装配式地铁站BIM设计施工一体化应用

装配式地铁站BIM设计、施工一体化应用创新创效数字信息前言在国家大力提倡绿色施工、节能环保和装配化施工的大环境下，预制装配化施工将是建筑领域发展必然趋势，预制装配化的程度越高也代表技术水平也越高。目前房建版块装配式施工在国内各大一线城市均有发展，但地下工程采用装配式施工的非常少。广州地铁为积极推进地下装配式发展，为地下装配式开辟的新领域，特以广州地铁十一号线上涌公园站为研究对象，研究装配式在南方软土、富水地层中地下车站施工技术，本项目预制装配式施工方案在国内暂无先例，也是华南地区首个地下装配式地铁车站，同时也是中国中铁内部第一个采用装配式施工的地下车站。主要特点有单一墙施工，即围护结构、主体结构侧墙两墙合一，其施工质量要求、精度控制水平要求高；中板、顶板、内部结构采用预制拼装工艺，对结构施工精度、拼装精度控制水平要求高；节点连接工艺创新；细部防水形式变化等特点。我们借助BIM信息化手段辅助项目施工及管理，主要对单一墙施工质量控制、装配式施工组织、工艺、预制构件制作、拼装、细部防水等未知的工艺进行模拟和探索研究，为下一步地铁装配式推广施工提供实践资料。目录CONTENTS关于我们BIM智慧应用BIM云平台应用BIM创新创效BIM持续发展规划01020304054关于我们01企业简介中铁广州工程局集团深圳工程有限公司于2011年2月在深圳成立，隶属于中铁广州工程局集团有限公司,是世界企业和世界品牌双500强一中国中铁股份有限公司旗下的全资三级子公司。公司注册资本5.01亿元,是一家拥有建筑工程施工总承包壹级、桥梁工程专业承包壹级、建筑装修装饰工程专业承包壹级、建筑机电安装工程专业承包壹级等资质的综合建筑企业。公司现有员工1200余名,其中高级技术职称人员300余名,中级技术职称人员400余名。拥有各类大型机械设备300余台(套)，公司年承揽工程任务140亿元以上,年生产能力70亿元以上。企业简介6公司获评“全国优秀施工企业”、深圳市2020年建筑业稳增长最高奖励,曾荣获鲁班奖3项、国家优质工程奖5项、中国钢结构金奖1项、国家AAA级安标工地4项、国家发明专利6项、国家实用新型专利10项、国家级工法2项、国家级QC成果5项、科技进步奖4项，其他省部级和市局级各类奖项100多项。企业荣誉3项鲁班奖1项

中国钢

结构金奖4项

国家级

安标工地5项

国家优

质工程奖10项

国家实用

新型专利36项

省部级QC成果16项

省部级

安标工地5项

国家级QC成果6项

国家

发明专利2项

国家级

工法4项

省部级

科技奖15项

省部级

优质工程奖116项

地市级

奖项项目概况

上涌公园站位于海珠区广州大道与新滘路交叉口西北侧，为地下三层岛式车站，车站长221.7m，宽22.3m~26.2m，深24.48m~

25.27m。围护结构采用1.2m厚连续墙+竖向3道（局部4道）内支撑方案，其中第一、二、三道采用钢筋混凝土支撑，局部第四道支撑采用钢管支撑，基坑采用明挖施工，主体结构为装配式。项目概况项目概况

