港珠澳大桥珠海口岸工程BIM技术应用

发表时间：2024-07-22 16:21:51 来源：网友投稿

2018年10月24日港珠澳大桥正式通车，这是历史性的时刻，世界最长的跨海大桥正式投入使用。港珠澳大桥全长55公里，历时9年建设完成。在这漫长的九年当中，有太多的汗水，太多的心血。

今天大头给大家带来的，是BIM技术在港珠澳大桥珠海口岸工程（Ⅱ标段）项目的应用，反应的是施工方在项目中对BIM的真实应用。

工程概况

项目简介

港珠澳大桥珠海口岸工程（Ⅱ标段）项目位于港珠澳大桥珠澳口岸人工岛珠海口岸管理区。总建筑面积约180835（不含顶蓬面积11898）㎡；其中交通中心建筑面积为140057.80㎡，结构形式为钢筋混凝土框架结构+大跨度钢结构屋盖体系，主要为地下一层社会车辆停车库、首层公共服务车辆的停车区和相关配套功能、二至三层的集中服务设施；交通连廊建筑面积为68738.79㎡，结构形式为钢筋混凝土框架结构+钢桁架屋盖体系，主要为入境随车人员验放厅、连接旅检楼与综合配套区的人行通廊和相关服务设施。

工程特点和难点

施工工期紧（690日历天），质量要求高，目标为鲁班奖。工程占地面积大（约20万m2），工程体量大（南北长522.7m，东西长310.8m），安全、文明施工要求高。协调、管理难度大。预应力梁张拉长度超长（25m），且量多，质量控制难；砼浇筑抗裂难。钢结构屋面面积大，跨度大，吊装难；多圆形、曲径、异型结构，施工放线难。机电管线多设备多，预埋、预留洞口多，且精度要求高。

BIM组织与应用环境

应用目标

施工总承包合同规定：总承包单位应根据国家相关规定协调建立和维护BIM建筑信息模型，并组织、联络、协调招标人、承包商、专业分包商、专项供应商、独立供应商、独立承包商及公用事业单位完成相关工作直至工程竣工验收合格。

BIM实施方案

本项目在BIM实施阶段开始前依据应用目标制定了详尽的方案，措施包括：

确定施工阶段应用点，包括三维复核图纸、机电深化、三维场地布置、4D进度模拟、三维技术交底、三维深化、辅助质量安全管理及辅助商务管理等。建立项目其他部门的需求及时反馈的机制，确保BIM应用落地。制定完善的建模标准，建立起BIM工作站规范，确保团队在统一的标准下更高效地运作。

BIM管理组织架构

本项目采用分公司BIM工作站融入项目实施团队，组成项目BIM管理团队的方式。

BIM应用

BIM建模

根据口岸项目体量大的特点，项目采用分层、分专业的模型创建方式，完成各层、各专业模型后，再逐层、逐专业链接形成一个整合模型

BIM基础应用

1、利用BIM三维复核图纸

通过二维CAD图纸翻建三维BIM模型，在建模过程中发现大量二维复核难以发现的问题。截止目前已排查百余处图纸问题，针对每个问题形成问题报告，快速有效的反馈给设计方，在施工前得以解决。

2、全专业碰撞检测

将土建、钢构、机电、幕墙等专业模型导入（Navisworks）碰撞检查工具，进行碰撞检查分析、发现专业间碰撞问题并生成碰撞检查报告。碰撞报告及时反馈到各专业分包单位，并提出修改建议，施工前解决碰撞问题。

3、机电管综优化

机电各专业模型通过Revit单独建立及优化后，再导入（Naviswork）集合同时进行综合优化。采用这种优化方式后，效率翻倍，优化实现全局性和零错误率。

4、3D可视化场地布置

应用BIM技术新思维，BIM团队主导，对本项目施工现场进行了深度探讨，多方案尝试，最终实现以“3D可视化模型样板”引路，直接指导施工现场场地布置。一改以往的“平面策划”再到“现场按图布置”的传统模式，还可以提前对方案效果进行可视化修改，大大减少了人力、材力、物力的消耗。

深度应用

1、辅助进度管理

采用Navisworks模型整合平台与Project进度计划软件关联，将横道图上各工序及相关流程转换为动态可调整的4D模拟施工，形象地演示施工进度和各专业之间的协调关系，便于进度对比、分析及纠偏。

2、辅助技术管理

对技术方案进行可行性分析，或进行多方案模拟论证，在三维模拟环境下全方位直观体现方案实施过程，从而提前发现过程中可能出现的问题，及时对方案作出调整和采取预防控制措施，使方案更具有针对性，确保了方案的有效实施。

