乌鲁木齐机场改扩建工程-空管工程

BIM技术助力项目“精益建造”

 价值点分析

 中建三局安装工程有限公司

 一、     策划阶段：针对工程重难点分析，提出采用BIM指导施工的主体思路    

     (一)工程重难点

     1.1 多方参与，协调量大，管理模式要求高

  本工程为机电分包管理，在管理的过程中涉及土建结构、机电设备安装、工艺、幕墙及装修等众多专业施工单位的施工协调，需要充分配备相应专业的管理力量并采取先进高效的管理手段，协调好众多施工单位之间的关系，精心策划，科学组织，才能确保各项工作有序推进。

    1.2 各机电系统间配合内容多

      本工程机电系统齐全且集成度要求高，末端点位多，建筑物空间狭小，因此机电系统间的相互配合尤为重要，另外本工程除常规办公功能外，还有飞行服务、气象观测、机体飞行观测等使用功能，也对建筑物净空提出了较高的要求 。

    1.3 异形结构施工难度大

      本工程核心筒区域为圆弧造型，高度为99.9米，机电管线在核心筒外围廊道区域，其敷设路径需要根据弧形造型进行相应的调整，因此随建筑造型进行机电管线的安装也是本工程的重难点 。

针对以上重难点，采用BIM技术全面辅助施工综合管理：

      ①   一是利用BIM技术进行各专业的   综合协调   工作，通过BIM模型来把控各专业的沟通协调等问题；

      ②  二是通过BIM技术提前进行机电   深化设计   综合调整，并出具机电深化图纸，由业主、设计单位审核签字盖章，下发劳务分包，进而指导现场机电安装；

      ③ 三是利用BIM技术辅助各专业   图纸会审   ，并通过BIM可视化优势提前对安装工艺进行模拟，优化异形结构管线路径，降低施工难度。

  (二)BIM应用范围及目标

                    应用范围

   ①模拟施工、方案优化；

   ②碰撞检查、减少返工；

   ③精确算量、成本控制；

    ④ 现场整合、协同工作；

    ⑤ 数字化加工、工厂化生产；

    ⑥ 后期运营维护、集成化交付。

                   应用目标

           ① 通过BIM深化设计的体系搭建，牵头并组织各专业的BIM协调工作，及时解决各专业的接口问题，有效保证施工质量与工期；

      ② 利用BIM技术辅助施工图纸会审、施工场地部署方案优化、现场技术交底以及复杂节点的方案论证等；

     ③  通过BIM技术的应用，打造一支具有专业水平的BIM团队；

     ④BIM应用整体目标：   塔台项目：指导施工；空管工作区项目：指导施工+后期运维；

  (三)人员组织框架与职责

  根据BIM应用内容和BIM实施方案，项目各参建单位明确各自的职责及BIM应用目标，成立深化设计部门来牵头BIM深化设计工作及各专业间的综合管理。

 (四)主要软件配置

  本工程以Autodesk Revit 2018、Autodesk Revit 2020作为主要的BIM建模软件平台，采用红瓦科技软件作为辅助深化软件，采用红瓦科技协同平台提升多人参与模型深化的效率，以Navisworks作为模型整合、查看浏览的平台，采用Enscape等可视化软件进行漫游、方案模拟等视频制作。

    (五)前期准备-BIM策划指导书

  本工程以 《建筑信息模型应用统一标准》GB51212T-2016、《建筑工程设计信息模型交付标准》GB/T 51301-2018为依据编制项目BIM策划书，用于指导项目各阶段BIM技术的实施。

各阶段BIM实施策划：

   二、实施    阶段：实现   全专业BIM深化和综合管理，机电方面主要应用点有：①碰撞检测、②方案评审、③精益建造、④净空提升、⑤降低施工难度、⑥辅助临建方案管理精细化。

           1.  机电专业深化内容-碰撞检测

   ①项目对机电、建筑、结构模型之间进行碰撞检查，得出冲突报告，与设计院进行沟通并对各模型进行深化调整，进而达到减少施工过程中的二次施工、结构开洞等问题，为提前机电穿插做好准备。

Revit模型→机电深化插件→碰撞报告→问题整改→指导施工

           2.机电专业深化内容-方案评审

       ①对换热机房进行深化设计，按照原施工图纸施工，存在通道过窄，入口处设备阻挡，设备摆放位置零乱的问题，经过BIM模型优化排布后，对设备进行 模块化整合 ，将通道宽度从原设计800mm优化为1600mm，有效拓宽检修通道，管线排布更加整齐美观，提升机房整体效果。

优化前后机房对比：

②塔台项目核心筒明室层用于观测飞机起飞与降落期间的机体状态，因此对层高要求较高，原施工图纸多联机加环形风管、冷媒管等对层高限制较多，采用BIM技术对明室机电设计进行优化，拟采用增设多联机、多联机接风口的方式取消风管对视线的干扰，满足使用功能的基础上进一步提升净空，确保净空达到3.5m以上。经过与设计单位方案评审，同意采取此方案施工。

