1 工程概況

本工程為大型填海工程, 位于深圳機場二跑道以西、沿江高速以東、福永河以南, 陸域形成面積約為274.3 萬m2, 軟基處理總面積約為289.2 萬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、場區(qū)圍堰7個功能區(qū)。

2 BIM 設(shè)計要求

為實現(xiàn)項目管理的科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化, 項目管理機構(gòu)于2015 年頒布了《BIM 實施管理標(biāo)準(zhǔn)》(簡稱《標(biāo)準(zhǔn)》) , 明確了參與各方BIM 實施目標(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)計需制定項目策略書及實施方案, 明確以下內(nèi)容: 1)BIM 軟件及版本; 2)設(shè)計階段BIM應(yīng)用目的; 3)設(shè)計階段BIM 應(yīng)用范圍; 4)BIM 工作內(nèi)容; 5)各專業(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)計應(yīng)用

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

早把握工程設(shè)計的方向, 解決設(shè)計階段多方溝通、協(xié)通問題, 切實控制設(shè)計質(zhì)量, 避免下階段的工程風(fēng)險, BIM 設(shè)計模型也可以在施工階段中使用,通過施工工序及進度的模擬、仿真進行深入優(yōu)化。

3.1 三維協(xié)同設(shè)計

根據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定, 設(shè)計方需在服務(wù)器上搭建內(nèi)部協(xié)同平臺, 并對各專業(yè)的模型文件進行管理, 包括文件夾結(jié)構(gòu)、模型深度、模型命名等。各專業(yè)根據(jù)相互的接口條件, 相互引用各專業(yè)間的模型, 進行動態(tài)設(shè)計; 設(shè)計協(xié)調(diào)員將協(xié)同平臺初步完成的各專業(yè)設(shè)計成果在Navisworks 中實時總裝, 并將出現(xiàn)的問題及時反饋給設(shè)計組, 設(shè)計組動態(tài)更新設(shè)計。

協(xié)同設(shè)計平臺能將常規(guī)項目的“串聯(lián)” 設(shè)計流程轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄬I(yè)“并行” 的設(shè)計流程。 本次協(xié)同設(shè)計囊括了參與的所有專業(yè), 各設(shè)計組人員通過建立專業(yè)分組, 分配賬號登錄至云端平臺。 各專業(yè)能夠共享其他專業(yè)的最新設(shè)計信息, 實時查看、修改、更新, 發(fā)現(xiàn)及解決設(shè)計過程中專業(yè)間協(xié)同的問題, 商討最優(yōu)方案, 提高設(shè)計效率, 減少不必要的銜接錯誤, 提高信息溝通的效率和準(zhǔn)確性。 參加項目設(shè)計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漏現(xiàn)象, 縮短設(shè)計成果在各專業(yè)流轉(zhuǎn)的時間, 提高準(zhǔn)確率。 同時,在設(shè)計總協(xié)調(diào)方的組織下, 多專業(yè)間還可發(fā)起視頻會議, 協(xié)商更改方案, 優(yōu)化設(shè)計。

三維協(xié)同平臺還可以集成各專業(yè)的相關(guān)數(shù)據(jù)信息, 實現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)下大數(shù)據(jù)的協(xié)同, 平臺中相關(guān)的信息可以根據(jù)項目需要設(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)人員不能查看項目的相關(guān)信息。 三維協(xié)同平臺還具有發(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, 通過更改共享文件的狀態(tài)后可指定流程相關(guān)人員參與進來, 保證流程的運轉(zhuǎn), 參與流程的人員在獲得任務(wù)時, 可進行郵件通知, 并在郵件中直接定位到具體的模型當(dāng)中, 保證消息及時送達知悉。 與此同時, 文件的版本會在狀態(tài)更改后自動升版, 文件任何的修改在檢入后同樣會帶來版本的更新, 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行BIM 設(shè)計的重要基礎(chǔ), 目前無論是國外的還是國產(chǎn)的三維地質(zhì)建模軟件, 其操作程序都過于復(fù)雜, 兼容性及適用性尚未達到完全開展設(shè)計的要求, 只有專業(yè)操作人員才能使用 。