通过BIM模型分析不同施工阶段需要注意的关键点，对施工管理人员及劳务人员做好关键点的三维技术交底，以便作业人员更直观、更清晰的理解技术要点，提高工程质量。

通过整合建筑、结构及机电BIM模型，在符合规范、设计要求以及便于施工的情况下，最优化排布构造柱、圈梁等构件，同时使砖耗损减至最低。最终导出CAD深化图指导现场施工。

3、辅助质量管理

复杂梁柱节点精确建模，处理钢筋与钢筋、钢筋与钢柱间的碰撞，并对钢筋精确定位出图，确保现场钢筋绑扎施工一步到位，提高效率、确保质量。

将各阶段、各专业模型通过Naviswork生成nwd格式文件，导入iPad中，由质检组带着模型到现场跟踪监测各工序、节点质量，直管快速的发现和纠偏现场质量。

现场施工完成后进行复查，以保证模型与实体的一致性，对后续各道工序尤其是机电施工的顺利进行至关重要

辅助制定样板引路制度，利用BIM建立样板模型，然后在样板展示区根据模型信息建立样板实体，以模型结合实体方式全方位展示施工工艺。

4、辅助安全管理

利用软件智能化辅助检测现场危险源的所在位置，并建立安全防护模型，指导现场采取安全防护措施。通过模型快速直观统计出主体内所有预留洞口数量及尺寸，为安全防护定型化、工具化提供基础数据。

5、辅助商务管理

工程概况

项目简介

港珠澳大桥珠海口岸工程（Ⅱ标段）项目位于港珠澳大桥珠澳口岸人工岛珠海口岸管理区。总建筑面积约180835（不含顶蓬面积11898）㎡；其中交通中心建筑面积为140057.80㎡，结构形式为钢筋混凝土框架结构+大跨度钢结构屋盖体系，主要为地下一层社会车辆停车库、首层公共服务车辆的停车区和相关配套功能、二至三层的集中服务设施；交通连廊建筑面积为68738.79㎡，结构形式为钢筋混凝土框架结构+钢桁架屋盖体系，主要为入境随车人员验放厅、连接旅检楼与综合配套区的人行通廊和相关服务设施。

工程特点和难点

施工工期紧（690日历天），质量要求高，目标为鲁班奖。工程占地面积大（约20万m2），工程体量大（南北长522.7m，东西长310.8m），安全、文明施工要求高。协调、管理难度大。预应力梁张拉长度超长（25m），且量多，质量控制难；砼浇筑抗裂难。钢结构屋面面积大，跨度大，吊装难；多圆形、曲径、异型结构，施工放线难。机电管线多设备多，预埋、预留洞口多，且精度要求高。

BIM组织与应用环境

应用目标

施工总承包合同规定：总承包单位应根据国家相关规定协调建立和维护BIM建筑信息模型，并组织、联络、协调招标人、承包商、专业分包商、专项供应商、独立供应商、独立承包商及公用事业单位完成相关工作直至工程竣工验收合格。

BIM实施方案

本项目在BIM实施阶段开始前依据应用目标制定了详尽的方案，措施包括：

确定施工阶段应用点，包括三维复核图纸、机电深化、三维场地布置、4D进度模拟、三维技术交底、三维深化、辅助质量安全管理及辅助商务管理等。建立项目其他部门的需求及时反馈的机制，确保BIM应用落地。制定完善的建模标准，建立起BIM工作站规范，确保团队在统一的标准下更高效地运作。

BIM管理组织架构

本项目采用分公司BIM工作站融入项目实施团队，组成项目BIM管理团队的方式。

BIM应用

BIM建模

根据口岸项目体量大的特点，项目采用分层、分专业的模型创建方式，完成各层、各专业模型后，再逐层、逐专业链接形成一个整合模型

BIM基础应用

1、利用BIM三维复核图纸

通过二维CAD图纸翻建三维BIM模型，在建模过程中发现大量二维复核难以发现的问题。截止目前已排查百余处图纸问题，针对每个问题形成问题报告，快速有效的反馈给设计方，在施工前得以解决。

2、全专业碰撞检测

将土建、钢构、机电、幕墙等专业模型导入（Navisworks）碰撞检查工具，进行碰撞检查分析、发现专业间碰撞问题并生成碰撞检查报告。碰撞报告及时反馈到各专业分包单位，并提出修改建议，施工前解决碰撞问题。

3、机电管综优化

机电各专业模型通过Revit单独建立及优化后，再导入（Naviswork）集合同时进行综合优化。采用这种优化方式后，效率翻倍，优化实现全局性和零错误率。

4、3D可视化场地布置

应用BIM技术新思维，BIM团队主导，对本项目施工现场进行了深度探讨，多方案尝试，最终实现以“3D可视化模型样板”引路，直接指导施工现场场地布置。一改以往的“平面策划”再到“现场按图布置”的传统模式，还可以提前对方案效果进行可视化修改，大大减少了人力、材力、物力的消耗。

