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广州地铁A号线某标段地铁车站项目,是一个地下车站,车站为地下两层四线单岛式站台车站,全长394.00米,标准段宽度为29.70m,顶板覆土厚度约为3米,车站共设4个出入口,2组风亭组。车站结构为地下两层现浇混凝土结构,顶、中、底板与中柱、内衬墙形成为一闭合框架,顶、中、底板设计为梁板体系;围护结构与车站主体结构采用复合式结构,主体结构采用明挖顺筑法施工,并用压顶梁和抗拔桩配合抗浮。本站两端端头均为盾构吊出端头。右线大里程车站端头由于与一根110kv的高压电线最小水平距离只有约9.8米,悬高13.090m。为降低施工风险,现取消右线大里程车站端头盾构井,右线盾构机采用站内平移至左线大里程车站盾构井的方式吊出。结合项目难点,对该项目的特征分析如下:
第一,该项目施工场地狭小、交通疏解困难、管线迁改难度大,施工过程中面临多重管线保护情况,且地下条件复杂多变,地质软弱、地下水位高,主体结构深基坑开挖过程中安全隐患多,施工过程经常面临地质沉降、基坑涌水等安全风险,增大了项目管理难度。
第二,本项目主体车站部位结构复杂,钢筋数量、规格多,特别是在梁、柱、板等交接部位,钢筋排布密集,施工许多部位需要预埋钢筋接驳器,传统二维图纸表达过于抽象,对于钢筋复杂节点交叉部位无法完整的表示,难以准确表达相关信息,容易增加施工错误率,导致项目返工,增大了施工成本管理难度。
第三,车站设备区及出入口位置管线错综复杂,综合管线在施工过程中及易出现相互碰撞及漏项的情况,并且该项目施工工序复杂,交叉工序多、项目质量要求高、工期紧张,施工总体难度较高,成本管理风险大。项目周边环境图如图1所示。BIM5D模型汇总图如图2所示:
图1项目周边环境图
图2BIM5D模型汇总图
基于BIM设计优化的造价控制
(1)三维管线综合优化与造价控制
地铁车站项目管线布置系统繁多、布局复杂,施工过程中通常由于管线碰撞问题,增加了实际施工的难度,影响室内净高,造成返工或者设计变更情况,尤其在地铁车站设备区与站厅公共区的交界处、站台扶梯两侧、地铁通道出口和站厅交接地方,位置特殊、管线更为复杂,因此本项目运用BIM技术在三维视图中直观检查各专业之间的空间几何关系。首先采用Revit链接形式将建筑、结构、机电模型整合到同一个模型,应用Navisworks检测机电各专业之间的碰撞,包括管线与管线之间,管线与建筑、结构之间的碰撞,形成碰撞检测汇总图见图3,并生成碰撞检测报告见图4,接着对碰撞点按照设计相关规则进行调整,解决管线碰撞情况。通过在项目前期减少设计失误,提高设计质量,对于施工中存在较大变动的碰撞点,直接提交设计单位进行修改。本项目应用BIM技术首先对不同专业管线之间交叉碰撞以及接头重叠情况进行硬碰撞检查;其次对管道、设备保温之间的间距是否满足验收规范中的规定进行软碰撞检查,目的在于满足后期管线安装要求。其中通过硬碰撞检查中发现全专业之间共计671组碰撞,碰撞结果包括专业内部及专业之间的碰撞检查,按照后期安装对资源的消耗情况进行计算,共计为本项目节省费用85万元。据此体现BIM技术具有较高的应用效益。
图3碰撞汇总图
图4BIM碰撞检测报告
(2)基于BIM技术对复杂节点设计优化与造价控制
本项目地铁车站主体结构施工中钢筋工程为项目的重点与难点,地铁车站主体结构中钢筋具有直径大、钢筋排布密集、交叉节点多等特点,实际施工中基于梁、柱、墙等节点钢筋排布及交叉部位钢筋冲突等问题,导致实际施工钢筋锚固长度不够、钢筋无法封闭的情况。传统模式采用二维图纸对复杂节点出的钢筋进行表现,实体表述不够清晰,对于设计与施工之间具有众多的限制,施工中基于节点设计不合理,增加了施工难度,因此利用BIM技术构建三维可视化空间实体模型,对复杂节点部位按照设计图纸进行配筋,并对转角部位、交叉部位进行碰撞检查,对设计进行优化设计,如本项中针对梁柱节点钢筋多、钢筋间距较小的问题,运用BIM技术建立实体模型,对梁柱钢筋节点设计进行细化(图5),通过节点可视化展示节点设计的合理性与施工方法的可行性,并根据施工经验对设计优化,通过BIM可视化展示节点处处的关系,对工人进行交底,直接指导现场施工,解决钢筋安装的难题,避免后期安装问题导致的项目返工引起费用的增加。
图5梁钢筋节点设计优化
基于BIM施工方案优化的造价控制
