城市軌道交通車輛基地上蓋物業(yè)開發(fā)BIM應(yīng)用體系研究

李 欽，舒作敏，孫思為

（1.廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東 廣州 510010；2.廣州地鐵集團(tuán)有限公司，廣東 廣州 510600）

0 引言

當(dāng)前，全國(guó)各地都頒布了關(guān)于推進(jìn)建筑信息模型（building information modeling,BIM）技術(shù)推廣應(yīng)用的相關(guān)文件[1]，主要是為了跟上時(shí)代發(fā)展步伐，響應(yīng)我國(guó)建筑業(yè)改革需求的號(hào)召，BIM技術(shù)將會(huì)在這場(chǎng)變革中起到關(guān)鍵作用。2014年，廣東省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳明確指出貫徹落實(shí)國(guó)家和省有關(guān)推進(jìn)BIM技術(shù)推廣應(yīng)用的方針政策[2]，BIM技術(shù)被住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部列為重點(diǎn)研究和應(yīng)用的技術(shù)[3]，并于2015年就關(guān)于推進(jìn)建筑信息模型應(yīng)用提出了指導(dǎo)意見[4]。除此之外還包括后續(xù)頒布的《建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 51212—2016）、《建筑信息模型設(shè)計(jì)交付標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 51301—2018）等一系列國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，旨在貫徹執(zhí)行國(guó)家技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，規(guī)范和引導(dǎo)包括建筑工程在內(nèi)的各類工程項(xiàng)目施工中BIM技術(shù)的應(yīng)用，支撐工程建設(shè)信息化實(shí)施，提高信息應(yīng)用效率。

近年來，我國(guó)的BIM技術(shù)與城市軌道交通上蓋開發(fā)均處于高速發(fā)展階段。周千帆等[5]對(duì)雄安市民服務(wù)中心全生命期應(yīng)用了BIM技術(shù)進(jìn)行研究；王亦斌等[6]對(duì)基于BIM技術(shù)的項(xiàng)目協(xié)同管理平臺(tái)進(jìn)行了研究，實(shí)現(xiàn)了管理效益的提升。但目前針對(duì)城市軌道交通上蓋開發(fā)全生命周期的BIM技術(shù)應(yīng)用研究較少，因此探索BIM技術(shù)在該類工程全生命周期的應(yīng)用體系、標(biāo)準(zhǔn)體系及合同管理方法具有重要意義。本文以廣州地鐵13號(hào)線官湖車輛段及上蓋地塊項(xiàng)目為例，對(duì)項(xiàng)目全生命周期BIM技術(shù)應(yīng)用在數(shù)據(jù)以及協(xié)調(diào)管理方面可能存在的問題進(jìn)行總結(jié)，并探討其今后的研究方向。

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介與特點(diǎn)

項(xiàng)目位于廣州市增城區(qū)新塘鎮(zhèn)官湖村，地鐵13號(hào)線官湖站南側(cè)，環(huán)城路與新沙大道交界處。該項(xiàng)目用地面積為323 348.3 m2，總建筑面積為1 461 549 m2，其中地上部分總建筑面積為976 530 m2，地下建筑面積為485 019 m2。項(xiàng)目為車輛段建設(shè)項(xiàng)目，主要特點(diǎn)有：①車輛段上蓋物業(yè)組成多樣，專業(yè)工種多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多類型建設(shè)項(xiàng)目組合，上蓋耐火極限要求高。②上蓋建設(shè)物業(yè)規(guī)劃復(fù)雜。③交通流線復(fù)雜，整體交通組織的設(shè)計(jì)難度大。④人員、車輛消防疏散要求高。⑤噪聲和區(qū)域震動(dòng)控制要求高。⑥市政管線復(fù)雜多樣[7]。