深度应用

1、辅助进度管理

采用Navisworks模型整合平台与Project进度计划软件关联，将横道图上各工序及相关流程转换为动态可调整的4D模拟施工，形象地演示施工进度和各专业之间的协调关系，便于进度对比、分析及纠偏。

2、辅助技术管理

对技术方案进行可行性分析，或进行多方案模拟论证，在三维模拟环境下全方位直观体现方案实施过程，从而提前发现过程中可能出现的问题，及时对方案作出调整和采取预防控制措施，使方案更具有针对性，确保了方案的有效实施。

通过BIM模型分析不同施工阶段需要注意的关键点，对施工管理人员及劳务人员做好关键点的三维技术交底，以便作业人员更直观、更清晰的理解技术要点，提高工程质量。

通过整合建筑、结构及机电BIM模型，在符合规范、设计要求以及便于施工的情况下，最优化排布构造柱、圈梁等构件，同时使砖耗损减至最低。最终导出CAD深化图指导现场施工。

3、辅助质量管理

复杂梁柱节点精确建模，处理钢筋与钢筋、钢筋与钢柱间的碰撞，并对钢筋精确定位出图，确保现场钢筋绑扎施工一步到位，提高效率、确保质量。

将各阶段、各专业模型通过Naviswork生成nwd格式文件，导入iPad中，由质检组带着模型到现场跟踪监测各工序、节点质量，直管快速的发现和纠偏现场质量。

现场施工完成后进行复查，以保证模型与实体的一致性，对后续各道工序尤其是机电施工的顺利进行至关重要

辅助制定样板引路制度，利用BIM建立样板模型，然后在样板展示区根据模型信息建立样板实体，以模型结合实体方式全方位展示施工工艺。

4、辅助安全管理

利用软件智能化辅助检测现场危险源的所在位置，并建立安全防护模型，指导现场采取安全防护措施。通过模型快速直观统计出主体内所有预留洞口数量及尺寸，为安全防护定型化、工具化提供基础数据。

5、辅助商务管理

利用技术模型通过Revit的明细表功能自动统计各构件工量。在与算量软件提供得出的工程量作对比分析，以达到减少重复建模的工作量为目的。

6、辅助机电深化

设计图纸负一层仅穿梁套管预埋达2000个以上，预埋的精确定位尤其重要，为避免二次开洞。团队在土建预埋前，快速建模、及时深化，模型经设计审核同意后，出具预留洞定位图，指导现场预埋施工。

模型整合后对综合模型进行碰撞检查，根据碰撞检查结果及时对管线进行调整深化。

团队在机电BIM管线深化过程中，要求在满足各专业规范及现场施工要求的前提上，力求多采用综合支吊架，做到简洁、美观、经济。

对复杂截面进行剖分，对管线快速标注，形成剖面图指导后期机电安装。图纸在过程中遇到修改时及时更新，尽显三维深化的优势，大大缩短了深化的时间和工作量。

通过Navisworks的碰撞功能，自动检查机电管线净高是否满足设计要求，对于复杂部位小管线净高则通过手动测量检查。

7、钢结构应用

钢结构精准建模，建立信息完整、数据详实的高精度钢结构模型。

协调钢构件加工制作。按照施工顺序，分批次加工构件，避免构件生产问题影响施工进度；生成自动化加工数据，制作厂智能化加工，高效高质完成构件制作。

钢构件吊拼装施工模拟。三维可视化技术交底，对吊车行车路线及各构件的吊拼装进行模拟。

应用效果与亮点

在本项目BIM技术应用中，机电深化设计应用尤其出色。交通中心负一层机电深化优化设计存在的难点主要有如下5点：

地下室体量大

交通中心地下室建筑面积约6.4万平米，给排水消防系统管线繁多、电气桥架纵横交错、防排烟风管规模大。

地下室集水井分布较多按功能分有：坡道集水井、雨水集水井、报警阀间集水井、车库集水井、冷冻机房集水井、生活水泵房集水井、电梯基坑集水井、污水集水井，具体统计情况如下表1。地下室的集水井达55个之多，消火栓箱地下室一层总量达到152个，自动喷淋喷头约5000个。可见交通中心地下负一层体量之大分布之广。

管线复杂

地下室主要的水专业的管道系统有12个。电气专业的系统有分为强电系统和弱电系统有13个。地下室的暖通专业系统有3个系统。交通中心地下室负一层给排水和消防管线包含的系统包括：虹吸雨水系统，重力雨水系统，废水系统，压力排水系统，消火栓系统，自动喷淋系统，水炮系统，水幕系统，给水系统，污水系统，通气系统，泡沫系统。水专业的系统多达12个系统，无压流管线较多将导致在与电气，暖通专业方面在空间上会有诸多碰撞，尤其是虹吸雨水在最后末端位置的预留洞口已经预埋无法更改只能其他专业避让虹吸雨水，这将导致虹吸雨水处在上层位置部分区域的空间无法利用。

