鄭健，寧寧

（1.中國交通建設(shè)股份有限公司，北京 100088；2.中交路橋建設(shè)有限公司，北京 100027）

0 引言

PW平臺是ProjectWise三維協(xié)同管理平臺的簡稱，可通過無縫的數(shù)據(jù)互用工作流，實現(xiàn)Micro原Station和Revit、AutoCAD等應(yīng)用程序集成，為所有指定人員在任何時間、任何地點安全且精確的提供最新的“單一信息源”項目信息。BIM是建筑信息模型“Building Information Modeling”的簡稱，最初由建筑行業(yè)提出，后逐漸拓展到整個工程建設(shè)領(lǐng)域。BIM技術(shù)在地鐵施工中被廣泛應(yīng)用，上海、廣州、北京、深圳、廈門、武漢等地鐵施工普遍引入BIM技術(shù)并進行了深入研究。然而PW平臺多用于業(yè)主項目公司業(yè)務(wù)管理和施工單位項目管理平臺，BIM技術(shù)的應(yīng)用多局限于投標(biāo)、建筑、機電等單個階段，多專業(yè)協(xié)同集成工作尚屬于探索階段[1]。青島地鐵基于PW平臺的BIM技術(shù)應(yīng)用是集可研、建筑、結(jié)構(gòu)、機電、施工、交驗、運營一體的全生命周期管理系統(tǒng)，各參建單位基于PW平臺，實現(xiàn)了模型數(shù)據(jù)互聯(lián)互通、各參建單位協(xié)同辦公。本文重點從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計深化、機電管線綜合排布優(yōu)化、三維掃描校核、大件設(shè)備運輸路徑模擬、數(shù)字化工廠加工與精確定位5個方面對基于PW管理平臺的BIM技術(shù)應(yīng)用進行研究，并對將要繼續(xù)深入研究的內(nèi)容做了介紹。

1 基于PW管理平臺的BIM技術(shù)應(yīng)用下的項目組織管理體系

青島地鐵項目采用Bentley ProjectWise（下簡稱PW平臺），為項目運行提供了一個標(biāo)準(zhǔn)化、流程化、一體化的協(xié)同工作管理系統(tǒng)。通過PW平臺協(xié)同辦公實現(xiàn)業(yè)主、設(shè)計、監(jiān)理、施工、咨詢、加工等單位同一項目、同一標(biāo)準(zhǔn)集成協(xié)同工作，達(dá)到 A/E/C（Architecture/Engineer/Construction）精確有效管理?；赑W平臺青島地鐵項目建立了項目組織管理體系，如圖1，由項目建設(shè)單位對PW平臺統(tǒng)一管理，其他各方需到建設(shè)單位申請相應(yīng)的賬號后方可登錄平臺，進行協(xié)同辦公。

圖1 基于PW平臺的項目組織管理體系Fig.1 Project organization and management system based on PW platform

2 基于PW平臺的BIM技術(shù)應(yīng)用

2.1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計深化

由設(shè)計單位進行二維圖紙設(shè)計，施工單位根據(jù)設(shè)計院提供的設(shè)計圖，結(jié)合現(xiàn)場實際測量數(shù)據(jù)，將設(shè)計院提供的二維圖紙轉(zhuǎn)換為BIM模型，重點對構(gòu)件的布置、連接、預(yù)留、預(yù)埋做詳細(xì)處理。

業(yè)主、設(shè)計、施工、監(jiān)理、咨詢、加工單位共同對BIM模型進行會審，對模型的各個節(jié)點連接方式、預(yù)留、預(yù)埋等進行優(yōu)化并最終封模，如圖2所示。進而形成現(xiàn)場施工和構(gòu)件加工藍(lán)圖，作為現(xiàn)場建設(shè)的最終依據(jù)[2]。封模BIM模型具有現(xiàn)場可實施性，與現(xiàn)場實際施工程序一致。

圖2 設(shè)計二維平面圖—BIM模型—構(gòu)件安裝Fig.2 Design 2D plan-BIM model-component installation

2.2 三維掃描校核

利用徠卡3D激光掃描儀（Scanstation C5）對各站點建筑結(jié)構(gòu)實體進行三維掃描，將掃描點云導(dǎo)入Leica Cyclone軟件，利用Leica Cyclone軟件對點云進行整合，將整合后的點云數(shù)據(jù)與BIM模型進行擬合，擬合數(shù)據(jù)如圖3所示，通過虛實對比，檢查模型與實物一致性，對發(fā)現(xiàn)的問題及時進行現(xiàn)場整改，確保實際施工與建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的模型、藍(lán)圖一致[3]。

圖3 點云數(shù)據(jù)與BIM模型對比分析Fig.3 Comparative analysis of point cloud data and BIM model

利用手持式3D掃描儀（HandySCAN 331），對各專業(yè)的設(shè)備構(gòu)件進行實物掃描，基于點云模型直接生成構(gòu)件模型，以此建立專業(yè)的族庫文件，進行管線綜合排布時可在軟件內(nèi)直接調(diào)用族庫文件，提高設(shè)計效率。

2.3 機電管線綜合排布優(yōu)化

在三維掃描校核確認(rèn)無誤后的建筑結(jié)構(gòu)BIM模型中按照設(shè)計提供的二維圖紙由各施工單位進行機電綜合管線建模工作。地鐵施工機電管線包括通風(fēng)、消防、給水、空調(diào)水、動照通信、民用通信、信號、BAS、FAS、PSD等專業(yè)。

機電管線建模使用Rebro專業(yè)機電軟件，由不同單位分專業(yè)實施。不同專業(yè)可同時調(diào)用PW平臺中的建筑模型，在同一建筑模型中建模、修改[4]。

