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BIM技术在城市综合体改造项目中的创新应用

来源:未知
 

 

摘    要:随着国内房屋建筑业的蓬勃发展和建筑生命周期的进程,越来越多的城市功能区、建筑物因不同原因面临着被改造的命运。本文通过广州财富天地广场施工总承包改造工程的实践,深入分析其特点、难点,介绍了三维激光扫描技术和基于BIM技术的改造方案,探索新兴技术的应用经验,为类似项目提供参考。
 
关键词:改造工程;三维激光扫描技术; BIM技术;利旧方案;
 
传统改造工程的常规做法经常是将建筑物部分或全部拆除后再进行建设。相应建筑内部的原来机电管线也基本全部废弃。这样做就不可避免的产生了大量的建筑垃圾,同时对于设备、材料没有完全发挥出其最大的使用价值、达到使用寿命期限,造成了巨大的资源浪费。随着新技术的发展革新(BIM技术、三维激光扫描技术等),国家、社会对能源消耗、生态文明的重视,投资者追求低成本高回报,改变以往改造工程的弊端的需求越来越强烈。因此,本文主要介绍BIM技术、三维激光扫描技术在广州财富天地广场施工总承包改造工程的应用情况,探索新兴技术与工程实践的结合,实现技术成果的经济价值,以期达到降低物资能源消耗、绿色生态的目的。
 
1 工程概况
广州财富天地广场施工总承包改造工程是由中建五局安装工程有限公司承建的华南区域超大体量的商业改造项目,该项目位于广东省广州市荔湾区西湾路150号,总建筑面积约28万m2,其中改造建筑面积23万m2,地上5层(改造建筑面积16万m2),地下2层(改造建筑面积7万m2)。工程于2019年7月开工,合同工期12个月。工程共分4个区,改造开业后将成为广州第二大单体购物中心。本工程改造前后整体情况见图1。
 
2 工程主要特点、难点
本工程是一个商业综合体改造工程,将由原来的批发商场改造为集餐饮、精品购物、娱乐运动休闲、美容养生、智能科技、家居生活等多业态于一体的综合购物中心。机电安装工程(电气系统、通风空调系统、给排水系统、消防系统、智能化系统等)多专业均需改造。
 
2.1 主要特点
利旧施工。建设单位对机电系统利旧率有明确的指标,需要根据现场实际情况结合建设单位的要求对不同系统、部位做出针对性的利旧策略,利旧设备及其管线保护拆除、清理、检测及维保等工作量大。
 
新旧系统结合调试。新旧系统接口、通讯协议往往存在差异,调试时需同时对新系统及旧系统利旧部分进行结合调试。
 
2.2 主要难点
(1)改造体量大,技术复杂。拆改机电管线工程量多达89余万米,多种设备需要注意施工保护、拆除后的保管;原有设备房、管井等区域空间受限,机电管线拆除、安装操作困难。
 
(2)项目工期紧。总工期仅有380天;施工方面临进度超期将会承担巨额罚款的风险;整体设计工期不到两个月,项目设计组织有较大难度;需最大限度在项目整体流程中发挥设计引领的作用。
 
(3)管理难度大。参建单位多达20余个,最高峰期工人达到4000余人;现场施工过程中将会出现同一区域多专业、多工种同时施工的情况。
 
(4)涉及专业多、专业性强。改造过程涉及到建筑工程10个分部工程、约50个子分部工程;结构的拆除、加固、受力体系转换、原有机电系统的检测评估等技术程度高。
 
2.3 图纸、方案困境
新建工程一般是由施工单位根据审核通过的设计图纸,深化、细化施工图纸、绘制BIM模型、指导现场施工。项目团队将现场实际情况与基于原有竣工图的改造后设计方案比对,发现相互之间存在较大的出入,例如管线的走向、管线规格、设备的参数等很多不一致。图纸和现场不一致的矛盾导致了施工作业人员无法按照设计方案、设计图纸开展工作。如果不在施工作业前解决将会导致进入施工作业后的效率低下、需要投入更多的管理力量去不断协调该矛盾、现场也极易产生窝工、返工等情况。
 
