[西咸空港]BIM技术在空港项目质量安全管理中的应用(完成)

BIM技术在西咸空港综合保税区项目安全质量管理中的应用曹凯（中铁二十局集团第六工程有限公司，陕西西安710032）摘要：利用BIM技术在三维建模过程中，发现并解决设计图纸中存在的问题，提高了项目施工过程未知风险的可预见性。通过虚拟施工，准确反映现场需做临边防护的部位、自动检索需高大支模构件，同时通过PDS系统及iBan手机移动客户端，拍照关联现场安全及质量隐患、关联隐蔽部位质量验收单，进行实时的工程质量安全监控。关键词：BIM技术iBan客户端资料与模型关联自动检索质量安全放线定位西咸空港综合保税区事务服务办理中心工程，为全现浇钢+型钢混凝土+钢筋混凝土混合框架结构。整个建筑形体类似于“飞碟”。外围轮廓是类球面圆形。地上部分建筑形体骨架由68条钢结构球面曲肋和7道型钢混凝土环梁组成。造型独特、结构复杂，施工难度大。使用传统的管理方法将会使成本、进度、安全质量控制工作极为繁杂。而作为三维建筑信息模型的BIM技术能使工程技术人员更快捷的发现设计中存在的问题，提高了施工过程中未知风险的可预见性。通过虚拟施工，及时准确的发现现场存在的安全质量隐患，并关联隐蔽部位质量验收单，对工程安全质量全过程实时监控。提供了高效动态的信息化管理平台。1、BIM模型预见图纸设计问题BIM技术的应用都基于三维建筑信息模型，各专业人员借助可视化的3D模型可发现结构与建筑的矛盾、图纸未标注、尺寸不合理、安装专业自身碰撞点等一系列图纸设计问题，将所发现的设计问题分进行汇总，既减少了影响工程安全质量的潜在风险因素；又使工程技术人员加深了对设计意图的理解。项目BIM小组与鲁班BIM顾问团队合作，对西咸空港综合保税区事务服务办理中心工程进行建模，发现了设计图纸中，各专业设计存在的矛盾点及构件信息未标注等问题达100余个，这些问题在图纸会审中及时得到了解决，并对BIM模型进行及时修改，保证了模型的准确性，为BIM技术在本项目的应用打下了良好的基础。图纸问题整理如图：序号图号问题说明模型暂处理方法审图结果1结施502KZ7a角部斜筋无说明按照拉钩处理按照完整箍筋2结施401筏板标高图纸中未明确注明标高按筏板底标高-7550mm底标高-7550mm3结施401承台无名称标注根据平面尺寸对应基础详图配筋厚度暂按CT17来定义按照CT174....................设计图纸结施401中，3/S轴桩承台无名称标注，这在施工中是一个未知构件，BIM建模过程中发现此问题后，在图纸会审中解决了上述问题，将此承台命名为CT17，排除了影响施工的未知因素。如图：空港保税区项目施工管理人员三十余人，其中各专业技术人员10余人，前期通过每晚的BIM建模软件培训，加深了施工人员对图纸设计意图的理解，排除了施工过程中潜在的质量风险因素。2、BIM技术反映需临边防护的部位BIM技术反映需临边防护的部位，即通过BIM的虚拟施工、PDS系统的模型协同，三维直观体现需临边防护的部位，以便安全管理人员及时做好防护方案。空港项目地下一层面积较大，现场存在众多临边、洞口。临边防护包括：楼梯间防护、楼梯四周防护、结构临边防护、屋面临边防护、及施工电梯临边防护等。以楼梯临边防护为例：在施工前，工程技术人员利用BIM模型对现场施工人员进行三维安全交底，直观地展示所有楼梯的位置、参数等信息，提醒施工人员应对楼梯间、楼梯四周做出防护措施，通过BIM模型的直观展示，施工人员按照相应的防护方案进行楼梯临边防护，既进行了三维直观的安全交底，又对施工人员起到了安全警示作用。图：楼梯模型及参数直观展示图：电梯洞口直观展示3、BIM技术在型钢与钢筋碰撞中的运用在施工前对型钢混凝土梁柱节点部位进行三维建模，通过云计算功能自动查找到工程中钢筋与型钢的碰撞点，可直观的确定钢筋连接板的位置及尺寸大小，及时对钢筋位置进行调整。精确指导钢筋下料，减少了材料浪费，提高了工效。4、BIM技术精确定位管线预留洞利用BIM技术自动检测并定位预留洞口，将机电安装各专业之间的管线穿过结构之间的碰撞定位报告输出,结合三维可视化排布效果，对相关的施工人员进行三维交底，现场技术人员根据三维直观报告进行现场预留洞定位控制，避免因为疏忽而造成遗漏，同时也能为后期开孔提供定位依据，避免返工浪费，提高工作效率、节约工期。预留洞口定位报告如图：空港项目地下室面积为22282m2，管线排布错综复杂，利用BIMWoks总共发现预留洞256个，经安装技术人员确认，空调水管预留洞93个、给排水管预留洞160个、桥架预留洞3个。现场混凝土浇捣时，安装技术人员利用预留洞口报告中各种管线的尺寸、标高等构件信息，复核现场预留洞口的平面位置以及标高，确保了预留洞口位置的准确。例如：给水管穿过混凝土外墙，现场预留洞口与模型对比如图：5、BIM技术在管线综合排布中的运用传统的管线综合是将各专业的CAD电子图叠放在一起，画出局部二维剖面图。空港项目利用BIM技术，在三维可视化状态下，在BIMWoks平台中进行自动查找安装与结构专业的碰撞冲突部位，以模型和报告的形式进行项目技术交底，然后进行二次深化设计、调整管道走向，极大地缩短工期、提高质量、提高工作效率。