科技助力“水立方”變身“冰立方”

文｜張玉磊

（作者為中建一局華北公司“冰立方”冰上運動中心項目經理）

國家游泳中心南廣場地下冰場建設項目又稱“冰立方”，位于北京市朝陽區國家游泳中心南側，為2022年冬奧配套服務基地，且賽后作為冬奧會重要遺產，用于群眾冰上運動培訓和體驗。項目總建筑面積為8221.3平方米。

該項目的承建單位是中建一局。中建一局在施工建造期間將以建筑信息模型技術為基礎，結合云計算、物聯網、移動通訊等信息化技術和設備，實現覆蓋進度、質量、安全、成本等項目管理的全要素智慧建造，打造綠色、智慧、科學、節約的精品工程。（如圖1）

圖1

項目難點及應用目標

工期保障：項目工期共427個日歷天，期間面臨北京市各種盛大活動及天氣原因需要停工，以及需要接待各級領導觀摩檢查，實際施工日期只有335天左右，這就要求項目在有效的時間內完成最高質量的管理以保障工期目標的實現。

多專業協調溝通管理：冰立方建筑面積只有8221.3平方米，但在建造過程中涉及到結構、建筑、機電、幕墻、鋼結構、市政、專業制冰、智慧場館等14個專業，可謂“麻雀雖小，五臟俱全”，這對總承包的協調管理提出了巨大的挑戰，如何在最短時間做最有效的管理是本項目需要突破的挑戰。

異形鋼結構深化設計：水滴造型采用8毫米厚的不銹鋼進行制作，建筑表面的鏡面效果要求極高，并且建筑表面要求無縫拼接，同時水滴造型的頂部設有排水溝，此項不銹鋼鏡面建筑工藝在國內也是第一次嘗試。

機電管線：項目機電管線要與國家游泳中心已有管線相接駁，在項目施工期間，國家游泳中心為不停業狀態。同時，項目需要在同一時間內滿足冰球場與冰壺場不同的國際賽事標準。

制冰系統：本工程包含一個標準多功能冰場和一個四條標準冰壺賽道。其制冰系統管道設備復雜，冰面制作工藝復雜且精度要求極高。

復雜節點深化：本工程包含超高大跨度勁性鋼結構，以及多標高管溝等，施工難度大且復雜。

項目需滿足業主的BIM應用要求，包括及時更新和整合BIM模型；BIM模型應能用于定義各方工作界面；BIM模型需要確保能被各方不斷深化和應用；總包方在項目結束時，向業主提交真實準確的竣工模型，確保運維階段具備充足的信息。

本項目BIM應用應達到集團BIM應用等級A級目標，采用Ⅰ級應用點21個，Ⅱ級應用點13個，Ⅲ級應用點4個。同時項目要求爭創中建一局集團級、北京市BIM應用示范工程。

BIM應用方案

應用內容

工期保障：應用BIM技術對施工總控計劃進行合理最優排布。

多專業協調溝通：應用BIM技術與智慧建造提高項目多專業之間協調溝通效率，保證多專業溝通質量。

安全管理：運用BIM、VR等技術對現場施工進行統一的安全管理，確保安全施工、綠色施工。

異形鋼結構深化設計：運用BIM技術對異形鋼結構（水滴造型雕塑）進行預拼裝模擬及施工方案比選，選擇出最優方案指導施工。

機電管線：運用3D激光掃描技術建立二者接駁處、新建場館的三維模型，基于BIM技術與MR、AR技術結合，模擬機電管線排布走向，得出最佳管線安裝方案并依此實施。

制冰系統：運用BIM技術與AR、MR技術結合，對冰面制作工序進行預深化設計，得出最佳冰面制作方案并依此執行。

復雜節點深化設計：運用BIM技術與AR技術結合對復雜節點進行三維模型建立，并對施工人員進行交底。

針對應用需要，項目對相關軟件進行了選型，建筑專業三維設計軟件選用Autodesk Revit 2016；鋼結構專業三維設計、構件分割調整優化軟件選用TeklaStructures（X-steel）；三維設計數據集成，軟硬空間碰撞檢測，項目施工進度模擬展示專業設計應用軟件選用Autodesk Navisworks；場景布置，增加模型的可視化效果選用Lumion；協同管理平臺選用廣聯達BIM5D平臺；多專業與現場設備集成平臺選用廣聯達智慧工地管理平臺；VR制作，施工模擬制作選用UNE4。

