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中建一局建設的江西景德鎮御窯博物館項目，其前身是世界唯一皇家瓷廠——景德鎮御窯廠，是明清兩代御用瓷器的專職制造場所，也是中國唯一古御窯廠遺址、全國10處大遺址保護展示示范園區。而在BIM技術的應用下，我們成功地將古建筑進行修繕與維護，并且在遺址之上，建立了一個更加具有魅力與特色的景德鎮御窯博物館項目，景德鎮御窯博物館建成后將成為景德鎮對話世界的新名片、復興千年古鎮、重塑世界瓷都的新地標。接下來，就讓我們了解一下BIM技術是如何在這個項目中進行應用的吧。
項目概況
景德鎮御窯博物館項目，位于江西省景德鎮市珠山區，御窯廠遺址周邊，由博物館主體、歷史街區修繕、市政道路改造等多個部分組成。其中博物館建筑總面積10400㎡，為雙曲面異型拱體結構。由著名建筑師朱培設計，取用窯的拱形元素，通過八個體量、高度、朝向、雙曲率等均不同的單體拱體的組合、聚集而成，地下局部二層，雙曲面拱體結構從地下一層升起，最高點到地上9米，整個結構體系半藏于地下。
項目難點
拱體采用混凝土為主體，外部采用砌筑窯磚幕墻，內部采用干掛窯磚幕墻，窯磚幕墻均需滿足結構的雙曲面效果。景德鎮御窯博物館項目部從業主管理方、工程總包到施工分包均從未有該類型項目的施工經驗，從技術方案到施工工藝均為全球首創。
一、御窯遺址廠區場地運輸規劃
御窯博物館設計在景德鎮老城區市中心御窯廠遺址原址之上，地下埋藏歷朝歷代重要歷史遺址及文物。在施工場地大門及材料運輸主干道發現了明代城墻遺址，為保護歷史遺跡，考古所及政府將主干道進行了封鎖，并需要進行頻繁的周邊考古活動，對我們的施工材料運輸工作造成了極大困擾。
同時，施工場地周邊均為迷宮般的御窯歷史民居街區，人力測量難以準確得到民居巷弄道路走向，另外規劃運輸道路頗有難度。
二、雙曲面結構難點
鑒于雙曲面結構的特殊性，為保證雙曲面結構精準度，設計團隊以每隔50cm的剖面作為控制點，針對項目的8個拱體分別出具了800余張拱體剖面圖，而且由于雙曲面結構的復雜性，對于結構主體的施工、模板支設控制以及澆筑完成后混凝土實體的實測實量工作均無類似的工程經驗來借鑒。
BIM智能設備在施工中的應用
一、遺址環境場地規劃
周邊區域內有大量的民居及巷弄，且房屋、院落錯綜復雜、非常密集。施工區域內無法保障大規模的堆料場及加工場。地下工程的清理物料運輸不便，大量的歷史土層渣土無處堆放。
新當鋪運輸路徑及實景模型????在錯綜復雜、身處其中難以分辨方位的巷弄中難以發現代替路徑解決材料進出問題，通過利用無人機對周邊街巷進行航拍，建立了該部位的三維BIM實景模型。
我們發現，在距周邊街區不遠的新當鋪上弄，內部可以打通一條運輸路線供物料及設備進出。同時，也通過該方式從多個街巷中，確定了彭家下弄等四條主要運輸路線作為博物館地下工程的運輸路線。
二、異型拱體結構的智能建造解決方案
針對于雙曲面異形結構獨特的施工要求，項目部根據工程施工流程節點，將HololensMR眼鏡、BIM放樣機器人及三維激光掃描儀分別運用于施工的前期模型交底、中期施工控制、后期實測實量階段。
1、模型深化
在模型技術方面，以犀牛軟件為中心進行全流程的模型深化設計，從特殊幕墻節點構造、異形模架體系，到對現場臨建規劃、施工展示樣板區均進行了可視化的模擬和交底。
如，由于本項目結構異形的特點，機電管線的弧形安裝也是一個難點，我們前期花了大量時間精力進行管線優化工作，建立了包含支吊架在內的LOD350的深化設計模型，在進入安裝階段后期,通過深化模型的快速出圖并結合智能設備，提高安裝工作的精確度。