③采用BIM软件进行综合排布后，利用红瓦科技插件进行综合支吊架选型、校验、布置，严格把控支吊架制作与安装，确保现场与BIM模型保持一致。

 3.机电专业深化内容-精益建造

  ①依据机电排布深化图纸出具预留洞图用于指导预留预埋及砌体施工，提高预埋精度，避免后期剔凿等，有效实现精益建造。

 4.机电专业深化内容-  净空提升

  ①通过BIM技术对塔台连廊机电管线进行综合排布，在保证检修空间及满足正常使用功能的前提下，进一步缩小机电管线占用空间，使本工程机电管线整体呈现成排成线、美观紧凑的特点，使各功能性房间在满足设计要求的净空的基础上得到进一步提升。

②空管工作区项目后勤保障楼走廊净空按原设计为2.3m，通过BIM深化排布方案，实现净空达到2.5m，有效提升安装整体效果。

      5.机电专业深化内容-  降低施工难度

①    立管布置优化   ：塔台核心筒区域管井造型为1/4椭圆，异形结构导致空间狭小，楼梯间原立管设计较多，对通行造成阻碍，安装施工困难，通过BIM软件进行深化设计，将楼梯间与管井中的立管按照顺序移至电梯前室，有效降低施工难度，并为后期检修创造合理空间。

②   管线路径优化   ：原设计环形廊道给排水、消防等管道未按照系统及安装特点进行区分，对排布、支架选型造成阻碍，通过采用BIM技术，根据系统特点对管道路径进行区分，依照无压管道和系统类型等特点进行区分和整合，将系统类型相同或类似的管道并行。通过此此优化设计，使支架选型、管道布置、安装等施工难度有效降低。

③ 复杂节点深化   ：在核心筒电梯前室至环形走廊区域，管线穿插、交错密集，系统庞杂，采用传统平面图指导施工极易造成返工情况，通过BIM技术对复杂节点进行排布优化，并进行三维交底，能够更加直观、高效地进行信息沟通，提高施工水平，避免返工。

 6. BIM辅助临建方案精细化管理

           6.1 BIM应用于装配式加工车间设计

        由于场地受限，加工车间需充分考虑其布局设计，以达到空间合理使用、便于管理的目的。经初步设计，加工车间主要由两部分构成，一是加工区，包含生产各种机电构件的机具及其供电设施，如打孔机、切割机、套丝机等；二是陈列区，主要由一些成品货架摆列而成，主要用于存放各种成品、半成品。其余组成部分主要有照明灯具、摄像监控、消防设施、各项操作制度及公示牌等。

项目采用BIM软件进行前期设计，其空间交互性的特点能更加真实、精细、多维度地向我们反映方案的可行性。

通过BIM软件根据车间设计模型对工程量进行统计并实施采购以及组装，降低成本。

      6.2     BIM应用于可拆卸式货架

     利用BIM软件设计一款可拆卸式货架并投入该项目使用，设计采用纯螺栓连接，横担规格、尺寸保持一致，便于拆卸拼装，有效实现降本增效和绿色文明施工。

            BIM辅助临建方案精细化管理应用总结：

       可拆卸货架： 可拆卸货架一次搭设耗费成本约3万，后期转挪过程中极大程度地减少了因材料搬运挪位而产生的架体重复搭设费用，也可有效减少型钢类材料的浪费，达到降低成本的作用，并且标准化的临建措施也有助于现场文明施工落地。从长期来看，可拆卸货架在物资管理上降本增效的作用随使用时间延长而更加凸显。

      装配式车间： 装配式车间采用BIM技术进行设计，不仅对场地应用、车间内布置有积极作用外，还使库房的工程量、使用功能等有了具象的表达，使临建设施在成本管理、功能提升、完备统一等方面都有了极大提高。      

      通过采用BIM技术对临建方案进行优化，使传统临建设施向更科学、绿色、可持续方向发展，将临建方案具象化、数据化，避免粗放式的临建管理。从成本降低、安全文明施工、重复利用等方面来看，BIM应用于临建方案的优化对实现降本增效具有重要意义 。

    三 应用阶段的创新点   ：通过BIM技术实现部分施工工艺的创新，提升项目精益建造能力，主要创新点：①  BIM应用于管道井装配式安装技术、②  BIM应用于风管数字化加工技术、③  BIM应用于电缆敷设的精细化管理、④  B  IM应用于自建族、⑤ BIM应用于装配式机房。