1.2 項(xiàng)目應(yīng)用存在的問題

項(xiàng)目參與單位多，投資金額大，施工面積廣，設(shè)計(jì)與施工按照不同標(biāo)段開展，工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜。試點(diǎn)項(xiàng)目位于地鐵上蓋區(qū)域，BIM應(yīng)用實(shí)踐選取項(xiàng)目局部區(qū)域開展，對(duì)設(shè)計(jì)、施工和管理提出很高的要求。在設(shè)計(jì)與施工各階段都需要應(yīng)用BIM技術(shù)開展深化設(shè)計(jì)與工管理，若對(duì)BIM實(shí)施應(yīng)用沒有深入的認(rèn)識(shí)與切實(shí)可行的管理辦法，很難保證BIM應(yīng)用的效果。同時(shí)由于各單位、各專業(yè)的協(xié)調(diào)和溝通難度大，如果沒有合適手段，易造成BIM應(yīng)用實(shí)踐困難、項(xiàng)目質(zhì)量控制難度過大。

2 BIM技術(shù)應(yīng)用思路

本項(xiàng)目的應(yīng)用思路（圖1）將結(jié)合地鐵車輛段上蓋項(xiàng)目的工程特性，對(duì)于BIM技術(shù)而言，主要圍繞3個(gè)方面的內(nèi)容展開分析，即BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、BIM技術(shù)應(yīng)用以及工程合同BIM技術(shù)研究。整個(gè)研究思路將覆蓋BIM技術(shù)應(yīng)用流程、BIM技術(shù)實(shí)施方法、設(shè)計(jì)階段BIM技術(shù)應(yīng)用、施工階段BIM技術(shù)應(yīng)用等內(nèi)容。

圖1 應(yīng)用思路

3 BIM技術(shù)在工程全生命周期的實(shí)際應(yīng)用

3.1 BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究

BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究主要包括實(shí)施流程、實(shí)施方法和標(biāo)準(zhǔn)體系3個(gè)方面。范圍涵蓋設(shè)計(jì)和施工階段，主要對(duì)實(shí)施階段的BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、管理機(jī)制、流程把控等方面的內(nèi)容做出規(guī)定，建立健全整個(gè)BIM技術(shù)實(shí)施管理體系。

3.1.1 設(shè)計(jì)施工BIM實(shí)施方法

設(shè)計(jì)與施工的BIM實(shí)施方法主要從6個(gè)方面展開，將體現(xiàn)在人員崗位的協(xié)調(diào)溝通、進(jìn)度質(zhì)量管理等方面。各指引小節(jié)內(nèi)容將對(duì)BIM崗位職責(zé)、人員配置工作、溝通協(xié)調(diào)管控會(huì)議、進(jìn)度質(zhì)量驗(yàn)收把控等實(shí)施方法做出詳細(xì)要求，意在搭建整個(gè)管理和協(xié)調(diào)制度。以下為各個(gè)實(shí)施方法的應(yīng)用要求。

（1）崗位職責(zé)：體現(xiàn)在BIM崗位職責(zé)要求。

（2）人員配置：BIM負(fù)責(zé)人與BIM設(shè)計(jì)人的工作職責(zé)要求。

（3）協(xié)助與溝通：BIM工作例會(huì)與BIM協(xié)調(diào)會(huì)議。（4）軟硬件配置：BIM軟件與硬件配置需求。

（5）進(jìn)度管理：進(jìn)度管理工作內(nèi)容、管理目標(biāo)和管理要點(diǎn)。

（6）質(zhì)量管理：BIM質(zhì)量與成果檢查和驗(yàn)收。

3.1.2 設(shè)計(jì)施工BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

設(shè)計(jì)與施工的BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容也從6個(gè)方面展開，從一開始的BIM軟件使用，到模型操作實(shí)施過程中模型統(tǒng)一和標(biāo)準(zhǔn)要求等內(nèi)容都做出規(guī)定。

（1）BIM軟件應(yīng)用平臺(tái)：各類軟件的基本功能介紹。

（2）命名標(biāo)準(zhǔn)：參照現(xiàn)有BIM設(shè)計(jì)交付標(biāo)準(zhǔn)對(duì)模型文件的命名形式進(jìn)行規(guī)定。