2、MR技術工程交底
Hololens作為一種可穿戴智能設備應用場景，項目部發揮了另一個優勢就是用1：1等大模型與施工現場結合。
項目部將拱體模型、幕墻施工節點模型以及機電支吊架模型在施工現場等比例顯示，找到模型與現場的重合角點，讓施工現場與模型重合。使用Hololens的業主、工程師、施工班組在施工現場直接進入了已完成的建筑模型中，直觀檢查異型拱形結構、幕墻施工節點以及機電支吊架完成的情況，總包工程師對模型直接進行位置，尺寸以及體積等信息進行一一講解，將模型與現實混合起來，真正達到了所見即所得的效果。
編者注：“混合現實”(MixedReality，簡稱MR)，可以將現實世界中難以體驗到的信息，將虛擬的信息疊加到真實世界，人們可以通過眼前的投射鏡片看到裸眼看不到的虛擬現實。
Trimble建筑行業解決方案--基于HoloLens2定制的TrimbleXR10--將混合現實引入一線，令安全受控環境中的工人能夠直接在現場訪問全息數據。
TrimbleConnectforHoloLens利用混合現實技術將3D內容從屏幕上移入現實世界，從而優化項目利益相關者的3D設計評審、協調、協作和項目管理流程。支持在整個建筑生命周期(從設計到拆除)中采用新的AECO模型利用方式。
3、雙曲面模板精準放線
利用一個能夠基于BIM模型進行三維空間放樣的智能型全站儀，其工作部件主要由幾部分組成：智能觸控手簿、智能全站儀本體、反光棱鏡等。
(1)操作流程
BIMtoField工作流
放樣機器人應用流程團
利用點云數據深化調整后的BIM模型，生成控制點清單，只需要一個測量工程師，就可以完成模型——放樣——現實數據——模型的一個閉環，將施工現場與BIM模型精確地達成一致。
在Trimble Field Points中抓控制點
拱體模板放線
(2)能效評估
A、測量精確度提升
①放線機器人能夠導入三維模型，選取模型任意點進行激光/棱鏡放線工作，對異形構造、復雜機電管線定位十分有價值;
②放線機器人相對于普通全站儀在放線工作中的人為操作環節減少：
自動追蹤棱鏡環節;減少在全站儀操作的時候因震動的誤差;人為手動輸入數據的誤差;在放線定位調整校對時，不存在普通全站儀2秒的人工誤差;綜合計算，每100米中，普通全站儀綜合誤差在1cm左右;放線機器人的誤差在5mm之內。
B、工作效率提升
①簡化放線流程，通過手持手簿進行全站儀放線及測量的各項工作，加大提高人工工作效率;
②一天預計能測130個點;
③相對于普通全站一合計節省平均每天2個人工。
編者注：在傳統放樣方法中，通常會出現一些錯誤和遺漏，盡管如此，還是有很多承包商不顧工作量和風險的增加，仍舊熱衷于使用測量卷尺和標線進行放樣。遺憾的是，該方法不能在復雜建筑、曲面建筑等情況下很好的進行放樣工作，也就意味著其應用范圍較窄。
TrimbleBIM放樣機器人與其軟件采用相同的2D圖紙或是3D建筑模型，以便其他行業參與進項目中，使團隊協作更加簡單、快捷。可以直接從建筑模型中讀取放樣坐標，也可以在放樣時記錄放樣位置的調整，備份調整原因和相關圖像。這種方式不僅加快了“模型/設計/BIM和外業”之間的數據傳遞過程，同時也確保了放樣點的質量控制，因為數據會回傳給辦公室，使得所有工作都按照設計進行。
4、雙曲面拱體結構實測實量
對于雙曲面拱形結構的實測實量技術目前在行業內尚無可尋的參考方法與規范，而三維掃描進行實測實量是一個能全面體現拱體施工質量精度的方法。
以5#拱為例。掃描前先勘察場地、設置標靶紙，然后就對拱體掃描了，整個過程簡單快速。
