基于PW管理平台的BIM技术在青岛地铁建设中的应用

郑健，宁宁

（1.中国交通建设股份有限公司，北京 100088；2.中交路桥建设有限公司，北京 100027）

0 引言

PW平台是ProjectWise三维协同管理平台的简称，可通过无缝的数据互用工作流，实现Micro原Station和Revit、AutoCAD等应用程序集成，为所有指定人员在任何时间、任何地点安全且精确的提供最新的“单一信息源”项目信息。BIM是建筑信息模型“Building Information Modeling”的简称，最初由建筑行业提出，后逐渐拓展到整个工程建设领域。BIM技术在地铁施工中被广泛应用，上海、广州、北京、深圳、厦门、武汉等地铁施工普遍引入BIM技术并进行了深入研究。然而PW平台多用于业主项目公司业务管理和施工单位项目管理平台，BIM技术的应用多局限于投标、建筑、机电等单个阶段，多专业协同集成工作尚属于探索阶段[1]。青岛地铁基于PW平台的BIM技术应用是集可研、建筑、结构、机电、施工、交验、运营一体的全生命周期管理系统，各参建单位基于PW平台，实现了模型数据互联互通、各参建单位协同办公。本文重点从建筑结构设计深化、机电管线综合排布优化、三维扫描校核、大件设备运输路径模拟、数字化工厂加工与精确定位5个方面对基于PW管理平台的BIM技术应用进行研究，并对将要继续深入研究的内容做了介绍。

1 基于PW管理平台的BIM技术应用下的项目组织管理体系

青岛地铁项目采用Bentley ProjectWise（下简称PW平台），为项目运行提供了一个标准化、流程化、一体化的协同工作管理系统。通过PW平台协同办公实现业主、设计、监理、施工、咨询、加工等单位同一项目、同一标准集成协同工作，达到 A/E/C（Architecture/Engineer/Construction）精确有效管理。基于PW平台青岛地铁项目建立了项目组织管理体系，如图1，由项目建设单位对PW平台统一管理，其他各方需到建设单位申请相应的账号后方可登录平台，进行协同办公。

图1 基于PW平台的项目组织管理体系Fig.1 Project organization and management system based on PW platform

2 基于PW平台的BIM技术应用

2.1 建筑结构设计深化

由设计单位进行二维图纸设计，施工单位根据设计院提供的设计图，结合现场实际测量数据，将设计院提供的二维图纸转换为BIM模型，重点对构件的布置、连接、预留、预埋做详细处理。

业主、设计、施工、监理、咨询、加工单位共同对BIM模型进行会审，对模型的各个节点连接方式、预留、预埋等进行优化并最终封模，如图2所示。进而形成现场施工和构件加工蓝图，作为现场建设的最终依据[2]。封模BIM模型具有现场可实施性，与现场实际施工程序一致。

图2 设计二维平面图—BIM模型—构件安装Fig.2 Design 2D plan-BIM model-component installation

2.2 三维扫描校核

利用徕卡3D激光扫描仪（Scanstation C5）对各站点建筑结构实体进行三维扫描，将扫描点云导入Leica Cyclone软件，利用Leica Cyclone软件对点云进行整合，将整合后的点云数据与BIM模型进行拟合，拟合数据如图3所示，通过虚实对比，检查模型与实物一致性，对发现的问题及时进行现场整改，确保实际施工与建筑结构优化后的模型、蓝图一致[3]。

图3 点云数据与BIM模型对比分析Fig.3 Comparative analysis of point cloud data and BIM model

利用手持式3D扫描仪（HandySCAN 331），对各专业的设备构件进行实物扫描，基于点云模型直接生成构件模型，以此建立专业的族库文件，进行管线综合排布时可在软件内直接调用族库文件，提高设计效率。

2.3 机电管线综合排布优化

在三维扫描校核确认无误后的建筑结构BIM模型中按照设计提供的二维图纸由各施工单位进行机电综合管线建模工作。地铁施工机电管线包括通风、消防、给水、空调水、动照通信、民用通信、信号、BAS、FAS、PSD等专业。