采用单一墙装配式结构，及地下连续墙兼做永久结构侧墙，主体阶段无需施工侧墙，有利于提高工效。

传统冠梁、腰梁、混凝土支撑等支撑体系在主体结构完成均需拆除，而本装配式方案中支撑体系均做永久结构，减少拆除，绿色、环保。

中板预制、顶板预制+现浇形式，减少模板支架体系环节，节省大量模板，同时减少现场劳动力使用。横断面连续墙兼做侧墙连续墙+侧墙永久梁现浇板装配式地铁站特点装配式构件预制阶段装配式构件安装阶段装配式构件成品保护装配式车站防水因后续专业需要，连续墙钢筋笼中、预制件中、部分现浇结构中需要埋设大量的预埋件，埋设质量、精度等要求高，否则造成后续专业无法施工。支撑、板、内部结构采用预制拼装工艺，构件节点连接工艺，目前国内地下工程拼装、连接案例很少，如何精准吊装到位，如何确保安装精度、连接质量，保证其功能性需求，既是重点，也是难点。结构纵、横梁（混凝土支撑、系粱、腰梁）随基坑开挖同步施工，开挖过程需考虑机械设备对纵、横梁碰撞，造成梁面、棱角损伤，后期难以修补。因本装配式车站位于地下水丰富地层，结构防水以自防水为主，外防水为辅的综合性防水，因此防水处理为本工程重点中的重点。项目概况9装配式地铁站施工重难点BIM应用标准及制度规范建设10BIM建模编码标准BIM数据交付标准BIM技术实施管理办法BIM应用协同管理标准11BIM组织架构项目BIM组织建设12分组团队角色职务姓名工作职责管理组组长项目经理任涛总协调BIM办公室负责人项目总工张琦1、负责BIM应用的管理、协调、统筹、审批、资源调配；2、监督、检查项目执行进展。BIM顾问组BIM中心综合应用人员BIM顾问刘旭阳BIM二级建模师、BIM应用工程师教师：负责BIM技术实施方案制定、应用指导及BIM技术支撑等；张帆BIM二级建模师：负责BIM技术实施方案制定、应用指导及BIM技术支撑等；技术支持组项目技术人员工程部长王建1、负责配合BIM顾问和建模组，提供施工技术支持和专业方案优化建议；2、负责对BIM模型质量进行审核，管理相关BIM技术应用相关资料；建模组专业BIM工程师BIM工程师贺英杰BIM一级建模师：1、负责创建土建专业BIM模型、力学结构分析工作；2、负责模型优化、现场指导等各相关工作协调、配合。

应用组

成本预算员预算员吴生权造价工程师：1、负责根据进度计划提供理论计划量；

2、负责根据实际工程进展与计划进度对比，实现进度对比。物资管理员物机管理员莫虎彪助理工程师：1、根据模型提取工程量测算材料计划用量；

2、根据施工进度配置材料领用计划。安全管理员安全员张威助理工程师：根据安全风险监控点做好隐患排查安全生产的日常监督与管理。施工管理员施工员王世凡助理工程师：根据进度要求，负责施工前的各项准备，做好BIM技术应用落实及现场技术交底。BIM技术应用软硬件BIM技能人才库BIM技能人才库15BIM智慧应用0216无人机航拍实景模型多源模型综合应用

通过运用多源模型综合应用结合分期场地布置、主体附属模型、CAD施工红线，实现场地布置分期合理规划。结合二维码应用对施工现场的材料堆放及进出场方面，做到了良好的物资管理流程、对施工器械布局及车辆路径的合理规划对重大施工方案提供了准确的场地划分布置，做到了场地布置整洁、文明施工，为施工合理分配、提高生产效率起到了良好作用。

场布模型

主体模型

施工红线-多源模型多源模型综合应用17工程量统计围护结构模型

通过项目前期建模获得的准确的各分部分项工程的工程量，结合施工进度编制项目材料采购计划，在施工完成后对比实际用量与标准用量，确定材料的使用损耗率，从而找出工程问题的根源所在，并加以控制，以降低类似问题发生的概率，精准化物资采购及管理。装配式模型土建工程量预制构件清单主体工程量清单节点交底通过创建车站结构节点模型，把包含钢筋图集解析、钢筋排布规则解读、节点模型创建，构件属性分阶段设置。进行三维技术交底，负责生产加工，提高施工质量。钢筋节点深化设计-钢筋对复杂钢筋节点进行精确翻样，可根据项目需要，对复杂节点进行综合优化，保证施工的可行性，提升钢筋绑扎质量。通过过程把控，杜绝返工现象，为项目部节省出人力、物力、时间成本。钢筋深化设计