最后，用掃描儀對已完成的雙曲面結構進行三維掃描之后，在TrimbleRealworks中自動將多站點云模型進行拼接調整，然后將得到的完整拱體點云模型與BIM模型疊合，生成了實測適量色塊偏差圖。
此類異形結構的測量相關工作，三維掃描儀的應用有著直接的效率提升，解決了傳統實測實量方式無法解決異形結構的難題。
編者注：本項目使用的三維激光掃描儀對操作者有著一定的使用門檻，如掃描時需要根據經驗判斷設站位置，否則取回的數據將無法進行拼接，或造成很大的拼接誤差。
如今隨著三維激光掃描儀的技術日益成熟，Trimble在原有設備的基礎上技術創新，簡化工作流程，推出了更加簡單、智能、專業的三維激光掃描系統——TrimbleX7。
效益總結
一、雙曲面拱體模板創效
通過基于BIM的質量控制過程，研發出了滑軌移動式可調曲率模架體系，大大提高模架使用效率，交底考核效率、測量數據分析效率，達到6個拱體結構的一次合格通過驗收，降低了大量返工費用，提高了施工效率，單個拱體平均節約工期15天，自行研發專利模架體系，模板施工成本減少31.2萬元。
二、創新成果總結
通過項目BIM團隊對各項技術的不斷實施和總結，目前形成了以下成果。
1、科技成果：
QC：雙曲面拱體模板施工技術創新，《基于BIM+智能設備的QC質量控制過程》獲得2018中國建筑業協會年度一類成果獎。
工法：應用三維掃描對已有建筑測量及逆向建模的方法、變曲率拱形結構采用放線機器人進行的測量及放線方法。
論文：基于BIM技術的智能施工技術應用——景德鎮御窯博物館項目——《施工技術》。
獲獎：第七屆龍圖杯BIM競賽一等獎、第四屆中國建筑業協會綜合一類成果、入圍全球AEC卓越工程大賽施工組小型項目組別前三、亞太地區AEC卓越工程BIM大賽最佳實踐二等獎、北京市BIM成果結構I類示范成果、入選2018中國建筑業協會國家QC優秀成果集、江西省首屆建筑信息模型優秀作品一等獎。
2、社會品牌效益：
由于本工程技術方面的難度和利用BIM技術成果解決了雙曲面拱體的施工難題，中央領導、地方領導、新聞媒體多次到項目進行檢查指導和采訪，特別作為中建一局國企開放日的重要站點迎接廣大市民參觀，并作為中央四套《走遍中國》智能施工板塊中的重要展示項目接受專訪，并于2018年8月13日在全國播出，樹立了中建一局科技領域方面的良好企業形象。
結束語
隨著BIM技術在建筑行業內的普及，施工企業的BIM應用重點將逐漸從建模轉化為用模。如何更好的承接BIM設計模型，讓模型的信息動態生長，有針對性的調取施工過程所需的信息，并通過哪些手段來輔助實際施工，這都是我們以施工總包為核心業務的企業應該探索的內容。
基于BIM技術的施工智能化設備在景德鎮御窯博物館項目的應用，使BIM技術從曾經的錦上添花轉變成了當下高效、精細化、信息化施工中不可缺少的技術手段，也為其他施工項目提供了一些可供參考的實際應用案例。
文章作者：萬仁威、姜月菊、張東、韓陽、肖曉嬌
作者單位：中建一局華江建設有限公司·北京、中國建筑一局(集團有限公司)·北京、中國建筑一局(集團有限公司)·天津
參考文獻：
[1]陳艷《小調查之BIM與建筑業資源浪費》魯班觀點
[2]麥格天寶《建筑施工應用系統實施方案V1.0》
[3]中國建筑一局(集團)有限公司《建筑工程施工BIM技術應用指南》
[4]中國建筑一局(集團)有限公司《工程施工BIM模型建模標準》
文章編輯：麥格建筑
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