建模完成后進行碰撞檢查，發(fā)現(xiàn)和處理碰撞。碰撞處按編號顯示、管理，模型碰撞處顯示標(biāo)示圈與碰撞清單上的信息相互對應(yīng)。組織召開由業(yè)主、設(shè)計、監(jiān)理、施工、咨詢、加工單位參加的分析會，對發(fā)現(xiàn)的碰撞問題進行分析處理，同時對管線進行優(yōu)化排布，形成機電管線BIM優(yōu)化模型，其管線綜合排布優(yōu)化工作流程見圖4。

圖4 機電管線排布優(yōu)化工作流程Fig.4 Optimization workflow of electromechanical pipeline arrangement

2.4 大件設(shè)備運輸路徑模擬

在管線優(yōu)化排布后的BIM模型中進行大件設(shè)備運輸路徑模擬，如圖5，計算大件運輸所需合理空間，檢查大件運輸障礙，合理優(yōu)化墻體砌筑和管件安裝順序，對有礙大件設(shè)備運輸?shù)墓芫€及建筑結(jié)構(gòu)施工工序進行調(diào)整，確保大件設(shè)備運輸路徑。將碰撞分析與大件設(shè)備運輸路徑模擬后的BIM模型最終審核，通過后封模。超大件設(shè)備運輸需在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時進行考慮，在建筑結(jié)構(gòu)施工過程中進行安裝[5]。

圖5 大件設(shè)備運輸路徑模擬Fig.5 Simulation of transportation route for large equipment

2.5 數(shù)字化工廠加工與精確定位

依據(jù)封模模型生成各專業(yè)加工圖紙，將加工圖及BIM模型交給加工廠家，管件、結(jié)構(gòu)件加工單位可根據(jù)BIM模型形成加工程序，導(dǎo)入數(shù)控機床進行直接加工[6]。青島地鐵自建BIM數(shù)字加工中心，對所需管件進行工廠化集中加工，加工流程見圖6。

圖6 BIM數(shù)字加工流程Fig.6 BIM digital processing flow

依據(jù)封模模型出孔洞預(yù)留圖紙，將圖紙及孔洞模型交給現(xiàn)場并進行技術(shù)交底，現(xiàn)場按模型進行孔洞預(yù)留。風(fēng)管、水管、橋架、綜合支吊架由軟件進行自動編號，并生成二維碼張貼在加工后的管件上一塊出廠。

管件支吊架安裝，預(yù)留空洞定位，根據(jù)封模模型提取坐標(biāo)點坐標(biāo)，將坐標(biāo)點坐標(biāo)輸入3D激光掃描儀，在建筑結(jié)構(gòu)實體上進行激光打點定位[7]，實現(xiàn)支吊架及管線的精確安裝，見圖7。

圖7 激光打點精確定位安裝Fig.7 Laser dot precise positioning installation

2.6 三維漫游與竣工交付

利用軟件三維漫游功能，通過虛擬與仿真技術(shù)實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)和綜合管線排布的可視化和三維漫游，身臨其境般地走完整個項目，增加風(fēng)險評估人員對項目的理解深度和廣度。

將檢驗批、分部工程、分項工程、單位工程驗收過程中的各項資料導(dǎo)入模型數(shù)據(jù)庫，形成一套完整的BIM竣工模型，如圖8，實現(xiàn)模型信息化管理。

圖8 BIM竣工模型Fig.8 BIM completion model

基于竣工模型，生成竣工圖紙，除了傳統(tǒng)的平面圖、立面圖、剖面圖、大樣圖外，還應(yīng)增加建筑效果圖、3D視圖、局部剖切圖，經(jīng)各單位確認(rèn)后生成最終的竣工圖[8]。

3 取得成效

基于IFC數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)建立PW管理平臺，實現(xiàn)業(yè)主、設(shè)計、監(jiān)理、施工、咨詢、加工等單位同一項目、同一環(huán)境、同一標(biāo)準(zhǔn)集成協(xié)同工作，實現(xiàn)建筑、結(jié)構(gòu)、機電、施工、交驗、運營項目各參與方的信息共享。在PW管理平臺下，實現(xiàn)運用BIM技術(shù)進行建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、機電管線綜合設(shè)計、設(shè)備機房深化排布，墻體孔洞精確預(yù)留，風(fēng)管、水管、橋架、綜合支吊架的工廠化加工等工作無縫銜接。通過3D掃描技術(shù)與BIM技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)虛實對比查漏補缺，保證模型與實體一致，通過激光打點，實現(xiàn)支吊架及管線的精確安裝。

基于PW管理平臺的BIM技術(shù)應(yīng)用減少了信息阻塞造成的返工和重復(fù)性工作，工作效率顯著提升，工程質(zhì)量大大提高，施工成本明顯降低。

4 結(jié)語

基于PW管理平臺的BIM技術(shù)應(yīng)用，為青島地鐵項目的順利開展提供了有利的技術(shù)支持，對施工質(zhì)量和施工效率的提高具有重要意義，取得了顯著的成效。然而使用過程中仍有很多條件制約，影響使用效果如各建模軟件兼容問題：青島地鐵PW平臺基于Bentley軟件基礎(chǔ)搭建，其他軟件環(huán)境下的BIM模型如Rebro機電模型，互導(dǎo)過程中存在數(shù)據(jù)信息丟失問題，以IFC格式進行互導(dǎo)的兼容性有待于進一步提高。另外BIM技術(shù)應(yīng)用缺乏具體的建模標(biāo)準(zhǔn)，基本都是面上提要實現(xiàn)的功能、展示的效果等，很難作為各單位的設(shè)計與施工標(biāo)準(zhǔn)。目前國內(nèi)僅上海等個別城市推出試用的地方標(biāo)準(zhǔn)，處于使用探索階段，仍需進一步推動BIM技術(shù)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)。