BIM技術(shù)案例分享：BIM在深圳機(jī)場(chǎng)三跑道填海工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1 工程概況

本工程為大型填海工程, 位于深圳機(jī)場(chǎng)二跑道以西、沿江高速以東、福永河以南, 陸域形成面積約為274.3 萬(wàn)m2, 軟基處理總面積約為289.2 萬(wàn)m2, 主要包括跑道區(qū)、外海堤、水面區(qū)、土面區(qū)、穿越道及繞行滑行道、滑行道、場(chǎng)區(qū)圍堰7個(gè)功能區(qū)。

2 BIM 設(shè)計(jì)要求

為實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目管理的科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化, 項(xiàng)目管理機(jī)構(gòu)于2015 年頒布了《BIM 實(shí)施管理標(biāo)準(zhǔn)》(簡(jiǎn)稱(chēng)《標(biāo)準(zhǔn)》) , 明確了參與各方BIM 實(shí)施目標(biāo)、管理、控制以及成果交付等要求。 根據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定, 設(shè)計(jì)需制定項(xiàng)目策略書(shū)及實(shí)施方案, 明確以下內(nèi)容: 1)BIM 軟件及版本; 2)設(shè)計(jì)階段BIM應(yīng)用目的; 3)設(shè)計(jì)階段BIM 應(yīng)用范圍; 4)BIM 工作內(nèi)容; 5)各專(zhuān)業(yè)模型內(nèi)容; 6)各階段模型深度要求; 7)BIM 顏色要求; 8)建模規(guī)則與信息要求;9)協(xié)同工作分工; 10)成果交付格式及內(nèi)容。

3 BIM 設(shè)計(jì)應(yīng)用

本工程BIM 設(shè)計(jì)內(nèi)容包括三跑道開(kāi)挖及回填,外海堤基槽開(kāi)挖、斜坡式結(jié)構(gòu)、直立堤結(jié)構(gòu)、場(chǎng)區(qū)圍堰、土面區(qū)、滑行道、繞行道開(kāi)挖回填、堆載預(yù)壓及穿越道旋噴樁, 涉及專(zhuān)業(yè)主要有總圖、水工、巖土、勘察等。 BIM 設(shè)計(jì)以三維地質(zhì)模型為基礎(chǔ), 可以客觀準(zhǔn)確地反映設(shè)計(jì)意圖, 提高設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性及工程量計(jì)算精度, 減小誤差, 輔助優(yōu)化設(shè)計(jì)方案, 確保在工期緊張的情況下, 減少設(shè)計(jì)錯(cuò)誤、節(jié)約成本, 利于后期項(xiàng)目信息管理。

早把握工程設(shè)計(jì)的方向, 解決設(shè)計(jì)階段多方溝通、協(xié)通問(wèn)題, 切實(shí)控制設(shè)計(jì)質(zhì)量, 避免下階段的工程風(fēng)險(xiǎn), BIM 設(shè)計(jì)模型也可以在施工階段中使用,通過(guò)施工工序及進(jìn)度的模擬、仿真進(jìn)行深入優(yōu)化。

3.1 三維協(xié)同設(shè)計(jì)

根據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定, 設(shè)計(jì)方需在服務(wù)器上搭建內(nèi)部協(xié)同平臺(tái), 并對(duì)各專(zhuān)業(yè)的模型文件進(jìn)行管理, 包括文件夾結(jié)構(gòu)、模型深度、模型命名等。各專(zhuān)業(yè)根據(jù)相互的接口條件, 相互引用各專(zhuān)業(yè)間的模型, 進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì); 設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)員將協(xié)同平臺(tái)初步完成的各專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)成果在Navisworks 中實(shí)時(shí)總裝, 并將出現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)反饋給設(shè)計(jì)組, 設(shè)計(jì)組動(dòng)態(tài)更新設(shè)計(jì)。

