基于时序的多项目间碰撞检测应用探析

基于时序的多项目间碰撞检测应用探析

齐张晟

中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 浙江杭州 310014

摘要：文章从多项目间的施工组织时序协调需求出发，简述了基于Autodesk Navisworks manage软件开展多项目间时序碰撞检测应用的方法，以及前期施工组织时序协调时模型简化的思路，以供参考。

关键词：多项目、施工组织、Autodesk Navisworks manage、时序、碰撞检测

一、应用背景

近年来随着我国经济发展和城市化进展的加快，片区综合开发建设成为城市发展的一种新模式。片区综合开发是指根据社会经济发展的需要，以实现城乡规划为目标，从土地一级开发切入，通过实施整个区域的征地、拆迁、配建市政基础设施和公共服务配套等实现土地熟化，并引入有实力的企业负责区域土地的产业导入、二级建设、销售、物业运营的行为。片区综合开发不是一个新鲜的词汇，从早期的招商局蛇口工业区，到华夏幸福固安工业园，再到雄安、前海的片区开发项目，都算是片区综合开发的范畴。片区综合开发涉及规划设计、土地整理投资、基础设施和公共设施建设、产业发展服务和运营服务等多项建设服务内容，主要的开发类型包括城市新区、城市更新片区、产业新城、高铁新城、旅游度假区、临空经济区等，也包括产业新市镇、特色小镇和田园综合体等。近些年，片区综合开发逐步成为推动新型城镇化建设的重要开发模式。

大部分片区综合开发建设伴随着开发强度大、专业类型复杂、施工协调难度大等一系列的行业难点。在工程项目建设过程中，组织与协调工作十分重要，片区的建设的质量与各方之间的有机协调和配合有很大的关系。工程项目管理强调的“三控三管一协调”中，三控三管随着建筑业的发展、标准的施行，有明确的工作内容、具体的工作要求，基本属于按部就班状态。而协调却是目前项目管理中较为苦恼的内容，每个企业有各自的工作流程，从项目规划到项目实施难免会遇到内部或外部矛盾的地方，且现场的不可控因素更加剧了协调工作开展的难度。单项目管理便是如此，更何况片区综合开发的多项目间协调。多项目队伍既有纵向串接又有横向联合，各自又均制定有作业计划、质量目标，而集中这些计划后，必然存在一个协调问题，协调不好则会为了争抢工期，不会顾及到周边相邻工程的施工进度，形成会战局面，导致片区施工紊乱，甚至发生不必要的多方冲突。

二、应用目的

且伴随着建筑行业的数字化升级，BIM技术的引入使传统的施工组织协调有了新的数字化解决方案。BIM是建筑信息模型化（Building Information Modeling），是为建筑生命周期管理提供优化的应用载体和信息，BIM的重心在于建筑全生命周期的信息承载，是通过信息化手段实现工程项目模拟分析的一种方式。根据美国建筑行业研究院2007颁布美国国家BIM标准，建筑业无效工作高达57%，BIM就是解决建筑业资源浪费，建立建筑业低碳经济时代的有效方法。美国斯坦福大学在总结BIM技术价值时发现，使用BIM技术可以消除40%的预算外变更，通过及早发现和解决冲突可降低10%合同价格。

碰撞检查则是利用BIM技术消除变更与返工的一项主要工作。本应用旨在通过项目间碰撞检测，发现多项目间的策划方案碰撞问题、临建布设方案问题、施工现场协同管理问题，同时跟踪记录问题解决方案及协调日志，最终达到优化项目策划方案、改良临建布设方案以及优化建设资源配置。

三、实施步骤

本应用是通过Autodesk系列软件实现的，根据某片区开发建设的实践案例，应用过程中使用的软件有Autodesk CAD 2018、Autodesk Revit 2018及Autodesk Navisworks manage 2018，下面分别简称为CAD、Revit、Navisworks。软件类型仅供参考，版本的差异可能会对应用过程操作产生一定的影响。具体实施步骤如下：

图1 实施步骤

1、定义碰撞：工程中实体相交定义为碰撞，实体间的距离小于设定公差，影响施工或不能满足特定要求也定义为碰撞，为区别二者分别命名为硬碰撞和间隙碰撞，多项目间碰撞多为间隙碰撞。如地块施工，临时围挡侵占了临近市政道路的施工范围，导致市政道路在围挡拆除前无法开展施工作业。又如地块基坑放坡不当，场内道路或者基坑边线直接超出用地红线，侵占了周边工程的施工范围。除此之外还可能存在大型机械设备侵占周边工程的情况，如塔吊、汽车泵、吊车等。这些碰撞原因多为没有综合考虑项目周边环境因素及相邻工程的施工组织，若未能提前规避，则必定会对片区的开发产生一定程度的不良影响。

