中国西部科技创新港是教育部和陕西省共同建设的国家级项目, 是陕西省和西安交通大学落实“创新驱动”“一带一路”倡议的重要平台, 是西安交通大学加快“双一流”高校建设, 探索21世纪大学新形态、学科建设新结构、人才培养新模式的全新舞台。项目建成后将成为具有国际影响力的国家级科教高地, 成为集“产、学、研”于一体的新型智慧学镇和创新驱动平台。

由陕西建工集团有限公司承接的项目一期工程占地1750亩, 主要包括工科科研、学生公寓、医疗化工、文理科科研等功能区, 共48个建筑单体, 总建筑面积159万m², 总投资75.3亿元。

1) 项目建设标准高, 建筑功能复杂, 同步建设, 体量巨大。

2) 参与人员、标段、项目部数量众多, 管理协调难度大, 对信息管理的时效性有极严苛要求。

3) 项目工程量与资源需求量巨大、工期紧迫, 自2017年3月25日土方开挖至同年11月20日全面封顶, 历时240d。

项目采用BIM技术, 一方面由业主方驱动, 须完成建筑信息模型“设计-施工-运维”全生命周期BIM应用的信息传递, 制定了LOD400的信息模型交付标准。另一方面, 项目被列为重点工程, 是陕西建工集团确定的BIM应用示范项目, 要求在BIM全面应用基础上形成可参考复制且具有创新探索的实践经验。

因项目本身具有工期紧、质量标准高、管理体量巨大等客观条件而对项目提出的精细化管理需求既是BIM应用的机遇也是难点。面对庞大的信息数据流量, 如何保证信息传达的即时性和进行有效的信息迭代, 不仅是项目本身的难点, 也是其在BIM应用过程中最大的难点。

全生命周期BIM应用遵循信息模型贯穿设计、施工、运维三大过程, 统一各主要单位的信息交互标准, 通过信息化管理手段提高协同工作效率原则, 制定了“目标、流程、协同、配套”4步走的BIM项目实施计划书: (1) 分析应用目标及价值, 最终确定7个阶段, 共24个BIM目标和应用点; (2) 对各应用点进行流程梳理、编制, 确保各项工作有章可循; (3) 确定信息交换的内容、详细程度, 明确各方权责; (4) 完善保证BIM应用实施所需的配套要求。

根据制定的BIM应用目标内容组建核心管理团队, 从各参建单位调集专业人才共35名组建BIM中心。自上而下构建由项目经理牵头、总工程师把关、BIM负责人总体管理、BIM协调质检员落实汇总、BIM组长组织实施、BIM技术员具体操作的人员组织体系, 为BIM应用顺利实施打下坚实基础。

在中心运作过程中不断更新《BIM中心管理办法》《BIM实施方案》《创新奖励办法》等管理制度, 逐渐形成包括人员管理、技术管理和行为激励的制度体系。

结合应用目标搭建服务器、云平台, 建立信息集散中心, 统一采购高性能桌面工作站作为信息输入输出终端, 购置无人机、3D打印机、VR设备等辅助信息的采集、交流与传递设施。

BIM技术推广过程中, 首先要考虑清楚项目的管理模式, 通过设定项目BIM实施的总流程, 梳理应用逻辑, 明确各方在不同阶段的责任和权限 (见图1) 。

如图2所示, 根据项目实际情况建立两级校验的质量控制体系:一级校验由专业人员和咨询单位完成, 保证模型与图纸、现场一致;二级校验由BIM中心团队成员完成, 主要保证模型与实施方案中规定的一致性。两级校验的质量控制体系对信息进行有效筛选、整合和验证, 确保信息传递的准确性及可信度。

业务需求是新技术产生和推广应用的首要动力, 通过BIM技术在整个项目过程中的应用实施, 将BIM技术在项目中的实施内容归为5类:移动图纸、沟通媒介、工程预演、工作流程和创新平台。

BIM技术改变了传统的建设工程生产模式, 为项目生产和管理提供了大量数据信息。移动图纸指从设计图纸到模型竣工的一系列模型建立及完善过程, 通过制定建模标准检查模型的准确性, 分阶段按要求完善模型精细度, 最终完成信息模型整合 (见图3) 。通过此过程, 不仅能检查出设计图纸本身的质量问题, 同时也对信息模型进行了多次自校和互校, 检查出模型构件的信息错误、扣减关系错误、复杂节点做法等 (见图4) 。