预制轨顶风道π型板上端企口与预制板碰撞，建议将企口取消。轨顶风道预制段与现浇段连接节点位置处，通过预制构件上预留预埋铝膜连接套筒或对穿孔，以及在预制构件上预留与连接的压槽。预制轨顶风道和现浇轨顶风道节点预制轨顶风道深化设计-装配式构件装配式构件21测量及施工规划通过多张无人机正摄影航拍照片合成正摄影航拍图，与场地车站围护结构边线CAD布置图拟合，找出出入口与周边既有构建筑物的位置关系，辅助设计进行出入口及风亭结构的选址定址及测量工作。目前已针对北侧3号出入口2号风亭占用二手车市场用地的情况，对3号出入口2号风亭进行了改址，确保后期附属结构施工顺利进行。上涌公园站正摄影航拍图上涌公园站围护结构出入口边线CAD图冲突位置3号出入口2号风亭二手车市场深化设计-施工规划22地质模型地质模型创建

地质模型是地质勘察成果的重要展现形式，可以更加直观地表现地层分布、工程场区的地质条件、地层的工程属性等信息，由于盾构隧道施工与围岩地质条件息息相关的特殊性，因而在此项目中采用bim技术，建立三维地质模型与隧道主体模型，为施工方案的确定提供准确条件，同时增加施工的安全性，增加位置因素的可控性。施工模拟-高支模

通过BIM技术以动画的方式进行专项施工模拟及技术交底。直观快速地将专项施工步骤及重点要求进行展示，从而排查施工过程中的质量、安全隐患，做好预控，使得现场管理人员及施工人员有更直观的认知。施工模拟24

广州地铁11号线为中国中铁施工总承包，中铁广州工程局集团深圳公司承建的上涌公园站为装配式车站，车站采用矩形断面全装配式的车站结构形式，其混凝土支撑、主体结构中板、顶板、轨顶风道、站台板、楼梯均采用预制拼装施工。22.83m19.9m连续墙兼侧墙第二道支撑兼横梁第三道支撑兼横梁中板（预制）中板（预制）底板（现浇）3m现状标高7m规划标高8.15m第一道支撑兼顶横梁（现浇）顶板（预制+现浇叠合）需求调研，装配设计装配式生产管理25预制厂选址

预制场位于广州市番禺区石楼镇清流村沙东街，莲花山水道以西，占地49.2亩，共32632平方。预制场距离海珠区约30km、佛山市顺德区约30km、深圳龙华区约60km、东莞市约40km，交通便利。预制场位置图装配式生产管理26场内的桥式起重机周转模台模台输送系统数控钢筋弯箍机数控钢筋网片机固定模台混凝土输送料斗混凝土布料机装配式生产管理预制设备选型27预制堆场管理堆场设在厂房一侧，紧邻厂房，共设置3条存放区，单条长126m×宽25m，共9450平方。预制构件采用专用的智能小车运往堆场。专用构件运输车专业堆放工具装配式生产管理生产工艺流程管理模具清理机数控划线机脱模剂喷涂机预埋件安装混凝土布料机混凝土振动台装配式生产管理29震动搓平机预养护窑抹光机养护窖翻转拆模机码垛车装配式生产管理生产工艺流程管理30预制件运输组织门式起重机预制件吊装板的堆放柔性垫块装配式生产管理31BIM+智慧工地在办公楼专门设置一间预制件生产信息化视频监控系统，将预制件生产信息化系统和施工现场视频监控接入，通过监控室的中央控制器和显示大屏幕对施工现场和预制件信息情况进行实时监控，了解预制件生产进度，随时掌握预制件施工质量监控，同时系统还支持远程视频监控，可以利用电脑、手机，随时了解实时情况。生产线视频监控系统装配式生产管理32BIM+数字化加工通过运用BIM技术，建立预制构件零部件模型库，快速直接生成三维立体的预制构件模型。同时生成每块预制构件的材料组成信息和零部件信息，直接生成每块预制构件钢筋放样图。通过这项技术，可提高效率，减少失误；为流水线工业控制系统提供信息来源；为生产一线工人提供直观信息资料，减少错误的发生。预制中板加工出图门式构件加工出图预制站台板加工出图预制顶板加工出图装配式生产管理33