除了水专业的系统繁多外，电气的系统也非常之多，从美观和净空要求上加大了机电深化优化设计的难度。

设计对地下室净高要求较高

一般商住项目的地下停车场的净高要求为2.5m左右，而本工程交通中心地室停车场，车道净高要求为3.1m，停车位净高要求为3.9m。平均净高达到3.5m，比一般的地下停车场净高要求足足高了1m，这无疑对优化设计带来更大的难度。除了净高要求高以外，地下室的梁高度最大高度为2.2m，最小的高度为1.2m，普遍的高度为1.5m。从最1.5m高度的梁底到地下室建筑完成面还有4.25m净高，按照3.1m的净高要求梁底下只有1.15m的空间可以进行布置管线，电气最上，给排水中间，风管最下的原则，风管厚度最大的0.63m，普遍厚度为0.4m，则风管顶部剩余可用空间在0.52m和0.75m之间，但是扣除风管法兰厚度5cm、桥架安装的空间35cm、桥架吊架高度5cm，剩余给排水安装的空间就在7cm到30cm之间。复杂的管线交叉位置繁多，而7cm到30cm之间安装空间是极其难做到的。

负一层的机电图纸存在一定问题

在审图建模过程中经常遇到图纸中的一些问题如标注上的错误、系统图与平面图不一致的错误，根据水专业的统计标注错误的多达20多处。这些错误导致建模过程中无法准确的开展建模，同时需要花时间去查找相关资料进行更正或者发联系单给设计院复核确认。复核确认的时间最短为一个星期。标注错误导致的时间拖延还不是最主要的，最关键的是部分影响整体机电管线走向问题如西侧卷帘门问题，该问题对于电气桥架和给排水管线影响较为严重主要是卷帘门上空因梁突降导致没有空间允许管线穿越，管线将只能另外需找布线路径。

弱电间电气桥架交汇位置标高繁多

地下室弱电系统繁多尤其在弱电间汇集区域交叉多，因此标高也繁多，如若依靠二维设计图纸进行指导施工则将不利于技术交底，通过我司BIM机电工程师的深化优化后得到了桥架汇集区域合理的路由布置，并且出具三维剖切图进行直观的技术交底。

防排烟风管尺寸较大且与二次结构中构造柱相碰撞

部分防排烟风管尺寸在2000600，门洞位置处构造柱间距为1500，如若不进行综合管线与二次结构预留相结合则有可能导致现场安装出现停滞的问题且需要拆除构造柱和砌体方可保证风管进入。

交通中心负一层机电深化优化设计中的亮点介绍

地下室机电管线综合存在较大的困难，但是深化优化设计就是要将难点转化为项目的亮点。交通中心地下室深化优化设计成果中存在如下6个亮点：

亮点1：水专业管线尽可以同一方向保证同一个标高且尽可能共用支吊架。从美观和实用的的角度考虑，将竖向的管尽可能的统一到一个合理的标高，并且尽可能共用一个支吊架。从施工角度上统一标高和共用支吊架有利于现场安装，同时也减少了支吊架材料的浪费，共用支吊架减少了多次焊接制作和安装次数。这意味着减少了材料的同时减少了人工支出，实现了一举多得，既美观又降低了费用。

亮点2：通过调整管线顺序实现管线横平竖直的美观要求。传统安装工程中对管线的美观角度要求为横平竖直，这就要求布管的的时候进行整齐划一的布置好管的走向尽可能的将管线间的间距统一在一个合理的范围内，且标高尽可能统一。

亮点3：通过软件“明细表”功能统计获得精确的管线量和设备的量。Revit这个软件具有所见即所得的效果，模型中的管线数量与实际安装过程中产生的量很接近，通过Revit软件中的“明细表”功能可以得到一些管线的精确的数量。这个量可以用于提供给施工方作为材料采购的一个依据。

亮点4：通过培训施工队组管理人员对BIM软件的运用，实现BIM模型无缝对接。单纯的建模和深化设计只是单方面的运用，如若想得到施工现场管理人员的良好反馈则需要提高现场管理人员对BIM软件的认识同时要让他们通过软件查看BIM的模型对深化优化设计提出宝贵的意见和建议，这样才可能达到深化优化的最终目的应用到现场指导现场安装。

亮点5：通过管线综合指导现场管线套管预埋，避免二次开洞，减少资源浪费。由于地下室管线较多，所以出墙的管线预留的套管自然也多。如果未能正确的预留套管，这将会导致后期安装过程中二次开洞同时开洞会影响结构的稳定性、防水性能，从美观角度上也不符合鲁班奖评比的要求。因此管线综合对于指导套管预埋有着重要的意义，避免凭二维图纸和传统经验预埋导致的偏差，提高的了套管预留的准确性。