（3）模型拆分與組織：對(duì)主專業(yè)的拆分原則做出規(guī)定并結(jié)合模型文件的命名標(biāo)準(zhǔn)。

（4）建模標(biāo)準(zhǔn)：參照實(shí)際項(xiàng)目應(yīng)用需求對(duì)主專業(yè)的模型繪制原則做出規(guī)定。

（5）模型精度：參照現(xiàn)有的BIM設(shè)計(jì)交付標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行模型的幾何信息和非幾何信息。

（6）顏色標(biāo)準(zhǔn)：對(duì)模型中的管道顏色做出規(guī)定。

3.2 BIM技術(shù)應(yīng)用研究

本項(xiàng)目完成了各專業(yè)設(shè)計(jì)模型（包括但不限于建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電、消防、智能化、幕墻、裝修、標(biāo)識(shí)、泛光照明等），模型細(xì)度LOD300～LOD500。

設(shè)計(jì)階段完成了機(jī)電管線綜合、空洞預(yù)留及凈空分析、光照分析、風(fēng)環(huán)境模擬分析、噪聲分析、消防疏散分析、工程量統(tǒng)計(jì)、材料統(tǒng)計(jì)、關(guān)鍵復(fù)雜位置細(xì)化及實(shí)施模擬、路徑可視化、裝配式模擬、熱工模擬分析、交通路線規(guī)劃、結(jié)構(gòu)分析工作，如圖2所示。

圖2 項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段BIM應(yīng)用

施工階段完成了指導(dǎo)工程施工，完成綜合管線碰撞檢測(cè)及施工演示、施工安全提示和檢查、臨邊防護(hù)快速定位、檔案與資料管理、施工場(chǎng)地管理、碰撞檢查、預(yù)留洞口的生成、三維可視技術(shù)交流及施工方案模擬、鋼結(jié)構(gòu)的拼接、進(jìn)度款計(jì)算與審核、變更管理、建筑信息模型指導(dǎo)施工、現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量安全管理、進(jìn)度模擬與監(jiān)控、材料輔助管理、鋼結(jié)構(gòu)二維碼的應(yīng)用。提出相應(yīng)的檢查分析報(bào)告或解決方案。

項(xiàng)目完成地上部分外表皮及周邊場(chǎng)地建模，細(xì)度LOD100～LOD200，園林重點(diǎn)區(qū)域（圖3）與樣板房精裝修（圖4）BIM應(yīng)用及可視化、虛擬現(xiàn)實(shí)（virtual reality,VR）裝修效果模擬。進(jìn)行材質(zhì)和燈光調(diào)試，并渲染輸出，同步制作可供手機(jī)端查看的VR模型。

圖3 園林模型

圖4 精裝修模型

3.3 工程合同BIM技術(shù)研究

BIM工程應(yīng)用合同的內(nèi)容主要體現(xiàn)在設(shè)計(jì)合同、設(shè)計(jì)咨詢合同、施工合同、監(jiān)理合同、材料供應(yīng)合同、成本咨詢合同。

（1）工作要求：①各單位BIM工作內(nèi)容和職責(zé)要求。②總分包單位工作關(guān)系。③質(zhì)量、進(jìn)度和成果文件的控制要求。④施工和竣工階段的工作配合要求。

