陈秋爽 李 超 画 龙 侯 笑 李梦璇
(1.北京城建集团有限责任公司，北京 100088；
2.北京工业大学 城市建设学部，北京 100124)
本工程所建环卫设施位于雄安新区的容东片区启动区，是雄安新区第一座垃圾处理综合体，同时也是国内首个半地下环卫转运站。本工程既满足合理开展环卫布局、保障容东片区环卫工作的需要，又为无废城市打造了坚实基础，是建设生态之城、未来之城的重要支撑。本文总结了BIM技术在该项目实施过程中配合施工流程的相关应用。
1.1 总体概况
雄安新区容东片区环卫设施北停车场项目是服务区域较大的综合配套设施项目，位于容东片区D社区北侧，面积约9 117m2，总建筑面积14 352.5m2。项目整体效果图及各区域分布如图1所示(停车场位于地下)。
图1 整体效果图及各区域分布
1.2 工程重难点
(1)质量环保要求高
本工程是雄安新区第一座垃圾处理综合体，在雄安生态内属于重点工程，雄安新区政治影响大，故本工程从拟建之日起就受到极大的社会关注。同时，雄安新区的政治重要性和本项目的工程重要性给工程建设带来了很高的质量和环保标准，对文明施工和绿色施工的要求也极高。
(2)项目场地狭小，运输困难
项目在S333省道北侧约300m位置，临时道路仅有一条，周边安置房、绿化等多家施工单位项目紧邻，共用一条道路，给运输造成一定影响，极易拥堵。且施工占地红线内均有建筑物和构筑物，材料摆放和加工场地狭小紧张，对空间安排要求很高。
(3)交叉施工及同步施工频繁
在地下室结构施工阶段，防水、钢筋加工及运输、机电水暖和工艺设备预留预埋等交叉施工；
在二次结构施工期间，装饰施工、幕墙安装、钢结构涂装和机电水暖安装等交叉施工。多专业交叉施工频繁，且三个标段同步组织施工，极易相互影响。
(4)深大基坑施工要点多
本工程基坑按深度可分为三个部分，分别为2.9m、13.3m和9.7m，其中13.3m和9.7m部分属于深大基坑，危险性较高，所以深基坑的安全把控是本项目的重点。
2.1 BIM工作目标
本项目力图使用BIM技术辅助施工全过程精益化管理，结合项目实际情况，将BIM技术重点应用于项目的环保要求、施工场地与基坑的施工要点等方面，从而实现建筑在施工阶段的进度、成本、质量和安全等统筹管理和综合把控[1]。同时，针对深大基坑中边坡土钉支护相关规范，自主开发土钉倾角优化程序，并应用于该项目的基坑施工当中，切实有效解决施工技术难题，实现施工方案技术和经济效益的最优化[2]。
2.2 BIM实施标准
容东片区环卫设施项目BIM应用整体按照《雄安新区规划建设BIM管理平台数据交付标准》(试行2.0版)(建筑篇)、《雄安新区市政工程数据对象编码技术导则》、《雄安新区市政工程BIM模型成果技术导则》实施。
本环卫设施项目在成果交付，构件分类、命名和模型表达等方面严格遵循以上标准和导则，并对其进行了验证，实现了项目的标准化和体系化。
本节分别从BIM模型的创建与整合和对模型的应用两方面具体说明BIM技术在本项目中的应用。
3.1 BIM模型创建与整合
雄安容东片区环卫设施北停车场项目统一使用Autodesk Revit 2018版本软件进行建模，建模步骤大致可分为制作项目样板文件、创建模型与模型整合。
(1)制作项目样板
BIM模型的制作须基于一个项目样板文件，不同专业在统一的项目样板文件中建模，以便后期对BIM模型进行整合分析和深化设计等。但由于Revit中自带样板文件存在出图不符合我国规范、部分设置项不能满足本项目各专业需求等缺陷，故需制作适用于本项目的项目样板，具体操作流程如图2所示。
图2 项目样板制作流程
(2)创建模型
本项目模型创建可分为土建模型和机电模型两大部分。其中，土建系统包含停车场和相关的配套设施，如图3所示；
机电系统包含消防水管、给水管、热力管线、电力电缆、电信电缆及预留管等管线，以及消防、照明、通风及监控等设备，如图4所示。
在建模过程中，为提高建模速度，本项目使用了基于Revit的橄榄山快模插件，通过拾取CAD底图不同图层，实现墙、柱、梁、板及喷淋管道等构件的批量快速生成，并可批量完成对应参数的调整，使建模效率成倍提高。
图3 土建模型
图4 机电模型
(3)模型整合