PCIS系统为每一块建筑构件安装一个二维码芯片。通过手持终端可读取芯片信息。系统在构件芯片埋设、脱模、检验、入库、装车、卸车、安装时对芯片进行扫描，将责任人、时间信息传递给系统，使系统实时掌握每一块构件的状态信息，结合BIM信息定位每个构件的安装位置。BIM+智能建造装配式生产管理上涌公园站BIM施工一体化应用步骤一施工冠梁及第一道支撑基坑开挖，施工第二三道支撑施工底板及下翻梁(现浇)施工地连墙及钢管桩步骤二步骤四步骤三装配式施工流程规划35安装预制轨顶风道、站台层预制板安装设备层预制板安装站厅层预制板安装站台板(预制)及其他内部结构步骤六步骤七步骤八步骤五装配式施工流程规划对涉及到的新施工工艺进行直观的展示，直接将构件的属性体现出来，面向人员广泛，使所有管理人员和作业人员了解所承担工作的特点，设计意图。并结合本工程特点，严格把控设计、技术能力第一关，大大提高工程建筑成品最终功能的实现率。地下预制构件空间验证预制站台板

利用Revit、3dmax等软件制作装配式预制构件的模型及视频，对构件的吊装入基坑进行三维空间验证，指导构件吊装，构件拼接处理，对吊机进出场路径、吊机站位、构件合理吊装到位、吊装过程与支撑等的碰撞、结构方向等相关的施工工序进行模拟、进行方案比选。

通过BIM技术进行协同交底，形象直观的展示施工阶段过程和重要环节，可更加高效信息交互，将多种施工方案的可实施性进行比较，为最终方案优选决策提供支持。提前发现施工过程中可能存在的问题及风险并加以改进，为项目管理提质增效。地下预制构件空间验证预制中板通过BIM可视化的特点，通过对预制板各构件的模型建立，以模块化的方式进行模拟组装，指导在预制构件加工制作过程中的安装，利用三维模型进行技术交底。地下预制构件空间验证预制轨顶风道及顶板39BIM云平台应用03项目总览（项目全员）利用图表的形式展示项目数据统计分析结果，对项目偏差提供自动预警、报警功能，直击项目KPI，宏观把控项目全局状态，为项目管控和领导决策会商提供依据。计调管理（工经部部员）针对管理人员到位情况、设备到位情况、临建情况、交通疏解、设计补勘、图纸出图、设计优化、技术准备情况等方面对项目进展情况进行统筹管理，通过系统数据自动计算与层级间自动汇总，能够快速响应上级单位各种筛选条件下的统计需求，达到对项目进展情况更实时和精准的把控。劳务管理（综合办公室）建立统一劳务队伍信息库，将来在公司所有劳务人员历史信息、教育情况皆可查询，为施工单位对劳务队伍选择、信用考核等工作提供综合依据。工点应用（工程部BIM专员、站点技术员）基于轻量化BIM模型的项目管理综合应用模块，实现全新的轻量化交底方式，提高安全、技术交底质量。现场监控（安质部部员）集成盾构、监控量测、喷淋系统及视频监控，形成项目现场综合监控平台，实现项目远程监管，提高项目监管水平，保证项目质量。工艺辅助（工程部BIM专员、站点技术员）基于轻量化模型的工艺工法库，通过字母，变换形成轻量化动态交底文件，以全新的轻量化交底方式，提高安全、技术交底质量。安质管理（站点安全员）对统一规范隐患排查、风险源管控管理模式，方便项目安质部领导对全线安全工作进行管控，提高项目的安全管理水平起到作用。进度管理（工程部调度）可以达到三维可视形象进度展示，对进度偏差自动预警、报警，量化进度偏差量，统计材料节超情况，为领导层提供进度管控关键指标的作用。40BIM设计、施工一体化平台BIM云平台应用41PC端基于BIM模型实现对项目的三维辅助识图基于工点BIM模型，可实现三维的多角度、剖切查看，并具有坐标、距离、角度、面积、体积等测量功能，帮助工程人员从三维的角度理解设计图纸的设计意图，减少对二维图纸曲解的可能性，同时可帮助现场测量人员精确的实现放样测量、检验测量所需要的坐标、角度、距离等关键参数的提取。模型轻量化BIM云平台应用42