（一）BIM应用于管道井装配式安装技术

   该工程由于场地受限，管道井造型复杂，设计空间狭小，造成管井管道安装难度较大、进度缓慢、施工质量低等问题，为了有效地解决管道井施工难题，通过应用BIM技术实现管道井装配式安装施工技术。该施工方法具备实现无现场动火、一次成型的特点，安全高效，成品美观，对实现精益建造具有推广意义。

保障措施：施工过程中及整体施工完成后，从定位洞采用吊线制或红外线查验，确保上下层管道垂直。该课题获2022年陕西省QC一类成果。

  相较于传统管道井施工方法，采用BIM技术实现管道井装配式安装施工，能有效解决塔台项目施工空间小，管线密集等问题，降低施工难度，并且在施工工期、质量控制、安全管理等方面的可控性均比传统施工方法有显著提升，对本工程实现精益建造起到很大促进作用。

（二）BIM应用于风管数字化加工技术

  项目机电工程中通风空调系统占很大体量，但由于部分区域场地狭小，风管制作安装困难，因风管安装质量引起的漏风可能造成末端无空调效果或空调效果较差，降低使用人员的舒适度。因此该项目通过应用BIM技术实现风管数字化施工，利用该方法显著提升风管安装质量。

在已经完成的BIM综合排布模型的基础上导出数字化加工模型：

1.利用预制零件功能，对预制零件中的预制部件及连接指示器进行设置；

2.选择“设计到预制”命令将Revit模型转换为预制加工模型；

3. 选择优化长度命令完成风管的自动分段。可根据实际需要，对直线段及异形件参数进行微调，并设置支吊架。根据市场常见设备及材料特性分别设置共板法兰风管与角钢法兰风管标准节长度。镀锌钢卷宽度取1250mm，角钢法兰风管标准节每节长度为1240mm，共板法兰风管标准节每节长度1150mm；

4.利用Revit软件导出标准节物料清单，物料清单至少包含风管截面尺寸及标准节节数；

5.利用风管自动生产线五线机器进行风管标准节生产。风管半成品根据规格、连接类型分区对码；

6.利用Revit插件将预制加工模型导出为CAMduct可支持的MAJ文件；

7. 利用CAMduct软件代开MAJ文件，选择自动排钣命令，对非标准段及异形件进行排版。软件对载入的预制构件进行展开，按最优排布方式进行一键排布，将展开的板片排布在预设定的板材上。预设定的板材尺寸3500mm*1250mm；

8.根据镀锌钢板上的排布信息，导出数控机床数字化程序代码（CNC文件），根部不同设备需要，亦可生成TXT等其他格式文件；

9.根据CAMduct软件生成的排料单及将排布信息程序代码导入至全自动等离子切割机，进行自动切割下料；

10.利用合缝机结合人工合缝的方式进行直管段及异形件的合缝作业；

11.根据加工图纸对成品风管、管件进行编码；

12.根据编码运输至安装区域，集中堆放，堆码整齐；

13.根据预制加工模型生成安装深化图，作业人员根据安装示意图及零件编码进行风管吊装。

  将现场加工转移至数字化加工车间进行自动化生产，将预制构件运输至现场进行拼装，减少噪声污染、施工垃圾和机械伤害，同时避免进场材料因施工安排调整带来的长期堆放、多次倒运和加工空间紧张等问题；在加工厂进行加工，便于声、光、粉尘污染治理，能够做到绿色施工，为精益建造赋能。

（三）BIM应用于电缆敷设的精细化管理

   在项目的机电安装工程中，电缆敷设是非常关键的工作，电缆工程量、分盘方式、放线方案等都是电缆敷设的重要工作环节，本工程基于BIM技术，在已经深化完成的电气模型基础上，通过使用插件中的桥架配线功能模拟电缆敷设，相比平面图算量，在深化模型中完成电缆敷设能够充分考虑到桥架翻弯、转向等局部区域产生的电缆额外增加量，基本实现零误差，确保数据与深化方案造成的变化实现同步，减少因工程量清单与实际存在误差导致材料产生浪费等，实现电缆敷设精细化管理。

（四）BIM应用于自建族

依据厂家的动力管道管托图纸及参数，对不同型号的管托创建族文件，确保实际安装标高与BIM模型标高完全吻合。

（五）BIM应用于装配式机房

1.设计方案从系统优化、综合排布、空间优化、模块化、人性化、运维管理等多方面综合考虑，出具高度精度预制加工图纸，为工厂化预制提供技术支撑。对空管工作区项目换热机房根据深化图纸进行模块化分割；根据公司BIM建模准则、深化设计出图手册并结合机械制图规范编写预制化出图标准；

