人机、放线机器人(12.310, -0.51, -3.98%)、三维扫描仪、VR设备等设备的结合应用,最大化发挥了BIM模型价值。BIM技术团队利用无人机仅用1周时间就完成了站房周边6平方公里的现状建筑、地形采集和数据处理,为解决站房与周边衔接关系提供了有效支撑。“放线机器人是BIM的好伙伴,以前两个人完成的放线任务现在只需要一个人就能完成。”董无穷说。

三维扫描仪则如同给人做体检一样,在项目进场之初对现场地形进行原始精确采集,每一个建筑物、构筑物的最小采集尺寸精确到毫米,弥补了无人机局部建模精度不高的弊端。BIM与VR设备的广泛融合应用,重点表现在直接将深化建立好的BIM模型导入VR软件和设备中,与传统平面显示器展示不同的是,技术或管理人员可以在虚拟环境下,了解构件内部构造尺寸、机电管线排布情况,以及装饰装修效果等,提升对工程和工艺的理解。

深化应用

三维建模赋能精品工程提质增效

在丰台站改建过程中,中铁建工全力推动BIM、信息技术与建筑工程管理深度融合,在施工部署、施组优化和方案比选等方面发挥了重要作用。

在场地布置时,由于丰台站工程周边环境影响因素众多,传统的二维平面布置和施工部署,无法就施工过程中的动态影响做出全面分析判断。技术团队依托BIM三维可视化特点,建立工程附属场地和设备设施模型,理清了设备及环境等对正式工程的影响。

丰台站工程劲性钢结构构件多、尺寸大,钢结构、钢筋、预应力交叉结合施工,管理难度极大。技术团队利用BIM三维可视化和模拟特性,对复杂节点进行1∶1建模,提前消除钢筋碰撞问题,并结合施工顺序和要求,优化钢筋排布方案,同时对施工技术人员进行三维可视化交底,保证了施工顺利。不仅如此,项目部还在工程量特别大的二次砌筑中,利用BIM技术深化设计与出图,解决了各类管线及结构物碰撞问题。每张图纸上均有对应的三维BIM模型二维码,供施工及管理人员扫码查看,提高了施工精度和效率。

两年来,丰台站BIM技术团队共开展了6大类39项基础应用,完成48个各类型节点的深化与优化工作,基于BIM的图纸会审发现图纸问题481条。丰台站BIM应用得到业内广泛认可,先后荣获“龙图杯”全国BIM大赛一等奖、第三届优路杯BIM技术大赛金奖、第二届“共创杯”智能建造技术创新大赛施工组一等奖等10余项领域内重量级奖项。

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