BIM模型是包含工程项目中各个专业所有构件信息的，故需在不同专业创建完模型后，利用模型链接将不同专业的模型在项目样板中整合为一体，并保证整体模型合规，进而将本项目所有CAD形式的二维图纸升级为三维效果模型(如图5所示)，以便能够在设计环节中预判项目竣工后的初步效果[3]。在此基础上，对BIM模型进行分析应用和深化设计，才能使BIM技术在工程项目中发挥出最大效益[4]。
图5 模型整合
3.2 BIM技术应用
3.2.1 施工模拟
(1)现场布局模拟
本项目采用BIM技术进行了施工现场布局的仿真模拟，构建出完善的施工场地布置方案[5]，并提前制定了当月的材料和机械使用计划，根据模拟方案合理规划施工机械和材料的进场时间、路线和放置场地，减少了进场车辆拥堵的情况，降低了现场的空间冲突，进而降低了因场地布局不合理而发生安全隐患的几率[6]。
(2)深大基坑施工模拟
深基坑施工是本项目的难点，也是本项目安全把控的重点。项目BIM人员采用BIM技术绘制了基坑模型，并且对基坑施工进行了施工模拟(如图6所示)，基坑模型如图11所示。具体方案是应用Revit软件建立基坑BIM模型，然后将其转换为nwf格式文件，再利用Navisworks软件对施工过程进行模拟。基于这两款软件，在土方开挖前模拟出开挖各阶段的工况，从而找到最优出土路径，合理安排施工机械和劳动力，在施工前实现了深基坑土方开挖方案的优化。
此外，基坑施工模拟可以做到实时管控，有效解决工序间的制约问题，避免窝工现象[7]，提前发现危险源并及时采取有效措施，保证基坑施工的安全。
图6 基坑模型图
(3)进度模拟
本项目多专业交叉施工频繁，且三个施工段同时施工，极易相互影响，延误工期。项目BIM人员将Revit模型导入到Navisworks软件的工作工时表里，形成具有时间数据的4D模型以直观展示施工进程，实现进度动态管理，进度模拟界面截图如图7所示。
基于BIM技术以及项目情况确定出的进度计划预测方案包含各项施工工序开展顺序、持续时间以及各施工工序之间的关系等，施工方基于此开展工作，可使各项施工安排更加科学合理，保证施工各节点按时完成的同时还有助于达到最小资源消耗和最大项目效益[8]。
图7 进度模拟界面图
3.2.2 绿色建设
本项目在建设过程中积极采用BIM技术进行日照、扬尘及用电用水等的模拟，以实现全过程绿色施工和环保建设。
图8为本项目日光分析示意图，通过BIM软件分析日照因素对建筑的影响，可以完善建筑设计、施工方案，充分利用自然资源，减少建筑能耗[9]。此外，利用BIM技术，可以在动态数据库中清晰地了解建筑物的日用水量和日用电量，及时找出用水、用电不合理的原因并采取适当措施对其进行调整。
图8 日光分析示意图
图9 Dynamo检测碰撞程序
3.2.3 创新应用
本项目中的深大基坑危险性较高，为有效保证深大基坑支护工程施工的质量要求，基坑边坡利用土钉进行施工支护[10]。本项目利用BIM技术自主研发出对土钉进行碰撞检测和具体位置优化的相关编程，以确保施工过程的安全性和可行性。
图10 Dynamo倾角优化程序
根据设计图纸利用Revit软件工具制作基坑阳角支护模型，通过Dynamo可视化编程工具运行相应的程序脚本(如图9所示)检测出土钉的碰撞位置，同时可在程序中导出初步数据报告表单。依据《建筑地基基础工程施工质量验收标准》(GB 50202-2018)中规定土钉墙支护质量检验应符合土钉孔倾斜度≤3°，并根据导出的初步数据报告表单在Dynamo中自主开发出土钉倾角优化程序，发现土钉碰撞位置后在Dynamo中直接运行对应脚本(如图10所示)，通过数据与模型的联动，即可调整碰撞土钉的倾角数据和模型，并导出优化后的数据表单，实现对相关土钉成孔倾角的快速批量优化(如图11所示)。
图11 土钉批量优化前后对比
容东片区环卫设施北停车场项目通过BIM技术的应用，有效实现了项目施工全过程管理的可视化、标准化和信息化，提高了施工质量与管理效率，确保了施工安全性。项目组结合BIM+可视化编程的创新应用，对深大基坑的土钉倾角和位置进行优化，以确保基坑施工质量，提高效率。
作为雄安新区第一座垃圾处理站，本项目在建设过程中充分发挥了BIM工具的积极作用，并且全面实行和验证了雄安标准，能够为数字雄安的建设实施提供经验借鉴。
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