中国勘察设计协会主管主办
核心看点
埃及新首都CBD项目位于埃及首都开罗与苏伊士运河之间的沙漠地带,合同额30亿美元,总建筑面积170万m2,包括20个高层建筑单体及配套市政工程,是“一带一路”沿线上最大的房建项目。作为埃及国家战略工程,在中埃两国领导人共同见证下签订。本文以该项目P1标段(包含两栋对称布置的总建筑面积23万m2、高174m超高层建筑)为背景,以BIM管理为主线,以国内外各专业高效联动为手段,以BIM思维为革新,通过多专业协同化建模,基于C8BIM平台式管理,搭配VR、AR、HoloLens MR、3D打印等BIM集成化应用,实现项目各层级的高效联动,通过对人工挖孔桩的创新应用,提供一种基于BIM的成套实施管理思路。
项目概况及重难点
埃及新首都CBD项目为国际EPC项目,采用美标,外加国外监理、数十家分包,整体协调管理难度大。项目实施现场埃及工人占比80%以上,其专业技能水平低,交流交底难度大。此外,该项目地处海外欠发达地区,各项设备资源严重不足,尤其桩基施工,20栋高层同时开工,旋挖转机急缺,极大影响工期。该项目多数物资供应需从中国进口,运输周期长达45天。为保障物资的充足供应,对现场条件要具备较强的前瞻性。
埃及新首都CBD项目效果图
BIM组织与应用环境
埃及新首都CBD项目以中国BIM标准为基础,制定详细的BIM实施方案,获得业主、监理采纳,在全美标实施的项目,迈出中国标准的第一步。根据公司海外BIM管理办法,在项目前方设置现场BIM管理组,同时在国内设置各专业BIM工作组,配置先进的BIM设备,搭配多款专业软件,由公司进行统筹协调管理,实现国内外BIM管理的高效联动。
BIM集成化应用
集成化建模
建模前,依据BIM实施方案,统一BIM模型标准,实现参建各方数据共享,提高沟通效率,保障BIM应用的连贯性。以标准化为基础,根据各专业特点,以Revit为主建模软件,完成项目主体结构、机电结构、二次结构建模,搭配Tekla创建钢结构模型、Rhino创建幕墙模型等,基于Navisworks对各专业模型进行碰撞检查、整合优化。深化过程基于Revit同步Fuzor实时渲染功能,用Fuzor的三维效果指导Revit的二维设计,快速配景添加,并通过Fuzor对模型进行漫游检查,净空分析。
BIM实施组织架构
BIM+PM
基于深化完成的BIM模型上传至公司自主研发的C8BIM云平台,对模型进行轻量化处理,通过设置角色权限,满足不同责任人的使用需求。所有人均可通过移动端、PC端、网页端实时查看BIM模型,并进行相关权限操作。施工过程中,对发现的质量、安全问题可随时拍照、录像,并关联BIM模型。实施各方相关人员基于C8BIM提出问题、解决问题,并在BIM模型直观展示项目问题解决进度、数量。此外,通过图钉可快速查看问题详情,方便管理者获取问题信息,整个过程都能追溯并永久保留,减少扯皮现象,大幅提升沟通效率。
基于C8BIM海量的储存空间,施工方案、施工日志、施工影像等各项资料均可得到永久保存,并可通过二维码、链接共享资源,支持微信、QQ等任何平台不限速下载查阅。与此同时,可以通过拍照、录视频等形式,发布工程动态,记录美好瞬间,实现各参建方施工全生命周期的协同管理。
BIM+3D打印
基于Revit模型,采用Formlabs 3D光固化打印机制作复杂节点结构模型,搭配AR增强现实,辅助交底埃及工人,便于更加直观地进行技术交流。
BIM+MR
基于SketchUp采用HoloLens MR技术,将已有建筑与待建建筑有机结合,切身感知成型效果,比对优化。
BIM+VR
基于Fuzor,并借助VR设备,对项目进行沉浸式检查,对施工队伍进行安全交底,激发大家的学习兴趣。
基于BIM的人工挖孔桩设计推广优化
优化前后概况
项目桩基原设计为200根旋挖钻孔灌注摩擦桩,桩径1.2m,入微风化玄武岩5m–10m。通过设计推广,优化为74根人工挖孔端承桩,桩端持力层为中风化玄武岩层。
可实施性分析
优化过程通过查看地勘报告,基于Maya超高精度曲面拟合处理能力,构建地质模型。经分析,-16m以下为中风化玄武岩,-16m以上为坚硬土,综合考虑CBD项目20栋高层同时施工,旋挖转机严重不足,拟采用人工挖孔桩。
持力层受力分析
运用Midas对中风化玄武岩持力层进行验算,经过反复计算模拟,初步验算通过桩端持力层受力可行性,并确定最优设计参数。
Midas结构计算分析
人工挖孔桩优化设计
基于设计荷载及Midas提供的参数,运用Revit协同Fuzor对挖孔桩设计排布,对柱子等重点部位挖孔桩进行全覆盖设计,对其他部位进行设计优化排布,最终优化的人工挖孔端承桩含2m桩径20根、2.5m桩径54根。
桩基承载力检测
优化后的端承桩单桩承载力达5600t,由于当地缺乏大型桩基检验设备,检测成本极高,我们通过改进传统平板荷载试验方法及装置,采用较小直径传力柱检验桩底小范围内持力层承载力,以此来等效换算2.5m直径单桩承载力5600t的持力层。验算过程通过Midas分别等效换算1.8m/1.5m/1.2m桩端承载力,间接检验超大直径端承桩承载力,最终确定1.2m直径传力柱换算承载力仅为1300t。
桩基承载力检测方法
“传力柱”设计
基于Revit对传力柱各个节点进行设计,创新使用钢管混凝土传立柱,外包镀锌铁皮(最大限度减少桩身摩擦力),并通过3D MAX对施工全过程进行模拟交底。基于BIM成套桩基承载力检测方法,荣获发明专利1项,形成工法1项、QC成果1项。
结语
埃及新首都CBD项目BIM应用立足于解决各施工重点难点,基于公司自主研发BIM云平台,实现了全员、全专业、全过程及国内外BIM工作的高效联动。项目BIM的顺利实施多次获得埃及高层领导的一致称赞,兄弟单位多次参观学习。未来,我们将继续利用BIM技术,助力“一带一路”工程建设,为推进中国标准国际化贡献力量。(本文作者为中国建筑第八工程局有限公司杨慧椋 刘典昆 王晶)