表1

BIM實施準備及過程

制定項目BIM應用培訓計劃并依據計劃實施執行，其內容包括：（如表1）

場地布置：對臨建設施建立BIM構件庫，通過對場地臨建設施的施工前BIM技術模擬，根據場地實際情況對場地布置、物料堆放及現場環保措施的布置等進行合理優化，指導場地臨建設施規劃及施工。

CI標準化：根據標準化CI要求，建立匹配的族構件，將現場臨建所有元素建模形成統一現場虛擬臨建，滿足對臨建的統一標準要求，體現高標準的企業形象。同時根據臨建設計BIM模型，提取相關臨建工程量，輔助材料預定和統計。

方案可視化交底：BIM技術具備信息完備性、信息關聯性、信息一致性、可視化、協調性、模擬性、優化性以及可出圖性。利用BIM技術特性，進行可視化交底，提高施工效率，保證建筑品質。（如圖2）

基于BIM5D的進度管理：利用Project生成進度計劃，將BIM模型與進度計劃相關聯，將構件賦予時間屬性。通過模擬對比實際進度與計劃進度的偏差，及時調整人員、材料、機械的使用計劃進行動態糾偏，結合人、材、機等資源供應計劃，根據現場實際情況，隨時調整，使進度管理精細到每一個構件。（如圖3）

基于BIM5D的技術管理：通過BIM模型對設計圖紙進行審核，及時發現設計圖紙問題，反饋給業主方、設計方，提高多方溝通效率，協同工作保證施工質量和進度要求。

圖2

圖3

基于BIM5D的質量、安全管理：現場工程管理人員發現問題直接用移動端APP記錄和拍照上傳問題并指定責任人，質量安全部門通過BIM5D平臺生成整改通知單，形成管理閉環。項目管理人員通過授權賬號登錄移動端（手機、IPAD）APP，在施工現場發現任何質量、安全等管理問題第一時間利用移動端發送至相關管理人員及責任方，并對整改情況進行查看，使項目質量、安全管理更加透明。對現場安全預控進行策劃，建立安全體驗館，不再把安全教育停留在口頭或紙面上，在施工前就對現場重大危險源進行公示，模擬各種緊急情況，設置各種體驗裝置等措施，為建設高品質的工程提供了安全保障。同時在施工過程中，安全員可將檢查出的安全隱患及時拍照上傳至BIM5D平臺，對現場人員做出警示，做好安全防護措施，確保安全生產。（如圖4）

圖4

BIM應用效果總結

本項目通過BIM技術對機電管線、結構主體、建筑主體、基坑土方開挖、技術方案交底等進行三維施工模擬，實現了機電與結構及建筑的合理排布，深化了項目基坑標高排布，增強了對施工人員的方案交底。經統計已有300余處有效碰撞并與設計進行溝通改善，與傳統方式比較，實現了項目管理預判斷，提高了工作效率，節約項目成本。

本項目應用智慧工地，對項目的塔吊吊裝數據、現場實時監控數據、現場人員實名制數據、現場安全管理數據、現場質量管理數據、現場人員分布數據等進行自動獲取，省去項目人員檢索、收集、整理數據的時間，與傳統方式比較，做到了項目各專業實時溝通，提高了信息傳遞速率，提高管理人員辦公效率。

本項目應用數字一體化生產管理平臺，將建設單位、監理單位以及施工單位列入同一平臺，實現了項目信息共享及項目管理實時互動，提高了三方的溝通效率，保證了溝通質量。將項目總計劃、月計劃、周計劃進行實時更新，做到任務責任制，并通過平臺派發任務至項目全部管理人員，與傳統方式比較，提高了項目人員之間的溝通效率，并做到了項目管理有跡可循，提高了管理質量。