2、二维分析：考虑到多项目间可能存在用地红线的冲突，可首先叠加多项目的二维图纸，提前发现部分重大问题。但由于二维图纸的局限性，无法直接从建设时序去发现碰撞的持续时间，对多项目间发生的问题如何开展协调工作是二维层面难以快速实现的，而且当碰撞部位过多时，人为的检验可能会产生一定的疏漏。为此，此步骤是为了从大面对多项目间发生的重大问题进行提前预判。

3、三维模型创建及整合：基于通过对多项目间碰撞类型的分析，三维模型创建不需要盲目地进行全专业模型的创建，这样会大大降低工作效率。只需要对施工组织设计中的各阶段场地平面布置、基坑、边坡、作业空间及影响范围等进行建模即可。模型的细度不需要过高，在保障构件的定位精准这一要求下，建议按LOD200开展相应工作。对于作业空间、影响范围等概念，可用与范围一致的体块进行表示，使其能正常参与碰撞检测。完成模型创建后，需将模型进行整合。由于Revit对多项目模型的整合不太友好，模型过大会影响软件的运行效率甚至出现闪退等问题，整合工作建议在Navisworks中进行。

4、计划挂接：将整合后的模型导入Navisworks中，并使用常用面板内的工具命令“TimeLiner”将模型中的对象或集合挂接进度中的任务进而创建四维模拟场景。进度计划的创建有两种方式，一种是外部导入，如直接导入Microsoft Office Project现成的进度文件，第二种则是在“TimeLiner”工具中手动创建。根据实践分析，第一种方式的效率更高，计划修改效率及准确度也会有所提升。此处建议将不同项目的临建模型以集合的形式挂接，发现问题后，再将相应集合进行拆解，具体到相关工序，能有效减少计划任务的数量，提高工作效率。

5、基于时序的碰撞检测：使用常用面板内的工具命令“Clash Detective”进行整合模型的碰撞检测。与常规的碰撞检测步骤基本一致，并在设置中添加上第4步中挂接上的进度计划模拟就即可。若报告中未显示具体的碰撞发生时间，则可在报告的内容框中找到模拟日期选上即可。完成设置后，点击“运行检测”按钮，进行碰撞检测分析。

6、分析报告：软件的碰撞检测分析存在机械性，很多模型的细节缺陷皆可能碰撞问题，且系统直接导出的报告文件格式基本不满足项目的文档格式要求。因此，需要人为对碰撞问题进行筛查，精简问题类型，形成各大类问题标准化解决方案的体系。此处给出分析报告的参考内容，建议包含检测时间、检测员姓名、报告生成时间、碰撞点位置、二维平面定位图、三维碰撞点截图、碰撞构件、问题类型、修改建议、问题反馈等，具体内容根据项目实际需求而定。

7、施组调整：根据分析报告进行施组调整，并按调整内容修改项目模型及进度计划，并复核修改后施组的可行性，以实现优化项目规划方案、改良临建布设方案以及优化建设资源配置的目的。

四、结束语

随着全球数字化水平的不断发展，BIM技术已逐渐被建筑行业所接纳，成为设计施工一体化应用的新技术导向。但BIM模型的价值仍饱受争议，它的出现导致本就低利润的建筑行业成本更加透明，其次标准化体系的不健全、做BIM只为了满足公司考核和合同要求等问题屡见不鲜，这与建筑行业信息化革新的目标大相径庭。归根究底，BIM技术的本质是一种工具、一种辅助的手段，它与全站仪、施工机械等无异，我们不能将其说得天花乱坠，更不可贬得一文不值，只有脚踏实地地探索施工实际问题和需求，通过数字化技术解决问题和实现需求，才能实现科技创效，完成建筑行业由传统向信息化革新迈进。

作者姓名（出生年月）：齐张晟  1993.08.21
性别：男
民族：汉
籍贯：江西省九江市彭泽县
学历：本科
职称：助理工程师
工作单位（在校生写xx学校）：浙江华东工程数字技术有限公司
研究方向（在校生写xx专业）：智慧城市
单位所在省市和邮编：浙江省杭州市  310000
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