（2）設(shè)計(jì)質(zhì)量與深度要求：①BIM指引文件的應(yīng)用要求。②BIM設(shè)計(jì)質(zhì)量審核要求。

（3）成果要求：①BIM應(yīng)用內(nèi)容。②成果文件內(nèi)容。③成果文件存儲(chǔ)要求。

（4）費(fèi)用支付與其他：①進(jìn)度款付款要求。②成果文件交付需求。

4 研究成果分析

4.1 完善并創(chuàng)新標(biāo)準(zhǔn)體系

本次項(xiàng)目全生命周期BIM技術(shù)應(yīng)用體系研究中，除了對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)與施工階段BIM技術(shù)應(yīng)用做系統(tǒng)的模擬與實(shí)踐，創(chuàng)新性構(gòu)建全過程數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)體系，完善了企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系，包括《建筑信息模型設(shè)計(jì)指引》《建筑信息模型施工指引》《設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)咨詢合同建筑信息模型設(shè)計(jì)內(nèi)容詳細(xì)要求》《施工、監(jiān)理、材料供應(yīng)商、成本咨詢合同建筑信息模型施工內(nèi)容詳細(xì)要求》《項(xiàng)目全生命周期建筑信息模型應(yīng)用體系研究應(yīng)用手冊(cè)》。

4.2 創(chuàng)新型應(yīng)用

結(jié)合廣州地鐵車輛段上蓋開發(fā)項(xiàng)目特點(diǎn)，針對(duì)車輛段蓋板下地鐵進(jìn)出與維護(hù)存在的噪聲對(duì)上蓋項(xiàng)目的干擾風(fēng)險(xiǎn)，在研究過程中，BIM顧問單位自主研發(fā)噪聲分析插件，并與REVIT模型數(shù)據(jù)結(jié)合，對(duì)噪聲影響程度做系統(tǒng)分析，為建設(shè)方提供參考數(shù)據(jù)，為設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，優(yōu)化建筑方案，從而降低噪聲對(duì)地上部分造成的影響。

4.3 應(yīng)用效益

本項(xiàng)目BIM設(shè)計(jì)模型與優(yōu)化由BIM顧問單位完成，項(xiàng)目按照工程進(jìn)度計(jì)劃完成，在質(zhì)量提升方面效果明顯。項(xiàng)目累計(jì)發(fā)起審核報(bào)告28份，圖審問題85個(gè)（包括建筑結(jié)構(gòu)問題59處、設(shè)備機(jī)電問題21處、園林問題5處），碰撞問題684個(gè)，凈高問題11個(gè)，優(yōu)化建議14個(gè)。參照施工單位經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)反饋，如果未采用BIM技術(shù)造成的返工費(fèi)用估算如下：需圖紙修改每份返工估算2萬元/份，其中結(jié)構(gòu)變更返工每份估算5萬元/個(gè)，凈高問題與優(yōu)化調(diào)整每份返工估算10萬元/個(gè)，其他未變更問題平均每份估算0.5萬元/條，碰撞檢查問題平均每份估算0.1萬元/個(gè)。則試點(diǎn)項(xiàng)目BIM技術(shù)引用節(jié)省工程估算為：59×5+（85-59）×2+11×10+14×10+684×0.1=665.4萬元。

通過問題前置，試點(diǎn)區(qū)域可規(guī)避因設(shè)計(jì)變更與施工返工導(dǎo)致的索賠費(fèi)用估算節(jié)省為665.4萬元，若推廣至整個(gè)項(xiàng)目將直接節(jié)省數(shù)額巨大的費(fèi)用。其他如人才培養(yǎng)、項(xiàng)目宣傳、數(shù)字化圖檔管理、溝通協(xié)調(diào)成本、輔助工程量統(tǒng)計(jì)與工程造價(jià)計(jì)算等效益顯著。

5 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目對(duì)項(xiàng)目全生命周期BIM技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行研究，在設(shè)計(jì)、施工過程中，針對(duì)試點(diǎn)項(xiàng)目以BIM模型為基礎(chǔ)，對(duì)設(shè)計(jì)、施工、成本進(jìn)行BIM應(yīng)用及協(xié)調(diào)管理，形成BIM應(yīng)用設(shè)計(jì)指引、施工指引、應(yīng)用手冊(cè)以及各參與方（設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)咨詢、施工、監(jiān)理、材料供應(yīng)商、成本咨詢等）的工作要求及合同要求，通過新技術(shù)、新方法提高投資、設(shè)計(jì)、施工乃至整個(gè)工程生命期的質(zhì)量與效率，提高科學(xué)決策與管理水平。