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工程全生命期數字化探索與實(shí)踐——以漢口濱江國際商務(wù)區基礎設施項目為例
漢口濱江國際商務(wù)區基礎設施項目由于參建單位多、子項工程多、專(zhuān)業(yè)分包多的特點(diǎn),面臨諸多挑戰。項目實(shí)施團隊以BIM技術(shù)為依托,實(shí)現了設計協(xié)同、施工管理和城市運營(yíng)一體化。通過(guò)數字化應用,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(jiǎn)稱(chēng)“中信設計”)自2012年開(kāi)始著(zhù)手探索BIM方面應用,至今已在工民建、體育場(chǎng)館、交通樞紐等多種類(lèi)型項目積累了大量BIM經(jīng)驗。漢口濱江國際商務(wù)區是武漢市的七大商務(wù)核心區之一,坐落于武漢市江岸區的長(cháng)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(wù)區基礎設施項目體量龐大,總規劃面積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籌及部分設計任務(wù)。項目專(zhuān)業(yè)包含道路工程、綜合管廊、地下環(huán)路、核心區規劃地上空間、地下空間、中央公園、樹(shù)橋、地鐵10號線(xiàn)與過(guò)江隧道、江水能源站等,BIM設計工作覆蓋上述全專(zhuān)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、數據整合、可視化平臺四大板塊,保障數據的無(wú)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(jìn)行整合形成綜合模型,或導入至D5、Enscape中進(jìn)行可視化展示。
使用自主研發(fā)的問(wèn)題報告插件,通過(guò)溝通在線(xiàn)化、標準化,大幅降低溝通成本,縮短整個(gè)項目的設計周期,提高設計質(zhì)量。該項目中,根據大樣及標準圖集制作了基于Revit的百余種基礎設施構件,類(lèi)型涵蓋了市政桿件、標識牌、信號燈、交通照明、景觀(guān)綠化等。同時(shí),形成了自主知識產(chǎn)權的數字基礎設施BIM構件庫,彌補了市政類(lèi)構建族的空白,便于其他市政BIM項目的調用。
2、項目全生命期數字化應用框架
項目數字化綜合應用貫穿設計、施工、運維三個(gè)階段。設計階段,主要應用點(diǎn)包括跨單位的設計統籌以及BIM技術(shù)輔助共建理念的綜合設計;施工階段,主要應用包括解決現場(chǎng)不利條件下的交叉作業(yè)、現狀管線(xiàn)遷改問(wèn)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(jìn)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(guān)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(wèn)題,團隊跨單位組織了相關(guān)參建方,基于模型開(kāi)展項目設計協(xié)調。利用BIM技術(shù)分析了核心區內相鄰地下空間之間沖突關(guān)系,協(xié)調各地塊厘清開(kāi)發(fā)界面。
江灘閘口灌注樁與過(guò)江隧道的沖突風(fēng)險預警。江灘大門(mén)閘口與過(guò)江隧道屬于不同單位設計,團隊在綜合模型中發(fā)現閘口灌注樁距過(guò)江隧道小于安全間距,通過(guò)跨單位協(xié)調,建議對閘口結構進(jìn)行加固防止沉降,規避了此處在后續施工中的潛在風(fēng)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(jìn)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(shí)現核心區基坑整體開(kāi)挖、一次預埋、分步實(shí)施,造價(jià)節省2.6億元,降幅19.5%,同時(shí)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(cháng)江干堤外擴10余米,全線(xiàn)車(chē)行道由雙向4車(chē)道拓寬至雙向6車(chē)道?;谀茉垂芎碗娏λ淼婪藼IM模型,設計填土護坡及觀(guān)景平臺,所見(jiàn)即所得,巧妙遮蔽外露構造,利用“以點(diǎn)連線(xiàn)”的設計手法,通過(guò)堤頂連續景觀(guān)帶勾畫(huà)濱江景觀(guān)軸線(xiàn)。
中央公園及樹(shù)橋設計。以中央大草坪為核心,工人之路及樹(shù)橋形成橫豎向中軸,聯(lián)系外部,四方邊界營(yíng)造多種藝術(shù)體驗。樹(shù)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(diǎn)位選址通過(guò)三維設計協(xié)同,在避讓隧道盾構結構的同時(shí),實(shí)現10處樁基與地下空間共建,節省了成本,同時(shí)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(zhuān)業(yè)協(xié)調
一是環(huán)路匝道、現狀圍墻與市政管線(xiàn)的沖突問(wèn)題。分金街作為項目的又一工作難點(diǎn),在25米寬的道路斷面內規劃了地下環(huán)路、7個(gè)專(zhuān)業(yè)市政管線(xiàn)以及景觀(guān)喬木,且既有小區院墻進(jìn)一步壓縮斷面,管線(xiàn)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(lái)水、能源管行走于環(huán)路構造間隙,完整保留規劃道路景觀(guān)。
二是地下室頂板超高導致的管線(xiàn)沖突問(wèn)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(guò)規劃值,導致上方市政管線(xiàn)埋設空間被壓縮,覆土不足導致無(wú)法施工。通過(guò)基于BIM的三維設計,將管群橫向扁平化,調整道路縱坡并進(jìn)行跨專(zhuān)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(lái)水、燃氣等7個(gè)專(zhuān)業(yè)的管線(xiàn)。采用軸測圖、平斷面圖的形式,指導現場(chǎng)施工。
2、基于BIM的管線(xiàn)遷改決策
新建道路、地下環(huán)路涉及到的現狀管線(xiàn)遷改。新修道路與現狀解放大道接壤的12個(gè)路口、地下10余路現狀管線(xiàn)存在遷改需求,利用BIM的可視化特性,識別需要遷改的管線(xiàn),以軸測圖的形式呈現現狀與規劃管線(xiàn)的空間關(guān)系,設計安置方案,通過(guò)平、剖面出圖,支撐業(yè)主決策,輔助現場(chǎng)施工。
沿江大道架空管線(xiàn)入地與行道樹(shù)保護。原架空的電力、通信等近百孔線(xiàn)纜面臨遷改入地,同時(shí)沿江大道近300棵現狀法桐需要保留,團隊通過(guò)BIM技術(shù)進(jìn)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(luò )、自來(lái)水、電力海綿城市等8個(gè)專(zhuān)業(yè)管位,通過(guò)外科手術(shù)般的施工工藝,穿針引線(xiàn),避讓現狀法桐,在滿(mǎn)足設計規范的前提下實(shí)現主線(xiàn)機動(dòng)車(chē)道基本無(wú)井蓋,提高行車(chē)舒適性。
四、運維階段應用
城市數字孿生平臺基于1+1+N的總體架構,即一整套數字底座,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(gè)智慧應用場(chǎng)景。融合城市金融、社科類(lèi)數據,形成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )基礎,打造城市大腦,支撐城市的科學(xué)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(gè)領(lǐng)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(shí)空可視化賦能。
五、結語(yǔ)
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(dòng)下部各家設計單位,并直接向業(yè)主單位匯報。在BIM實(shí)施過(guò)程中將潛在問(wèn)題前置解決,項目啟動(dòng)至今通過(guò)函件或上會(huì )解決各類(lèi)問(wèn)題230余項,多單位的綜合協(xié)調占比51%,BIM實(shí)施團隊依托設計聯(lián)盟,通過(guò)數字化手段打破信息壁壘,群策群力,為項目的高質(zhì)量建設起到了至關(guān)重要的作用。
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