2.公司的加工中心具备高水平的预制化能力，所有的工作都在工厂内完成，最大限度的提高机械化程度，最小的投入人工劳动力，消灭现场的所有动火作业；

3.以模块为单位，进行整体运输，结合场内运输条件，安排进场顺序，提前拟定运输方案，规划行走路线，策划到具体的时间点，确保人员、设备安全；

4.预制管道装配：对预制管道进行编号、粘贴标识二维码；解决管道与运输工具间的固定问题；模块连接：提前做好模块的定位工作；制定方案，解决模块间的对口问题。

     装配式机房是基于BIM技术应用的集设计、预制、运输、装配于一体的机房整体预制装配技术。相较于传统机房施工，装配式机房具有：标准集约的BIM深化设计、机械化批量的加工生产、高效轻便的运输方式、精准快速的组装模式的特点，预制装配技术极大地节约了工期，保证产品加工质量，保障现场施工安全，为空管工程项目精益建造创造实施平台。

四、BIM    应用价值分析

   BIM技术在乌鲁木齐机场改扩建工程空管工程空管工作区及塔台项目中的应用，解决了异形结构识图难、各工序施工难度大的问题，实现了复杂多曲结构工程下的精益建造。在施工过程中借助BIM技术将复杂工程可视化，利用三维模型模拟施工过程，使各专业协同工作，及时发现并调整设计，避免施工浪费，有效提高了项目施工深化质量和效率；通过BIM技术的应用，辅助项目综合管理，有效解决了各专业间的接口问题；利用BIM信息协同管理平台提升沟通和决策效率，有效避免施工过程中的数据孤岛问题。项目本身以节能、降耗、绿色为核心开展施工管理，在策划及施工过程中，为促进实现“双碳”目标，秉承施工中绿色建造理念，依托BIM多项技术，强化节材管理，为推动绿色施工，加快数据化施工管理普及与提升做出切实行动。

     五   、  红瓦科技BIM产品在BIM施工应用过程中价值分析

  本工程在机电深化设计方面主要采用红瓦科技进行各阶段BIM深化工作。

优点：

①操作界面简洁明了，布局合理，操作方便；

②功能强大，解决Revit原软件繁琐的深化操作，提升人员对BIM工作的兴趣；

③效率高，翻模、管综排布、管道连接、注释、出图等多项功能提升人员工作效率70%以上，除复杂节点需要部分手动调整外，常规建筑均能够大面积使用，降低人员BIM使用门槛；

④功能全面，对支吊架校核、工程量统计等功能开发新颖，采用平面绘制支架后生成模型，使用方便，操作便捷，并且对异形支架等均能实现模型生成、校核等等，覆盖面广，在机电深化工作中起到极大帮助；

⑤协同平台多人办公，模型轻量化等，解决人员合模工作量大、效率低等问题，有效提高协作办公能力；

⑥多次组织产品培训等活动，对人员能力提升有较大帮助。

建议：

①考虑增加斜撑支架的受力计算；

②考虑增加桥架配线、桥架内电缆敷设、相关工程量导出、电气系统运行模拟等功能，实现成本与深化一体；

③考虑增加渲染、漫游、仿真、工艺模拟等功能，对演示、动画等方面进行功能整合，提升产品的业务范围；

④考虑增加装配式族库，用户根据需求直接调用案例等。

  六    、     情况说明

 情况说明

本项目为一个管理团队，两个标段，因与不同的总包方、不同的其他参与方沟通协调的原因，为保证信息共享便捷，在项目初期BIM应用主要软件在一、二标段分别采用了Revit2020和Revit2018。

在参与本次建模大师杯BIM竞赛提交模型阶段，团队遇到了较为棘手的问题。协同大师在新建项目上传模型时，会固定一个Revit软件版本，我方根据标段顺序选择了一标段的2020版，在完成一标段模型上传后，进行第二标段2018版模型上传时，团队遇到了机电模型升级出现发生严重错误终止、软件卡死等问题，在按照错误报告对一些存在问题的构件进行删除、更新后，仍然无法正常升级，通过网上查询、咨询多位同事及贵方人员等方式，依然没有解决该类问题，眼看比赛截止日期将至，作品迟迟不能闭环提交，故出此下策：

二标段模型采用百度网盘链接的方式进行共享：

链接：https://pan.baidu.com/s/1q5BXTcIBMQLrEu3EeWUQ0Q?pwd=1234

提取码：1234

共有模型四份：结构1份、建筑1份、机电4份；

采用此方法进行作品补充实属无奈之举，我方承诺：

一、一标段和二标段虽属于空管工程一个项目，地理位置上均位于机场改扩建内，但二者为分别独立的建筑体，相距1.5公里以上，两个标段BIM模型间没有相互的关联性，无功能上的重叠、分别独立且完整；

二、采用此方法无扰乱比赛秩序、做标记等违反比赛规则的目的，仅仅是为了向举办方提交完整的参赛作品，保证内容的闭环性和支撑性；

特此说明

中建三局安装工程有限公司

2022年9月15日