在工程实施过程中，通过进度管理模块实现工区、分部、经理部对各工点的施工计划进行统筹管理。分级别、分权限、分时段查询计划执行状态，按照进度统计产值，比较进度和计划的偏差，辅助管理者科学的优化和调整施工计划。进度管理BIM云平台应用43安质部人员采用平台视频监控模块按权限划分，通过实景模型绑定监控摄像头，通过内网接入工点中视频监控设备信号，实时了解施工现场情况。通过平台视频监控模块提供分屏管理，可自定义查看各视频球机画面，监控重点关注位置的项目现场情况，并可截图保存，方便问题追溯。综合监控BIM云平台应用44场地清理、平整、硬化施工模拟结构底板施工模拟BIM云平台应用工艺辅助45此模块由工经部进行管理，工区级填报管理人员到位情况、设备到位情况、临建情况、交通疏解、设计补勘、图纸出图、设计优化、技术准备情况等最新到位、完成以及项目进展。实时汇报各项最新的进展情况，完成了基础数据的搭建。计调管理BIM云平台应用46此模块由综合办公室人员进行管理，为全面响应产业工人实名制管理制度，保持业主和施工单位产业工人信息一致性，减少底层人员多系统数据管理的反复操作。平台将劳务人员所在的班组、公司以及个人的体检报告、特种操作证书录入平台，便于统一管理。劳务管理BIM云平台应用本模块由站点现场安全员实现安全质量管理。目前，该模块已正式投入使用一段时间，积累了大量应用记录。010203风险条目管理创建风险条目根节点模板，便于风险条目分类。风险管理在风险条目的基础上添加季度风险，及时闭合。隐患排查对现场的施工作业情况进行安全隐患排查。安质管理BIM云平台应用48

BIM专员建立满足工点施工应用的BIM模型，在当中绑定蓝牙信标模型，并与安全质量管理相关联，实现安全质量的形象管理。建立满足工点施工应用的BIM模型，在当中绑定蓝牙信标模型，并与安全质量管理相关联，实现安全质量的形象管理。电脑端绑定蓝牙信标手机端调试蓝牙信标参数现场蓝牙信标标识牌工点应用BIM云平台应用49BIM创新创效0550钢筋、混凝土工程量提取场地布置与优化设计图纸变更安全质量管理施工过程模拟三维模型技术交底创新创效新体现

我们借助BIM信息化手段辅助项目施工及管理，主要对单一墙施工质量控制、装配式施工组织、工艺、预制构件制作、拼装、细部防水等未知的工艺进行模拟和探索研究，为下一步地铁装配式推广施工提供实践资料。目前该项目已总结形成市级、企业级工法19项，申报专利26项，QC成果6项。BIM+装配式地铁站创新创效新体现52BIM+VR安全体验通过BIM+VR的模式，将场地及桥梁模型虚拟化发布，浏览者通过佩戴HTCVive的VR设备可进行场景漫游，模型信息查看，高空坠落体验模拟，现场危险源预览等，相较传统安全教育，具有明显优势。让人感知高空坠落的恐惧，可以警示和教育施工作业人员，高空作业必须系安全带、佩戴安全帽。创新创效新体现53（1）运用BIM技术，针对项目重难点，进行装配式深化设计、施工场地规划、施工组织合理优化；通过深化设计、三维技术交底、多专业整合协同、提高设计施工协同效率、技术管理效率