協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)能將常規(guī)項(xiàng)目的“串聯(lián)” 設(shè)計(jì)流程轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄬?zhuān)業(yè)“并行” 的設(shè)計(jì)流程。 本次協(xié)同設(shè)計(jì)囊括了參與的所有專(zhuān)業(yè), 各設(shè)計(jì)組人員通過(guò)建立專(zhuān)業(yè)分組, 分配賬號(hào)登錄至云端平臺(tái)。 各專(zhuān)業(yè)能夠共享其他專(zhuān)業(yè)的最新設(shè)計(jì)信息, 實(shí)時(shí)查看、修改、更新, 發(fā)現(xiàn)及解決設(shè)計(jì)過(guò)程中專(zhuān)業(yè)間協(xié)同的問(wèn)題, 商討最優(yōu)方案, 提高設(shè)計(jì)效率, 減少不必要的銜接錯(cuò)誤, 提高信息溝通的效率和準(zhǔn)確性。 參加項(xiàng)目設(shè)計(jì)的所有人員都可以使用同一數(shù)據(jù)格式, 在同一數(shù)字模型上進(jìn)行工作, 最大限度地減少不同數(shù)據(jù)格式相互轉(zhuǎn)換造成的數(shù)據(jù)信息丟失, 減少資料相互提交的錯(cuò)漏現(xiàn)象, 縮短設(shè)計(jì)成果在各專(zhuān)業(yè)流轉(zhuǎn)的時(shí)間, 提高準(zhǔn)確率。 同時(shí),在設(shè)計(jì)總協(xié)調(diào)方的組織下, 多專(zhuān)業(yè)間還可發(fā)起視頻會(huì)議, 協(xié)商更改方案, 優(yōu)化設(shè)計(jì)。

三維協(xié)同平臺(tái)還可以集成各專(zhuān)業(yè)的相關(guān)數(shù)據(jù)信息, 實(shí)現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)下大數(shù)據(jù)的協(xié)同, 平臺(tái)中相關(guān)的信息可以根據(jù)項(xiàng)目需要設(shè)置好權(quán)限, 供不同職能權(quán)限的工程師參照引用及獲取, 非相關(guān)人員不能查看項(xiàng)目的相關(guān)信息。 三維協(xié)同平臺(tái)還具有發(fā)起流程的功能, 流程的發(fā)起包括模型數(shù)據(jù)或者相關(guān)文檔、圖片等附件, 通過(guò)更改共享文件的狀態(tài)后可指定流程相關(guān)人員參與進(jìn)來(lái), 保證流程的運(yùn)轉(zhuǎn), 參與流程的人員在獲得任務(wù)時(shí), 可進(jìn)行郵件通知, 并在郵件中直接定位到具體的模型當(dāng)中, 保證消息及時(shí)送達(dá)知悉。 與此同時(shí), 文件的版本會(huì)在狀態(tài)更改后自動(dòng)升版, 文件任何的修改在檢入后同樣會(huì)帶來(lái)版本的更新, 所有云端的文件都可以追溯查看歷史版本, 保證文件的安全性。

3.2 三維地質(zhì)模型

三維地質(zhì)模型是大型填海工程進(jìn)行BIM 設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ), 目前無(wú)論是國(guó)外的還是國(guó)產(chǎn)的三維地質(zhì)建模軟件, 其操作程序都過(guò)于復(fù)雜, 兼容性及適用性尚未達(dá)到完全開(kāi)展設(shè)計(jì)的要求, 只有專(zhuān)業(yè)操作人員才能使用 。

本工程BIM 設(shè)計(jì)也遇到相似的困難, 在獲得勘察數(shù)據(jù)后(約600 個(gè)鉆孔), 設(shè)計(jì)人員對(duì)地質(zhì)模塊進(jìn)行了深入的研究, 結(jié)合項(xiàng)目的特點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)與軟件之間的連接進(jìn)行修改, 通過(guò)將勘察數(shù)據(jù)包括外擴(kuò)的鉆孔(約200 個(gè)) 數(shù)據(jù)導(dǎo)入整理成通用數(shù)據(jù)格式, 并根據(jù)三維曲面實(shí)際連接情況批量進(jìn)行數(shù)據(jù)的夾層處理, 剔除不合理的連接,實(shí)現(xiàn)勘察數(shù)據(jù)與三維地質(zhì)模型的無(wú)縫對(duì)接轉(zhuǎn)換。三維地質(zhì)模型仍能保留鉆孔數(shù)據(jù)屬性信息, 后續(xù)也可以根據(jù)需要對(duì)鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)的信息進(jìn)行添加。三維鉆孔示意見(jiàn)圖4。 處理后的鉆孔數(shù)據(jù)在Civil3D 中可考慮濱海沉積地層平緩基本規(guī)律, 自動(dòng)分層算法按層號(hào)構(gòu)建三維地質(zhì)模型, 連接各鉆孔之間的高程, 最大程度模擬地質(zhì)情況, 可視化展現(xiàn)復(fù)雜地層變化情況。