利用BIM平台, 项目建立起多项强力、高效的沟通机制, 顺利完成对外展示、多单位协同、部门间协作、图纸会审与技术交底、文明施工展示等工作。

1) 对外展示通过互联网等新媒体手段, 结合BIM模型的可视化特性, 完成项目对外展示工作。采用轻量化模型对BIM应用进行公开汇报和说明, 提升了对外展示沟通的可参与度, 获得多方好评。

2) 多单位协同将参与项目的多方单位 (业主、承包商、分包商、监理、设计等) 共同纳入BIM协作体系, 协助并协调多方综合运用BIM技术, 增强对技术节点的理解深度, 提升沟通效率。

3) 部门协作由创新港BIM中心人员整体运作, 采用EBIM云平台, 开通700多人私有云账号, 搭建各部门间的信息沟通协作平台, 将BIM应用作为常态化的管理手段和信息交流渠道深入各部门日常工作。

4) 图纸会审与技术交底BIM最直观的特点在于三维可视化, 三维模型相比二维图纸多了一个维度信息, 所体现出的信息准确度和直观性是二维图纸无法比拟的。通过建立各专业BIM模型, 在项目前期反馈各专业设计中的问题, 生成并提供可整体协调的数据, 解决二维图纸会审耗时长、效率低、复杂节点表述不清等问题, 对工程中出现的重点、难点节点进行模型细化, 根据实际需求制作节点施工动画, 基于节点深化模型直观展示节点施工要点。

5) 文明施工展示采用相应的模型渲染软件为现场文明施工等要求提供依据和素材, 将效果图变为效果场景, 丰富展示手段, 提升展示效果, 降低展示成本 (见图5) 。

如图6所示, 工程初期利用实际场地信息建立模型并对施工场地布置进行模拟分析, 合理规划临建及施工场区, 较二维手段更易发现场布问题, 以便及时调整。在创建文明工地、绿色工地过程中, 利用BIM软件进行场布能更迅速地对优化方案进行反馈并生成所需信息, 提高工作效率。

整体策划安全体验区, 利用BIM软件设计空间, 选取项目所需的安全体验设施, 避免重大修改、返工, 使功能分区更合理 (见图7) 。升级质量样板展示手段, 优化细部做法, 实现可视化虚拟交底, 开发模型+样板间的施工样板新模式。

在挑架方案制作过程中, 通过提取比对不同构件位置方案的材料工程量, 择优选取, 辅助施工现场管理, 通过软件生成的《扣件式脚手架计算书》《型钢悬挑脚手架 (扣件式) 计算书》大大提高编制方案的效率与计算书的权威性。

装修深化设计时, 优化楼梯间、卫生间等装饰构造的细部做法和空间尺寸, 合理选择墙砖、地砖尺寸, 坚持样板引路, 打造工程精品, 质量一次成优 (见图8) 。

如图9所示, 对钢筋密集区重点进行模型搭建, 利用BIM对钢筋绑扎工艺进行施工模拟, 避免二次返工, 保证工程质量和进度。

将BIM技术植入施工现场全过程, 协助梳理基于BIM技术的工作模式, 应用BIM技术从方案开始, 完成方案制定、方案内审、分析报告、方案确认、现场实施的全过程, 基于模型生成安装施工的各类图纸, 既保证质量又提升效率。

BIM是建筑行业的一项重大创新, 为建筑行业发展提供了新思路, 已成为行业内热门的创新平台。本项目通过BIM+VR、BIM+3D打印、BIM+装配式、BIM+无人机等创新科技, 提高项目信息采集与传递效率, 对部分复杂构件、工艺难点进行微缩打印, 模拟施工并优化施工顺序。本项目15号楼是陕西省首栋装配整体式框架结构公建, 利用BIM技术提前发现和解决各类碰撞问题, 实现构件从设计到安装全过程的物料追踪 (见图10) 。

通过搭建云平台等手段解决现场700多名管理人员利用BIM模型协同工作的需求, 建立的BIM策划与质量控制体系基本实现了建筑信息从设计模型到施工模型的有效传递。综合运用多种技术在策划和模拟中直观进行方案优化和比选, 解决技术难题。围绕BIM开展机电深化设计和现场安装实施, 减少现场返工并提高工作效率。在BIM技术助力下, 项目主体施工阶段实现了提前工期近30d的预期目标, BIM+为本项目提供了更广阔的创新应用平台。