机电管线建模使用Rebro专业机电软件，由不同单位分专业实施。不同专业可同时调用PW平台中的建筑模型，在同一建筑模型中建模、修改[4]。

建模完成后进行碰撞检查，发现和处理碰撞。碰撞处按编号显示、管理，模型碰撞处显示标示圈与碰撞清单上的信息相互对应。组织召开由业主、设计、监理、施工、咨询、加工单位参加的分析会，对发现的碰撞问题进行分析处理，同时对管线进行优化排布，形成机电管线BIM优化模型，其管线综合排布优化工作流程见图4。

图4 机电管线排布优化工作流程Fig.4 Optimization workflow of electromechanical pipeline arrangement

2.4 大件设备运输路径模拟

在管线优化排布后的BIM模型中进行大件设备运输路径模拟，如图5，计算大件运输所需合理空间，检查大件运输障碍，合理优化墙体砌筑和管件安装顺序，对有碍大件设备运输的管线及建筑结构施工工序进行调整，确保大件设备运输路径。将碰撞分析与大件设备运输路径模拟后的BIM模型最终审核，通过后封模。超大件设备运输需在建筑结构设计时进行考虑，在建筑结构施工过程中进行安装[5]。

图5 大件设备运输路径模拟Fig.5 Simulation of transportation route for large equipment

2.5 数字化工厂加工与精确定位

依据封模模型生成各专业加工图纸，将加工图及BIM模型交给加工厂家，管件、结构件加工单位可根据BIM模型形成加工程序，导入数控机床进行直接加工[6]。青岛地铁自建BIM数字加工中心，对所需管件进行工厂化集中加工，加工流程见图6。

图6 BIM数字加工流程Fig.6 BIM digital processing flow

依据封模模型出孔洞预留图纸，将图纸及孔洞模型交给现场并进行技术交底，现场按模型进行孔洞预留。风管、水管、桥架、综合支吊架由软件进行自动编号，并生成二维码张贴在加工后的管件上一块出厂。

管件支吊架安装，预留空洞定位，根据封模模型提取坐标点坐标，将坐标点坐标输入3D激光扫描仪，在建筑结构实体上进行激光打点定位[7]，实现支吊架及管线的精确安装，见图7。

图7 激光打点精确定位安装Fig.7 Laser dot precise positioning installation

2.6 三维漫游与竣工交付

利用软件三维漫游功能，通过虚拟与仿真技术实现建筑结构和综合管线排布的可视化和三维漫游，身临其境般地走完整个项目，增加风险评估人员对项目的理解深度和广度。

将检验批、分部工程、分项工程、单位工程验收过程中的各项资料导入模型数据库，形成一套完整的BIM竣工模型，如图8，实现模型信息化管理。

图8 BIM竣工模型Fig.8 BIM completion model

基于竣工模型，生成竣工图纸，除了传统的平面图、立面图、剖面图、大样图外，还应增加建筑效果图、3D视图、局部剖切图，经各单位确认后生成最终的竣工图[8]。

3 取得成效

基于IFC数据标准建立PW管理平台，实现业主、设计、监理、施工、咨询、加工等单位同一项目、同一环境、同一标准集成协同工作，实现建筑、结构、机电、施工、交验、运营项目各参与方的信息共享。在PW管理平台下，实现运用BIM技术进行建筑结构优化设计、机电管线综合设计、设备机房深化排布，墙体孔洞精确预留，风管、水管、桥架、综合支吊架的工厂化加工等工作无缝衔接。通过3D扫描技术与BIM技术相结合，实现虚实对比查漏补缺，保证模型与实体一致，通过激光打点，实现支吊架及管线的精确安装。

基于PW管理平台的BIM技术应用减少了信息阻塞造成的返工和重复性工作，工作效率显著提升，工程质量大大提高，施工成本明显降低。

4 结语

基于PW管理平台的BIM技术应用，为青岛地铁项目的顺利开展提供了有利的技术支持，对施工质量和施工效率的提高具有重要意义，取得了显著的成效。然而使用过程中仍有很多条件制约，影响使用效果如各建模软件兼容问题：青岛地铁PW平台基于Bentley软件基础搭建，其他软件环境下的BIM模型如Rebro机电模型，互导过程中存在数据信息丢失问题，以IFC格式进行互导的兼容性有待于进一步提高。另外BIM技术应用缺乏具体的建模标准，基本都是面上提要实现的功能、展示的效果等，很难作为各单位的设计与施工标准。目前国内仅上海等个别城市推出试用的地方标准，处于使用探索阶段，仍需进一步推动BIM技术应用的标准化建设。