项目团队尝试采用现场人工对相应实际建筑、机电等专业的信息收集、整理后与改造后设计方案比对。通过实践发现这种方法效率极低、相应的工作质量得不到保证、需要占用很大的管理力量。结合三维激光扫描技术、BIM技术,项目团队大胆创新,首次探索将其应用于利旧施工方案的确定、施工图纸优化等方面。
 
3 三维激光扫描技术应用
三维激光扫描技术利用激光测距的原理,通过记录被测物体表面大量的密集的点的三维坐标、反射率和纹理等信息,可快速复建出被测目标的三维模型及线、面、体等各种数据。该技术在测绘工程领域、结构测量方面、文物古迹保护等领域广泛应用,但是在建筑物改造方面的应用还有待于探索尝试。在改造工程中,具体技术的应用流程见图2。
 
采用三维激光扫描仪对拟实施改造施工的区域进行扫描作业,扫描作业得到与现场情况一致的点云模型和360°实景照片(见图3)。通过特定设计的扫描路线、多站点扫描作业,将整个建筑内部的详细情况用数据的形式保存。用特定的处理软件将多站点的点云模型进行拼接,最终形成整体建筑的整体点云模型。点云模型能够真实反映物体的尺寸、标高、位置和颜色,可导入CAD、Revit等常用软件进行实体尺寸、位置、标高对比,为制定利旧方案提供基础支撑。
 
通过三维激光扫描技术,快捷方便地获得了工程改造前与现场完全一致的信息模型。该技术地应用达到了项目团队所期望的效果,为后续模型比对、确定机电利旧策略工作奠定基础。三维扫描数据模型见图4。
 
4 模型比对
根据本工程改造后的设计图纸,运用BIM技术绘制出BIM模型。通过三维扫描技术得到的点云模型与BIM模型作对比,能够直观展现出改造前的工程现场实际情况与改造后的设计方案之间的差异。选取消防专业、通风与空调专业、建筑电气专业进行详细说明。
 
4.1 消防专业利旧实施
根据点云模型及BIM模型叠加对比得出,现场原位消火栓管道与新设计图纸管线路由支、干管水平位置不一致,标高与管径一致(见图5)。
 
利旧思路:保留主干管,局部位置根据实际排布需要拆改;支管由于消火栓箱位置偏位,全部拆除,根据需要重新开孔安装支管。
 
4.2 通风与空调专业利旧实施
根据点云模型及BIM模型叠加对比,现场风机盘管及风管、空调水管与新设计图纸盘管路及风管、水管水平位置不一致,管径不一致,标高一致(见图6)。
 
利旧思路:考虑到风管占用空间较大,对管线排布影响较大,采取风盘及其风管全部拆除移位利旧,空调水管管径不一致的全部拆除。
 
4.3 建筑电气专业利旧实施
基于投资效益的角度上要求“保留高低压配电房,针对负载负荷变大新增了电房,保留了出电房的大电缆、大桥架”;采取管线综合排布中将此部分利旧桥架视作不可动的碰撞物的方法(见图7)。
 
根据以上不同机电专业的利旧思路进行总结归纳,形成拆除报废、移位利旧、原位利旧三种利旧原则(见表2)。通过以上方案的实施,极大减少了改造工程机电管线拆改的工程量,延长了原有机电管线的使用寿命,降低了对物资、设备的需求。
 
5 结语
BIM技术应用在图纸审查、深化设计、进度管理、质安管理、协同管理等方面产生了巨大作用,为项目经济效益作出了重大贡献,施工进度提前了28天(在受新冠肺炎疫情影响下),节约了约500余万元施工成本。
 
三维扫描技术与BIM技术结合、创新,开创了改造工程新技术应用的先河,为同类工程在设计、施工等方面提供借鉴和参考。
 

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