深圳平安金融中心大厦机电施工BIM应用

Christinalyc  来源：筑龙网

摘要：在平安金融中心项目机电施工过程中，BIM技术对于保证施工质量、提高施工效率发挥了重要作用。2016年，这座以BIM技术打造的超级建筑将正式竣工,成为深圳新地标，刷新城市天际线。

图1 在建的深圳平安金融中心大厦

图2 深圳平安金融中心大厦效果图

　　2009年8月29日，深圳平安金融中心大厦正式奠基。自此，中国在建第一高楼正式进入公众视野。

　　2014年7月15日，平安金融中心项目主体高度达到448.3米，超越京基100大厦成为深圳第一高楼。

　　深圳平安中心这一超级工程预计将于2016年正式竣工，届时该项目将成为中国第一、世界第三高楼。

　　深圳平安金融中心大厦位于深圳市福田商业中心区，由中国平安人寿保险股份有限公司投资建设，平安国际金融中心建筑主体高度588米，塔顶高度660米，总建筑面积约46万平方米，建成后将发展为国际一流、可持续发展的智慧型办公、商业、观光等多功能一体化的城市综合体。

　　超级工程——高难度施工挑战

　　作为国内在建第一高楼，平安金融中心业主在项目前期即对工程建设提出了高目标：工程质量确保获得国家优质工程奖、鲁班奖、詹天佑奖，并确保通过美国绿色建筑协会LEED金级认证。

　　平安金融中心项目是国内真正意义上的第一个大型机电总承包工程，作为平安金融中心机电总承包方，中建三局负责统筹管理通风空调、强弱电、变配电房、制冷站等多个机电专业系统。

　　超高层项目机电安装量大，综合管线多，塔楼设备层多，垂直运输高度高，设备吊装的风险控制难度大，过程中往往会面临因施工错误而造成的返工情况，延误工期，降低效率。作为未来第一高楼，平安金融中心结构空间复杂，机电系统众多，施工精度要求高，则面临着更高难度的挑战。这不仅为机电管线综合设计与施工带来了重大考验，也对机电总承包单位提出了高度要求。传统机电安装施工方法将面临许多难以解决的问题：如现场施工误差造成返工及设计变更；施工队的传统工作方法无法满足精度与效率要求；传统验收过程相对粗糙，信息检查核准不够完善等。作为机电总承包单位将如何应对以上难题，顺利完成专业间协作，保障高难度机电施工顺利进行？

图3 项目模型三维视图

　　近年来，伴随信息化发展浪潮，BIM（建筑信息模型）作为一项带来行业革命的新技术，已成为推动建设行业智慧发展，实现创新项目管理的重要工具。同时，BIM技术也为提高施工效率、确保施工质量带来了新的突破点。

　　据中建三局第二建设工程有限责任公司安装公司平安金融中心项目总工程师唐铁军介绍，平安金融中心项目业主非常重视BIM技术在项目实施及后期运营维护过程中的应用，在招投标阶段即明确提出BIM应用任务，这也为施工单位的BIM解决方案选择、BIM应用实施水平带来考验。

图4 平安金融中心项目机电总工程师唐铁军

　　“业主希望我们交付的机电施工BIM模型能用于项目后期运维管理，这对BIM应用的深度提出了相当高的要求。除了运用BIM技术实现常规的管线碰撞检测、支吊架布置、管线复核、方案优化等内容，还需要将施工过程中建立的BIM模型不断完善、精细化。我们要把机电管线设备的参数，零部件更换维修时间周期等信息全部输入BIM模型，与智能楼宇管理系统相连接，从而形成基于BIM的运维管理平台，未来将简化后期机电系统的运维操作难度，更便捷地去查找机电系统故障原因、锁定零配件更换位置、快速找到系统维修方案。”

　　BIM放样机器人——将BIM技术引入现场施工

　　“作为项目的最大挑战之一，我们需要最短的时间内，在每层楼2000多平方的空间里定位数百个点，任何错误和返工对于超高层建筑施工都是巨大的时间浪费，我们必须把验证过的BIM模型带到工地，并快速准确地放样！”中建三局机电BIM团队负责人表示。

　　为保证机电施工BIM模型的信息精确度，提高施工效率，平安金融中心项目在机电综合管线施工过程中创新引入天宝BIM放样机器人，其应用贯穿于深化设计、管线安装施工、施工验收整个机电安装施工生命周期。

图5 项目施工现场技术宣传展板

　　一、放样精确，衔接设计施工

　　从BIM模型中获取现场控制点坐标和建筑物结构点坐标分量作为BIM模型复合对比依据，从BIM模型中创建放样点。施工团队进入现场之后，所有的放养点将导入Trimble Field Link for MEP软件中，开始使用BIM放样机器人进行楼层贯通点和挂钩预埋件的放样。

　　在机电和管道的设计完成协同并被批准后，施工团队可通过Trimble Point Creator（TPC)软件进行2D和3D现场放样点的创建，从BIM模型中获取现场控制点坐标和建筑物结构点坐标分量作为BIM模型复核对比依据，从BIM模型中创建放样点。施工团队进入现场之后，所有的放样点将导入Trimble Field Link for MEP软件中，开始使用BIM放样机器人进行楼层贯通点和挂钩预埋件的放样。BIM放样机器人通过发射红外激光自动照准现实点位，实现“所见点即所得”，从而将BIM模型精确的反应到施工现场，加强深化设计与现场施工的联系，保证施工精度，提高效率。

