本报讯 随着“BIM+互联网”技术条件的成熟、4G时代的开启,信息技术变革建筑业的时代已经到来。“互联网+”不仅正在全面应用到第三产业,而且正在向第一和第二产业渗透。
土木部积极响应“互联网+”计划,依托槐房再生水厂等大型建筑项目立项科研课题,针对我国建筑工程建设过程中存在工程数据专业整合和协作度差、工程管理模式和手段落后等问题,探索通过BIM(+GIS)、云计算、移动互联网、大数据等新兴信息技术与先进工程建造技术融合,构建建筑工程智慧建造理论体系、开发相关应用系统,为大型建筑工程智慧建造与运维提供方法、工具和平台,推动工程建造与运维向着更加智慧、精益、可持续的方向发展。
槐房再生水厂工程作为这项科研课题的重要载体, 科技创新始终渗透在工程建设的方方面面。
施工物联网平台——现场管理无死角
作为全亚洲最大的地埋式再生水厂,槐房再生水厂施工现场占地31公顷,整个基坑东西向长600多米,南北也有400多米,仅仅是绕着基坑步行转一周也要花费2个多小时,高峰期施工人员多达3000多人,“长城杯”、“鲁班奖”等一系列创优目标只有通过全过程精细化管理才能实现。现场施工作业面大、环境复杂、管理人员少,精细化管理成了管理的一大难题。而物联网技术的应用使得这一难题迎刃而解。基于BIM和物联网的大型再生水厂工程施工管控系统——槐房再生水厂建筑工地物联网平台,能够实现对现场全方位的24小时实时监控、施工进度管理、物料管理、人员管理、温度与应力管理等功能。系统支持Web端和手机App移动端两种访问方式,通过手机客户端实现了不管何时何地,只要有网络接入,都能对现场进行实时观测。“有了它,不管我在哪儿,都能随时打开手机软件,对现场的任何角落进行观察,有什么情况及时处理。”土木部副经理刘奎生说道,这为经常奔波于各个工地的他解决了最大的管理难题。
跳仓法——混凝土温度与应力实时监控
超长、超宽基坑是槐房水厂工程的又一大技术难题。为解决这一技术难题,对比跳仓施工法的优势,在槐房水厂施工过程中,在MBR生物池8区采用跳仓法施工。中国著名裂缝控制专家王铁梦教授提出和推广的跳仓法,充分利用了混凝土在5到10天期间性能尚未稳定和没有彻底凝固前容易将内应力释放出来的“抗与放”特性原理,按照“分块规划、隔块施工、分层浇筑、整体成型”的原则施工,其模式和跳棋一样,即隔一段浇一段。据调查,这是跳仓法施工工艺首次应用于再生水厂的工程建设中,该技术应用成为槐房工程在第四批全国建筑业绿色施工示范工程阶段验收的一大亮点。
MBR生物池8区底板总长160米,总宽117米,取消后浇带采用跳仓法施工后,分为16个40米见方的施工区域,间隔时间浇筑。施工前对混凝土温度场和应力场进行了全过程仿真分析,在施工过程中实时监测混凝土的温度和应力。通过在底板和顶板中事先预埋温度和应力传感器,把监测数据实时推送到物联网平台,实现对温度、应力的实时监测和预警,防止混凝土开裂。工程中温度和应力监测所采用的光纤光栅监测系统可以按需控制数据采集记录的间隔,通过自主开发的数据采集程序自动推送到施工物联网平台进行温度、应力实时监控。遇有特殊情况,系统会自动预警,向提前预设的管理人员手机发送报警短消息,以便采取紧急保温措施。
全过程BIM——设计、施工一盘棋
BIM技术由于其具有的可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性等特点,近年来在建筑行业中的应用越来越广泛。在槐房再生水厂建设过程中,槐房水厂项目部与业主及设计方达成共识,工程建造的全过程深度应用BIM技术,为工程建造提质增效。
在设计阶段,建立了水厂的全专业BIM模型,通过BIM模型可以直观表达全地下构筑物的复杂空间关系,进行设计各专业合模、优化,利用信息模型与相关计算分析、模拟软件结合,用于再生水厂关键部位的场地分析、通风模拟、人员疏散模拟等。
在施工阶段,在设计BIM成果的基础上,应用BIM技术搭建槐房再生水厂信息模型,项目部利用BIM的三维技术在前期进行碰撞检查,直观解决空间关系冲突,优化工程设计及管线排布方案,成功地减少了返工频率。利用开发的基于BIM和物联网的大型再生水厂工程施工管控系统,直观、快速地对施工过程进行宏观进度模拟,提升了项目精细化管理水平。
竣工虚拟交付——设施管理与辅助运维同步
面向槐房水厂全数字化、智能运维的需求,项目部联合业主单位及清华大学开发了基于BIM 和物联网的槐房水厂辅助运维管理系统,并与水厂现有生产运营指挥调度系统对接,实现工程相关设施建造信息的集成管理及水质、环境等信息动态管理,为槐房再生水厂的智慧运维提供支撑平台。
槐房再生水厂作为“北京市加快污水处理和再生水利用设施建设三年行动方案”的重要举措,承载了改善北京西南地区水环境的重大任务,以“互联网+”时代的到来为契机,槐房水厂工程稳步、有序地向“智慧建造”迈进,科技创新使得工程建设如虎添翼。去年6月,工程相继通过了北京市市政基础设施“长城杯”过程验收以及北京市绿色安全样板工地验收;7月,槐房水厂科技创新团队获北京市国资委科技创新团队资助;9月,依托槐房再生水厂等工程申报的北京市科技课题完成了市科技课题立项;10月23日,工程以90.2的高分通过了第四批全国建筑业绿色施工示范工程的阶段验收,获得了北京市受检单位的第一名,并将作为住建部的观摩工地接受各大项目的参观;项目的两项QC成果在北京市及全国QC成果发布会上均获得一等奖的优异成绩;目前,项目已完成北京市建筑业新技术应用示范工程的申报工作。