在施工阶段,通过施工方案模拟、三维扫描等多项应用点的开展,对不同的施工方案进行比选与优化,提高方案的合理性、周密性、可行性与经济性。并使用三维模型与施工动画展示对施工人员进行技术交底,提高沟通效率,加深施工人员对于图纸及项目要求的理解度,避免因图纸理解错误及对项目施工要求认识不到位,导致施工错误引起项目后期的不断整改,继而引发资源、工期的损失现象,最终导致成本的增加。并且本项目为提高施工方案的编制效率和质量,构建基于BIM技术的施工方案数据库,以促进施工生产。如:本项目围护结构施工中,施工空间狭窄工期紧,工程桩的数量多,利用BIM技术对钻孔灌注桩施工工艺进行模拟见图6,通过BIM技术直观展示施工现场条件、施工工序、复杂工艺及施工重难点情况,优化施工方案,提前规避一系列问题,并提出合理的解决办法,使项目进度提前完成,减少因方案问题导致后期返工及进度延误带来成本的增加。
图6钻孔灌注桩模拟
基于BIM工程变更管理的造价控制
本项目中针对施工过程中规划协调、地质因素、管线迁改等原因引发的12个设计变更,运用BIM技术进行设计方案经济比选,使得设计方案更加经济合理,为项目节省费用约26万元;对于产生的8个施工方案变更,应用BIM技术优选施工方案,使得施工方案更具针对性,为项目节省费用约15万元;利用BIM技术进行深化设计,解决现场较大深化设计问题89处,节省费用23万元,并通过BIM自动计算工程量,进行清量变更的申报,提高了变更申报效率,间接节约了成本。如:本项目在地铁车站主体围护结构施工过程中,面临一根DN800的给水管道横跨基坑的情况,改迁难度大,为了保证车站主体结构的顺利施工,结合施工现场情况提出出对给水管道进行悬吊保护的措施。为了避免给水管道对桩基工程施工造成影响,采用BIM技术对该处进行施工模拟,并提出将原始桩基更改为桩板墙的方案,确保围护结构施工的安全性,并与设计院联系,将该处桩基更改为桩板墙,进行变更。基于BIM模型自动计算工程量,并生成变更前后工程量对比明细表,并进行变更流程的申报,避免了变更待图及变更申报不及时带来的进度延误,继而影响后续项目的进行,导致成本的增加。并且本项目基于BIM5D资料管理系统,对变更资料进行管理,为工程竣工结算及后续项目管理提供数据支持。
广州地铁A号线某标段地铁车站项目BIM5D造价动态控制
基于BIM5D的进度管理与成本控制
本项目位于市区,施工场地狭窄,考虑场地问题对工程进度造成影响,本项目首先将施工进度计划导入广联达BIM5D,并且根据现场总平面布置情况对项目进行合理流水分区,施工进度计划与BIM模型关联之后,通过任务视图查询某一阶段工作进度情况,关联进度模型如图7所示。其次录入各项任务实际时间,对任务完成情况做到统计分析,通过不同颜色将实际进度计划与计划进度情况进行对比,全面掌握施工进展情况,及时发现偏差,避免任务漏项,并对下一步各项计划工作的完成状态进行预警,为项目施工工期提供数据支持,实现现场施工进度与进度计划的协调管理。通过及时反馈实际施工现场情况与施工进度计划存在的偏差情况,利用BIM5D进行多视口可视化动态模拟,将实际施工情况和计划进度通过模型进行进度复盘,便于施工管理人员及时分析施工进度偏差原因,并采取应对措施,对施工流程进合理调整,保证进度按照计划进行,实现过程留痕、精细化管理的目标,避免因为进度问题带来成本的增加。
图7进度关联模型
图8资源曲线
基于BIM5D的资源管理与成本控制
项目管理人员可以通过BIM5D模型对资源进行管理,根据需求基于BIM5D平台查看统计施工进度计划不同施工时间节点的资源需求,提前对资源需求量进行预估,做好资源调控准备,施工资源曲线如图8所示。在广联达BIM5D平台通过查看任意时间段或者任意部位资源工程量、构件工程量,对不同类别的资源量进行统计分析,并结合资源需求计划、现场库存和现场情况,合理进行物资采购与分配,避免施工过程中资源的损耗,减少项目流动资金的占用、施工机械的闲置及施工材料的储存费用,实现对现场资源配置精细把控,通过降低资源的浪费,实现对成本的控制。
基于BIM5D的成本管理
将项目的合同清单与成本清单导入BIM5D里面关联模型,施工过程中结合实际施工情况实时更新模型,形成基于BIM5D模型的实际施工成本,并通过与合同成本、预算成本信息进行对比,形成三算对比图表。有助于造价管理人员实时把握施工现场资金利用情况,减少项目资金风险,实现资金的高效合理利用。基于BIM5D信息管理平台,对项目成本变化进行监控,及时录入变动情况,并分析整理项目成本变化信息,得出项目不同阶段的成本偏差情况,按照预先设定的偏差警示区间,对产生的偏差情况进行分析,提出改善措施,将成本偏差控制在合理范围内,实现对施工成本的动态控制。
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