鄭健，寧寧

（1.中國交通建設股份有限公司，北京 100088；2.中交路橋建設有限公司，北京 100027）

0 引言

PW平臺是ProjectWise三維協(xié)同管理平臺的簡稱，可通過無縫的數(shù)據(jù)互用工作流，實現(xiàn)Micro原Station和Revit、AutoCAD等應用程序集成，為所有指定人員在任何時間、任何地點安全且精確的提供最新的“單一信息源”項目信息。BIM是建筑信息模型“Building Information Modeling”的簡稱，最初由建筑行業(yè)提出，后逐漸拓展到整個工程建設領域。BIM技術在地鐵施工中被廣泛應用，上海、廣州、北京、深圳、廈門、武漢等地鐵施工普遍引入BIM技術并進行了深入研究。然而PW平臺多用于業(yè)主項目公司業(yè)務管理和施工單位項目管理平臺，BIM技術的應用多局限于投標、建筑、機電等單個階段，多專業(yè)協(xié)同集成工作尚屬于探索階段[1]。青島地鐵基于PW平臺的BIM技術應用是集可研、建筑、結構、機電、施工、交驗、運營一體的全生命周期管理系統(tǒng)，各參建單位基于PW平臺，實現(xiàn)了模型數(shù)據(jù)互聯(lián)互通、各參建單位協(xié)同辦公。本文重點從建筑結構設計深化、機電管線綜合排布優(yōu)化、三維掃描校核、大件設備運輸路徑模擬、數(shù)字化工廠加工與精確定位5個方面對基于PW管理平臺的BIM技術應用進行研究，并對將要繼續(xù)深入研究的內容做了介紹。

1 基于PW管理平臺的BIM技術應用下的項目組織管理體系

青島地鐵項目采用Bentley ProjectWise（下簡稱PW平臺），為項目運行提供了一個標準化、流程化、一體化的協(xié)同工作管理系統(tǒng)。通過PW平臺協(xié)同辦公實現(xiàn)業(yè)主、設計、監(jiān)理、施工、咨詢、加工等單位同一項目、同一標準集成協(xié)同工作，達到 A/E/C（Architecture/Engineer/Construction）精確有效管理。基于PW平臺青島地鐵項目建立了項目組織管理體系，如圖1，由項目建設單位對PW平臺統(tǒng)一管理，其他各方需到建設單位申請相應的賬號后方可登錄平臺，進行協(xié)同辦公。

圖1 基于PW平臺的項目組織管理體系Fig.1 Project organization and management system based on PW platform

2 基于PW平臺的BIM技術應用

2.1 建筑結構設計深化

由設計單位進行二維圖紙設計，施工單位根據(jù)設計院提供的設計圖，結合現(xiàn)場實際測量數(shù)據(jù)，將設計院提供的二維圖紙轉換為BIM模型，重點對構件的布置、連接、預留、預埋做詳細處理。

業(yè)主、設計、施工、監(jiān)理、咨詢、加工單位共同對BIM模型進行會審，對模型的各個節(jié)點連接方式、預留、預埋等進行優(yōu)化并最終封模，如圖2所示。進而形成現(xiàn)場施工和構件加工藍圖，作為現(xiàn)場建設的最終依據(jù)[2]。封模BIM模型具有現(xiàn)場可實施性，與現(xiàn)場實際施工程序一致。

圖2 設計二維平面圖—BIM模型—構件安裝Fig.2 Design 2D plan-BIM model-component installation

2.2 三維掃描校核

利用徠卡3D激光掃描儀（Scanstation C5）對各站點建筑結構實體進行三維掃描，將掃描點云導入Leica Cyclone軟件，利用Leica Cyclone軟件對點云進行整合，將整合后的點云數(shù)據(jù)與BIM模型進行擬合，擬合數(shù)據(jù)如圖3所示，通過虛實對比，檢查模型與實物一致性，對發(fā)現(xiàn)的問題及時進行現(xiàn)場整改，確保實際施工與建筑結構優(yōu)化后的模型、藍圖一致[3]。

圖3 點云數(shù)據(jù)與BIM模型對比分析Fig.3 Comparative analysis of point cloud data and BIM model

利用手持式3D掃描儀（HandySCAN 331），對各專業(yè)的設備構件進行實物掃描，基于點云模型直接生成構件模型，以此建立專業(yè)的族庫文件，進行管線綜合排布時可在軟件內直接調用族庫文件，提高設計效率。

2.3 機電管線綜合排布優(yōu)化

在三維掃描校核確認無誤后的建筑結構BIM模型中按照設計提供的二維圖紙由各施工單位進行機電綜合管線建模工作。地鐵施工機電管線包括通風、消防、給水、空調水、動照通信、民用通信、信號、BAS、FAS、PSD等專業(yè)。