图6 施工现场应用天宝BIM放样机器人

图7 现场放样　

　　“在标准层施工过程中，即使设计过程中已经应用BIM技术解决了很多碰撞问题，但由于专业协调问题，现场仍然会遇到阻碍，面对这种情况，我们要尽可能保证模型信息的真实准确度，从而尽可能的减少变更。相比传统放样方法，BIM放样机器人范围更广，每一个标准层都能实现300-500个点的精确放样，并且所有点的精度都控制在3mm以内，超越了传统施工精度。同时，天宝BIM放样机器人可操作性比较强，技术门槛比较低，人员投入也相对简单，单人一天即可完成300个放样点的精确定位，效率达到传统方法的6-7倍，精度更有保障。”中建三局机电BIM团队负责人表示。

图8 施工现场放样实测

　　天宝BIM放样机器人在现场使用过程中的成效显而易见。根据平安金融中心塔楼标准层现场放样过程统计结果显示，一个标准层主要风管放样及支吊架固定过程，传统方法需要4名工人7个工作日完成，在BIM放样机器人的配合下完成相同工作量，只需要2名工人3个工作日，每一个标准层节省了22个标准工作日。此外,该方法同时减少了移动平台等机具占用的时间。

　　中建三局机电BIM团队已经顺利完成了机电和管道BIM模型中超过四万个点的放样，包括套管点、嵌入点、层贯通点、排水通道点和挂钩预埋件等。

　　一位现场放样工程师表示：“这台放样机器人已经成为我工作中的得力助手，我很难想象再回到原来传统的三角测量和拉钢尺的作业方式了。”

图9 天宝BIM放样机器人放样报告

　　二、信息精准，助力工厂预制

　　平安金融中心的施工地点紧邻深圳的CBD区域，施工现场周边被建筑紧密包围，无形中加大了项目施工的难度。在这样的施工条件下，项目团队选择采用工厂化预制－现场组合装配的工作流程，以优化施工流程，确保施工效率。

　　技术人员采用BIM放样机器人与BIM技术相结合进行现场定位放样，通过精确的三维模型信息完成施工深化设计、结构复核，继而在电脑中预先制作出装配图纸，在工厂完成模型构件预制，运输到现场直接安装，实现工厂与现场的无缝拼接。这种创新工作流程简化了以往的施工工艺程序，人员投入简单，降低现场劳动力成本，构件组合拼装更精准，有效提高了工作效率。

　　“有了机器人反馈的精确三维信息，运用BIM模型指导构件加工，尺寸非常精确，大大减少了现场人工作业所带来的错误与不便。”目前，平安金融中心项目机电设备多数构件都实现了工厂加工，现场组装。“我们现在几乎所有的构件都是根据BIM模型下料，从工厂预制好，实际施工时我们只需要通过BIM放样机器人自动放样，根据风管分段安装图，利用机器人确定安装位置，确保安装成功率。”

　　三、突破精度，辅助施工验收

　　在施工验收阶段，应用天宝BIM放样机器人实测实量，采集现场施工成果三维信息，通过设计数据与实际数据的一系列简单对比分析来检查管线、设备的安装施工质量。通过机器人辅助施工，既能够确保管线和设备安装的较高精度，也能够实现对施工成果更加全面细致的验收。

　　以往通过传统的施工验收方法验收精度为厘米级，而使用BIM放样机器人辅助，验收精度可突破性地达到毫米级，更有利于提高施工验收的质量。同时，BIM放样机器人可通过无线网络将现场验收情况实时传递到办公室，实现远程验收，确保验收过程精确可靠。

　　BIM放样机器人在平安项目中实现了令人满意的高精度、高效率。“管道套管的架设如果出现任何精度问题，会导致一系列后续问题。” 中建三局机电BIM团队负责人说：“我们要求精度在1－2厘米之间，而实际精度已达到毫米级，大大高于我们的预期，天宝“把模型带到工地”技术真正为我们解决了精度问题。”

　　前景展望——实现项目全生命周期管理

　　建筑信息模型中所包含的丰富数据信息将项目投入使用后的物业管理中发挥重要作用，作为平安金融中心机电施工总承包单位，中建三局也对此展开了积极探索。

　　在建筑生命周期中，施工阶段是承上启下的关键环节，BIM技术是实现项目全生命周期管理的优秀平台和手段，施工阶段中建三局基于BIM技术不断开展深化研究，后期将为业主提供一套实用的运维管理模型，从而为项目建成后的物业设施管理提供有效保障。天宝BIM放样机器人的引入，将BIM设计数据直接带入工具，不仅为施工环节的精确实施提供保障，同时也为精细化施工管理带来了新的思路。“平安金融大厦机电施工过程中，我们成功应用BIM放样机器人开展了大量工作，有效提高了施工效率。BIM技术具有非常广泛的功能与潜力，在机电施工领域的深入应用值得期待。”唐铁军表示。

　　在平安金融中心项目机电施工过程中，BIM技术对于保证施工质量、提高施工效率发挥了重要作用。2016年，这座以BIM技术打造的超级建筑将正式竣工,成为深圳新地标，刷新城市天际线。（文/筑龙网 刘禹辰　图/麦格集团建筑事业部 关书安）