三維地質(zhì)模型包括三維實(shí)體地質(zhì)模型、三維曲面地質(zhì)模型以及包含地質(zhì)信息的數(shù)據(jù)庫(kù)。進(jìn)行橫斷面出圖時(shí), 通過(guò)在Civil 3D 里做采樣線(xiàn), 剖切三維曲面模型, 調(diào)用地質(zhì)信息數(shù)據(jù)庫(kù)里的相關(guān)信息, 剖切之后可進(jìn)行土層自動(dòng)編號(hào)及土層高程的標(biāo)注, 模型信息與橫斷面圖一一對(duì)應(yīng)。 地質(zhì)剖切圖可清晰體現(xiàn)各鉆孔之間的連接規(guī)律及夾層情況, 為后續(xù)的海堤設(shè)計(jì)及地基處理提供更加準(zhǔn)確的地質(zhì)資料, 保證設(shè)計(jì)更加準(zhǔn)確、安全。

3.3 基槽開(kāi)挖設(shè)計(jì)

常規(guī)的基槽開(kāi)挖設(shè)計(jì)圖采用高程控制, 根本原因在于缺少三維地質(zhì)模型, 采用高程控制可以方便出圖及進(jìn)行工程量的統(tǒng)計(jì)。 但對(duì)于實(shí)際項(xiàng)目來(lái)說(shuō)是不利的, 無(wú)法對(duì)多種土質(zhì)進(jìn)行分類(lèi)統(tǒng)計(jì),計(jì)量本身也存在誤差, 容易對(duì)工程量統(tǒng)計(jì)產(chǎn)生較大的影響。

本工程采用BIM 技術(shù)建立三維地質(zhì)模型, 可以實(shí)現(xiàn)分土層統(tǒng)計(jì)工程量, 極大地提高了設(shè)計(jì)精度。 基槽開(kāi)挖設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了從傳統(tǒng)的高程控制轉(zhuǎn)變?yōu)橥临|(zhì)控制, 通過(guò)將基槽模型與三維地質(zhì)實(shí)體模型進(jìn)行布爾運(yùn)算, 獲得不同土層的開(kāi)挖模型, 分類(lèi)統(tǒng)計(jì)各土層的工程量。 對(duì)于跑道及海堤基槽的施工圖設(shè)計(jì), 只需將開(kāi)挖曲面添加到連續(xù)變化的三維地質(zhì)橫斷面圖中, 添加標(biāo)簽, 就可以直接生成滿(mǎn)足設(shè)計(jì)深度要求的基槽開(kāi)挖圖。

得益于BIM 技術(shù)的應(yīng)用, 本工程基槽開(kāi)挖的設(shè)計(jì)工作量減少了, 但基槽開(kāi)挖量的統(tǒng)計(jì)卻更加精確了。

3.4 斜坡式海堤設(shè)計(jì)

復(fù)雜地形的斜坡式海堤設(shè)計(jì)斷面間相差較大,BIM 建模難度大。 雖然Civil 3D 本身并沒(méi)有針對(duì)海堤的設(shè)計(jì)模塊, 但利用軟件自帶的道路功能同樣可以進(jìn)行海堤及基槽等涉及地形方面的模型設(shè)計(jì)。本工程斜坡式海堤BIM 設(shè)計(jì)主要采用Civil 3D 軟件。 斜坡式外海堤長(zhǎng)度較長(zhǎng), 斷面變化多, 采用Civil 3D 道路功能包含的部件編輯器 subcomposser進(jìn)行設(shè)計(jì), 通過(guò)在部件編輯器中對(duì)海堤斷面的寬度和高度等設(shè)置參數(shù), 賦予參數(shù)目標(biāo)來(lái)控制變化,使斷面具有通用性和開(kāi)展參數(shù)化設(shè)計(jì), 可以實(shí)現(xiàn)不同斷面之間的過(guò)渡和銜接。 該功能還可以較好地還原設(shè)計(jì)方案, 相對(duì)于傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)有很大的提升。