機電管線建模使用Rebro專業(yè)機電軟件，由不同單位分專業(yè)實施。不同專業(yè)可同時調用PW平臺中的建筑模型，在同一建筑模型中建模、修改[4]。

建模完成后進行碰撞檢查，發(fā)現(xiàn)和處理碰撞。碰撞處按編號顯示、管理，模型碰撞處顯示標示圈與碰撞清單上的信息相互對應。組織召開由業(yè)主、設計、監(jiān)理、施工、咨詢、加工單位參加的分析會，對發(fā)現(xiàn)的碰撞問題進行分析處理，同時對管線進行優(yōu)化排布，形成機電管線BIM優(yōu)化模型，其管線綜合排布優(yōu)化工作流程見圖4。

圖4 機電管線排布優(yōu)化工作流程Fig.4 Optimization workflow of electromechanical pipeline arrangement

2.4 大件設備運輸路徑模擬

在管線優(yōu)化排布后的BIM模型中進行大件設備運輸路徑模擬，如圖5，計算大件運輸所需合理空間，檢查大件運輸障礙，合理優(yōu)化墻體砌筑和管件安裝順序，對有礙大件設備運輸?shù)墓芫€及建筑結構施工工序進行調整，確保大件設備運輸路徑。將碰撞分析與大件設備運輸路徑模擬后的BIM模型最終審核，通過后封模。超大件設備運輸需在建筑結構設計時進行考慮，在建筑結構施工過程中進行安裝[5]。

圖5 大件設備運輸路徑模擬Fig.5 Simulation of transportation route for large equipment

2.5 數(shù)字化工廠加工與精確定位

依據(jù)封模模型生成各專業(yè)加工圖紙，將加工圖及BIM模型交給加工廠家，管件、結構件加工單位可根據(jù)BIM模型形成加工程序，導入數(shù)控機床進行直接加工[6]。青島地鐵自建BIM數(shù)字加工中心，對所需管件進行工廠化集中加工，加工流程見圖6。

圖6 BIM數(shù)字加工流程Fig.6 BIM digital processing flow

依據(jù)封模模型出孔洞預留圖紙，將圖紙及孔洞模型交給現(xiàn)場并進行技術交底，現(xiàn)場按模型進行孔洞預留。風管、水管、橋架、綜合支吊架由軟件進行自動編號，并生成二維碼張貼在加工后的管件上一塊出廠。

管件支吊架安裝，預留空洞定位，根據(jù)封模模型提取坐標點坐標，將坐標點坐標輸入3D激光掃描儀，在建筑結構實體上進行激光打點定位[7]，實現(xiàn)支吊架及管線的精確安裝，見圖7。

圖7 激光打點精確定位安裝Fig.7 Laser dot precise positioning installation

2.6 三維漫游與竣工交付

利用軟件三維漫游功能，通過虛擬與仿真技術實現(xiàn)建筑結構和綜合管線排布的可視化和三維漫游，身臨其境般地走完整個項目，增加風險評估人員對項目的理解深度和廣度。

將檢驗批、分部工程、分項工程、單位工程驗收過程中的各項資料導入模型數(shù)據(jù)庫，形成一套完整的BIM竣工模型，如圖8，實現(xiàn)模型信息化管理。

圖8 BIM竣工模型Fig.8 BIM completion model

基于竣工模型，生成竣工圖紙，除了傳統(tǒng)的平面圖、立面圖、剖面圖、大樣圖外，還應增加建筑效果圖、3D視圖、局部剖切圖，經(jīng)各單位確認后生成最終的竣工圖[8]。

3 取得成效

基于IFC數(shù)據(jù)標準建立PW管理平臺，實現(xiàn)業(yè)主、設計、監(jiān)理、施工、咨詢、加工等單位同一項目、同一環(huán)境、同一標準集成協(xié)同工作，實現(xiàn)建筑、結構、機電、施工、交驗、運營項目各參與方的信息共享。在PW管理平臺下，實現(xiàn)運用BIM技術進行建筑結構優(yōu)化設計、機電管線綜合設計、設備機房深化排布，墻體孔洞精確預留，風管、水管、橋架、綜合支吊架的工廠化加工等工作無縫銜接。通過3D掃描技術與BIM技術相結合，實現(xiàn)虛實對比查漏補缺，保證模型與實體一致，通過激光打點，實現(xiàn)支吊架及管線的精確安裝。

基于PW管理平臺的BIM技術應用減少了信息阻塞造成的返工和重復性工作，工作效率顯著提升，工程質量大大提高，施工成本明顯降低。

4 結語

基于PW管理平臺的BIM技術應用，為青島地鐵項目的順利開展提供了有利的技術支持，對施工質量和施工效率的提高具有重要意義，取得了顯著的成效。然而使用過程中仍有很多條件制約，影響使用效果如各建模軟件兼容問題：青島地鐵PW平臺基于Bentley軟件基礎搭建，其他軟件環(huán)境下的BIM模型如Rebro機電模型，互導過程中存在數(shù)據(jù)信息丟失問題，以IFC格式進行互導的兼容性有待于進一步提高。另外BIM技術應用缺乏具體的建模標準，基本都是面上提要實現(xiàn)的功能、展示的效果等，很難作為各單位的設計與施工標準。目前國內僅上海等個別城市推出試用的地方標準，處于使用探索階段，仍需進一步推動BIM技術應用的標準化建設。