6、BIM技术——可以放口袋的iBan每个项目中，都会出现大小不一的安全质量问题，在空港保税区项目引进BIM技术后，为便于随时记录问题、沟通协调、及时解决问题，项目安全质量管理人员使用BIM技术中iBan手机移动客户端，提高了工作效率、有效地预防了安全质量风险。iBan是一款便于交流，易于操控，实现“高效率、低成本”的安全质量管理系统，是云端与移动设备相结合的管理模式，现场工程师拍摄的任何缺陷和检查及涉及到安全质量的照片，通过移动设备传输，精确定位到BIM模型的相关位置，实现快速有效的缺陷处理和质量检查及安全风险预防功能，达到提高工程质量和成本效益的目的。空港项目中由于施工难度大，使用传统的安全质量管理工作非常繁琐，利用BIM技术中的手机移动客户端iBan将现场存在的质量缺陷和安全风险进行拍照后，与BIM模型关联，项目管理小组通过与模型对比，对存在的安全质量隐患一目了然。在现场安全质量管理的过程中，将发现存在安全、质量隐患的部位，通过iBan上传至云服务器，与BIM模型关联，进行精确定位，项目经理、总工在办公室随时掌握现场影响质量安全的风险因素，及时做出处理。7、BIM技术将施工资料与模型关联BIM技术将施工资料与模型关联，就是在施工过程中，将施工资料及时准确的与BIM模型关联，在BIM模型中形成各种形式的信息记录。工程资料的分类、归档是资料员重要的日常工作，作为纸质资料，在遇到项目资料检查验收时，查阅资料较为不便，还可能存在重要资料归类错误以及遗失、人员离职带来的工作交接等问题。因此，空港项目在引进BIM技术后，对所有的工程质量验收资料（包括：地基验槽记录、基础工程质量验收报告、地基处理工程质量验收报告、主体结构分部工程质量验收报告、工程月报等）进行扫描，利用PDS系统，以pdf或者Word格式上传至BIM模型中，精确关联相关构件，大大提升了协同效率，且云服务器信息存储量更大、可保存更多的工程档案，并支持Word文档、EXCEL表格、照片、图片、CAD电子图纸等格式，省时省力，提高了工作协同性。图：工程资料关联模型8、BIM技术自动检索高大支模，预防安全风险目前国内超高层、高层结构复杂、施工难度大的项目越来越多，容易造成因高大支模系统失稳而发生坍塌事故，“高大支模位置查找不精确或者遗漏”是出现事故不可或缺的原因之一。空港项目的地下室及地上结构层高为4-5m不等，大跨度、大截面的梁板有多处，高大支模的实施方法，是安全质量工作中非常重要的环节。如果利用传统方法查找高大支模构件，需要较长时间。而利用BIM技术自动检索高大支模构件，防止遗漏，可快速有效的预防安全风险。二层梁自动检索如图：经过BIM技术自动检索，二至四层结构中，梁截面面积大于等于0.52m2共有51处，梁单跨跨度大于等于18m共有21处，对每一处都可以进行准确、直观的定位，用Excel表格作为记录，分发到各现场负责人手中，以便对需高大支模的部位及时采取可靠的安全施工措施。高大空间部位2-4层支撑面积24568m2层高一层顶板（4.7m）～三层楼面（16.7m）；总高度12m梁截面面积大于0.52m251处，截面面积分别为：800*650、500*1400、500*800等梁精确定位2层：C/6-7轴YKL3第三跨、P/6-7轴YKL3第三跨、(1/4)/F-H轴YKL9a、(1/4)/J-R3轴YKL9a等9、BIM技术在空间三维定位中的应用目前房建工程测量主要内容为：测设布控，方案制定，图纸审核，坐标计算，放样实施，指导施工。其中坐标计算是在CAD二维平面状态下操作，对相关图纸交叉复核，是最为繁琐、室内工作量最大的部分，全部工作都由人工计算并审核，极有可能出现点位坐标计算误差，导致放线错误的情况。由于空港项目建筑面积较大，各专业图纸比较分散，交叉复核工作量非常大。地下室的梁图按照转换梁、框架梁、次梁三种类型进行出图。如使用传统方法，测量班在放线之前提取坐标需要将三种类型的梁图进行合并，移动至自建坐标系，进行人工计算，人工计算坐标容易出现点位错误，因此只能一次又一次的复核点位测量数据。利用BIM技术测量放线，是指将原来的二维平面状态下合并图纸、提取坐标，转换成在BIM三维模型中直接提取坐标，利用虚拟施工指导测量放线定位。空港项目利用BIM技术，改变了传统测量定位模式，将自建建筑坐标系与BIM模型相结合，在点取BIM三维模型的任意点时，能够准确、快速的提取点位坐标，直接用于现场测量放线。地下室梁体在定位时采用BIM技术，如L/5-6轴型钢混凝土梁ZHL56与ZHL54右侧交点，在定位前，测量工程师在BIM模型中直接提取X、Y两个方向准确坐标，再查看其位置及标高，其平面坐标点为（37632.5,83300.0），其工程标高为-850mm，由此得出其三维坐标点为（37632.5,83300.0，-850.0），直接用于施工测量定位。省略了传统模式中的图纸审核、图纸拆分、图纸合并、坐标计算与复核等工作，大大提高了工作效率。引入BIM技术后，测量定位完全依靠BIM模型，对平面数据的审核及电子版图纸的二次修改集中在建立BIM模型过程中完成，可轻松制定放样方案、直观提取三维坐标。图：型钢混凝土梁ZHL56与ZHL54右侧交点定位10、结束语利用BIM技术对安全质量管理严格把关，各个部门使用现成的BIM模型，使得建筑物质量大大提升，对安全事故“sayno”！