基于連續(xù)變化的三維地質(zhì)模型, 根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行模型的創(chuàng)建。 模型因地質(zhì)的起伏變化, 通過(guò)BIM 模型可視化的特點(diǎn)可實(shí)時(shí)優(yōu)化修改設(shè)計(jì)方案, 對(duì)不合理的地方進(jìn)行局部重點(diǎn)考慮, 反復(fù)比選, 推敲出最適合項(xiàng)目并具有可實(shí)施性的方案。采用BIM 技術(shù)在斜坡式海堤中進(jìn)行設(shè)計(jì)可以采用Civil 3D 軟件的批量出圖功能, 實(shí)現(xiàn)快速出圖。 本工程場(chǎng)地范圍廣、鉆孔數(shù)量多、出圖數(shù)量多, 運(yùn)用BIM 技術(shù)可以極大地提高出圖效率及準(zhǔn)確度,且設(shè)計(jì)圖紙能夠滿(mǎn)足精度要求(圖7)。 若需對(duì)方案進(jìn)行調(diào)整, 則可以通過(guò)修改部件并在Civil 3D 軟件中刷新, 相應(yīng)的模型及斷面圖也會(huì)實(shí)時(shí)連動(dòng)修改, 減少圖紙修改帶來(lái)的工作量。 模型生成后,相應(yīng)的工程量可以在Civil 3D 軟件中快速、準(zhǔn)確地進(jìn)行分類(lèi)提取。 在提高效率的同時(shí)保證了工程量的準(zhǔn)確。

4 結(jié)語(yǔ)

1) 協(xié)同設(shè)計(jì)在BIM 應(yīng)用中發(fā)揮著重要的作用, 基于云端服務(wù)器協(xié)同平臺(tái), 通過(guò)分配賬號(hào)并設(shè)置權(quán)限來(lái)管理各專(zhuān)業(yè)的協(xié)同設(shè)計(jì), 實(shí)時(shí)共享鏈接相互的設(shè)計(jì)成果作為本專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)的依據(jù), 更加緊密地將各專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)聯(lián)系到一起, 解決傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的溝通、協(xié)調(diào)問(wèn)題。

2) 三維地質(zhì)模型是進(jìn)行填海工程BIM 設(shè)計(jì)不可缺少的因素之一, 通過(guò)對(duì)地勘數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的處理, 可最大程度地還原地質(zhì)情況, 并基于地質(zhì)模型進(jìn)行后續(xù)的基槽開(kāi)挖、海堤設(shè)計(jì)等工作。

3) BIM 設(shè)計(jì)在保證設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性的同時(shí), 還應(yīng)能做到提高出圖的效率, 尤其是大型填海工程中,涉及大量的鉆孔和斷面, 后續(xù)方案修改及調(diào)整也能減少工作量; 采用BIM 技術(shù)還能準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)工程量, 提高造價(jià)咨詢(xún)工作的準(zhǔn)確性。

BIM模型在施工過(guò)程中的應(yīng)用可全面提升工程造價(jià)行業(yè)效率與信息化管理水平，優(yōu)化管理流程，高效率、高精準(zhǔn)度的完成工程量計(jì)算工作。以上內(nèi)容就是“BIM技術(shù)案例分享：BIM在深圳機(jī)場(chǎng)三跑道填海工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用”，更多BIM熱點(diǎn)資訊/教程分享歡迎關(guān)注微信公眾號(hào)“BIM實(shí)訓(xùn)”，也可點(diǎn)擊下方免費(fèi)下載領(lǐng)取精品學(xué)習(xí)資料。