本工程BIM 設(shè)計也遇到相似的困難, 在獲得勘察數(shù)據(jù)后(約600 個鉆孔), 設(shè)計人員對地質(zhì)模塊進行了深入的研究, 結(jié)合項目的特點對數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)與軟件之間的連接進行修改, 通過將勘察數(shù)據(jù)包括外擴的鉆孔(約200 個) 數(shù)據(jù)導(dǎo)入整理成通用數(shù)據(jù)格式, 并根據(jù)三維曲面實際連接情況批量進行數(shù)據(jù)的夾層處理, 剔除不合理的連接,實現(xiàn)勘察數(shù)據(jù)與三維地質(zhì)模型的無縫對接轉(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)需要對鉆孔數(shù)據(jù)庫的信息進行添加。三維鉆孔示意見圖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, 自動分層算法按層號構(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。進行橫斷面出圖時, 通過在Civil 3D 里做采樣線, 剖切三維曲面模型, 調(diào)用地質(zhì)信息數(shù)據(jù)庫里的相關(guān)信息, 剖切之后可進行土層自動編號及土層高程的標(biāo)注, 模型信息與橫斷面圖一一對應(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)計及地基處理提供更加準(zhǔn)確的地質(zhì)資料, 保證設(shè)計更加準(zhǔn)確、安全。

3.3 基槽開挖設(shè)計

常規(guī)的基槽開挖設(shè)計圖采用高程控制, 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行工程量的統(tǒng)計。 但對于實際項目來說是不利的, 無法對多種土質(zhì)進行分類統(tǒng)計,計量本身也存在誤差, 容易對工程量統(tǒng)計產(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, 可以實現(xiàn)分土層統(tǒng)計工程量, 極大地提高了設(shè)計精度。 基槽開挖設(shè)計實現(xiàn)了從傳統(tǒng)的高程控制轉(zhuǎn)變?yōu)橥临|(zhì)控制, 通過將基槽模型與三維地質(zhì)實體模型進行布爾運算, 獲得不同土層的開挖模型, 分類統(tǒng)計各土層的工程量。 對于跑道及海堤基槽的施工圖設(shè)計, 只需將開挖曲面添加到連續(xù)變化的三維地質(zhì)橫斷面圖中, 添加標(biāo)簽, 就可以直接生成滿足設(shè)計深度要求的基槽開挖圖。

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

3.4 斜坡式海堤設(shè)計

復(fù)雜地形的斜坡式海堤設(shè)計斷面間相差較大,BIM 建模難度大。 雖然Civil 3D 本身并沒有針對海堤的設(shè)計模塊, 但利用軟件自帶的道路功能同樣可以進行海堤及基槽等涉及地形方面的模型設(shè)計。本工程斜坡式海堤BIM 設(shè)計主要采用Civil 3D 軟件。 斜坡式外海堤長度較長, 斷面變化多, 采用Civil 3D 道路功能包含的部件編輯器 subcomposser進行設(shè)計, 通過在部件編輯器中對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)來控制變化,使斷面具有通用性和開展參數(shù)化設(shè)計, 可以實現(xiàn)不同斷面之間的過渡和銜接。 該功能還可以較好地還原設(shè)計方案, 相對于傳統(tǒng)二維設(shè)計有很大的提升。

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

4 結(jié)語

1) 協(xié)同設(shè)計在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, 通過分配賬號并設(shè)置權(quán)限來管理各專業(yè)的協(xié)同設(shè)計, 實時共享鏈接相互的設(shè)計成果作為本專業(yè)設(shè)計的依據(jù), 更加緊密地將各專業(yè)的設(shè)計聯(lián)系到一起, 解決傳統(tǒng)設(shè)計中的溝通、協(xié)調(diào)問題。

2) 三維地質(zhì)模型是進行填海工程BIM 設(shè)計不可缺少的因素之一, 通過對地勘數(shù)據(jù)庫數(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)模型進行后續(xù)的基槽開挖、海堤設(shè)計等工作。

3) BIM 設(shè)計在保證設(shè)計準(zhǔn)確性的同時, 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)計工程量, 提高造價咨詢工作的準(zhǔn)確性。

BIM模型在施工過程中的應(yīng)用可全面提升工程造價行業(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)度的完成工程量計算工作。以上內(nèi)容就是“BIM技術(shù)案例分享：BIM在深圳機場三跑道填海工程設(shè)計中的應(yīng)用”，更多BIM熱點資訊/教程分享歡迎關(guān)注微信公眾號“BIM實訓(xùn)”，也可點擊下方免費下載領(lǐng)取精品學(xué)習(xí)資料。