BIM 技術(shù)在大體積筏板混凝土澆筑過程中的探索應(yīng)用

劉軍生 王寶玉 石 韻 田 園 曹曉輝 韓大富 吳 延

(1.陜西省建筑科學(xué)研究院，陜西西安 710042;2.陜西建工集團(tuán)總公司，陜西西安 710003)

引言

建筑信息模型(Building Information Modeling)是以建筑工程項目的信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，進(jìn)行三維可視化模型數(shù)據(jù)庫的建立［1］［2］。它具有可視性、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性等特點(diǎn)［3］。它是一個建筑工程項目的集成管理平臺，可以使其在各實施階段進(jìn)程中顯著提高效率、大量減少風(fēng)險［4］。

本文依托延長石油科研中心大體積筏板一次性連續(xù)混凝土澆筑施工成功案例，詳細(xì)闡述BIM 技術(shù)在該項目大體積筏板施工過程中的具體應(yīng)用。

1 工程概況

延長石油科研中心位于西安市高新區(qū)唐延路與科技八路東北角，地上46 層，地下三層，總建筑高度217.3m，總建筑面積21.7 萬m2，占地面積約37畝。建成后將成為集科研與辦公功能為一體的綜合大樓。

本工程塔樓筏板混凝土澆筑橫截面尺寸長寬均為75m，主要由三個不同厚度的區(qū)域組成，分別為3 000mm、1 500mm、700mm。該筏板包含電梯井2 處、集水坑4 處，最大深度為6.6m。布置詳見圖1。

圖1 塔樓筏板三維視圖

本工程筏板澆筑混凝土體量大，并要求一次性連續(xù)整體澆筑，施工組織難度挑戰(zhàn)性大。項目部在澆筑之前采用BIM 軟件對澆筑方案進(jìn)行提前優(yōu)化、對施工進(jìn)度計劃進(jìn)行精細(xì)化、對混凝土澆筑量進(jìn)行材料統(tǒng)計，為實際施工提供了強(qiáng)有力的理論依據(jù)，保障了工程的施工進(jìn)度和質(zhì)量。

2 BIM 技術(shù)的具體應(yīng)用

2.1 施工方案的優(yōu)化

為保證筏板澆筑過程的有序、有力進(jìn)行，一份行之有效的施工方案是關(guān)鍵所在。項目部在施工方案編寫過程中采用BIM 技術(shù)進(jìn)行三維建模并對整個澆筑過程進(jìn)行實時模擬演示，尤其對澆筑過程中重點(diǎn)及難點(diǎn)部位進(jìn)行詳細(xì)的模擬研究分析。

本過程實施的步驟為:首先使用Revit 軟件創(chuàng)建筏板3D 虛擬模型;然后根據(jù)精細(xì)化的施工進(jìn)度計劃(精確到小時)，結(jié)合仿真模擬軟件實現(xiàn)筏板施工的澆筑過程模擬。

通過BIM 技術(shù)模擬之后最終確定采用以下技術(shù)方案進(jìn)行澆筑:首先對核心筒電梯井(標(biāo)高位置為-20.60m～-17.00m)進(jìn)行澆筑，直至澆筑面達(dá)到3 000mm 筏板底面高度;然后從C 軸與E 軸之間的3 000mm 筏板邊處開始澆筑，待澆筑面達(dá)到C 軸與E 軸之間的1 500mm 筏板底面高度時，從C 軸開始遵循由南向北的原則進(jìn)行階梯狀澆筑，具體澆筑實施狀況詳見圖2。

2.2 施工進(jìn)度的掌控

施工進(jìn)度控制是項目管理中的一項關(guān)鍵內(nèi)容，直接關(guān)系到項目的經(jīng)濟(jì)效益。隨著BIM 技術(shù)的不斷發(fā)展成熟，利用BIM 技術(shù)進(jìn)行項目進(jìn)度管理已在國內(nèi)外很多工程中應(yīng)用，并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。在對施工進(jìn)度進(jìn)行模擬的過程中，一來可以直觀的檢查實際進(jìn)度是否按計劃要求進(jìn)行;二來如果出現(xiàn)因某些原因?qū)е鹿て谄?，可以分析原因并采取補(bǔ)救措施或調(diào)整、修改原計劃，保證工程總進(jìn)度目標(biāo)的實現(xiàn)［5］。

圖2 不同時刻筏板澆筑三維視圖

BIM 工作室在已編制的施工方案的基礎(chǔ)上，首先在Navisworks Management 軟件中導(dǎo)入筏板三維虛擬模型，然后對施工方案關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分解，并確定工作單元進(jìn)度信息，這一過程可在Project 軟件中完成，也可在Navisworks Management 軟件中完成。工作單元進(jìn)度信息包括任務(wù)的名稱、編碼、計劃開始時間、計劃完成時間、工期等資源安排。本工程計劃開始、完成時間以小時為單位。

根據(jù)項目部計劃安排的混凝土泵車每個澆筑點(diǎn)的布置狀況及理論澆筑量，BIM 工作室通過上述的施工進(jìn)度模擬確定了本次筏板澆筑總耗時為72 h，澆筑過程在時間進(jìn)程上分兩階段進(jìn)行。第一階段持續(xù)時間約為48 h，第二階段持續(xù)時間24 h，詳細(xì)進(jìn)度計劃見圖3。

圖3 筏板澆筑計劃進(jìn)度表

圖4 筏板材料統(tǒng)計表

筏板澆筑工程開始之后，技術(shù)人員實時記錄每一時刻泵車澆筑總量，然后將分析后的數(shù)據(jù)輸入BIM 軟件，實時對比計劃澆筑過程與實際澆筑過程的差異性，分析導(dǎo)致澆筑滯后的原因為個別澆筑點(diǎn)泵車安排不合理。通過增加泵車的數(shù)量之后得以解決。

2.3 材料統(tǒng)計應(yīng)用

材料統(tǒng)計是企業(yè)控制成本、提高效益的關(guān)鍵工作，如何利用BIM 技術(shù)，提高工程算量的效率和準(zhǔn)確性，對現(xiàn)場施工具有重要的指導(dǎo)意義。以Revit為例的BIM 軟件，具備材料明細(xì)表統(tǒng)計功能，三維模型和明細(xì)表是基于建筑工程項目數(shù)據(jù)庫的不同表現(xiàn)形式，數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)粒度達(dá)到構(gòu)件等級，滿足材料算量的基本要求［6］-［8］。

Revit 軟件明細(xì)表功能非常強(qiáng)大，用戶可自定義多種計算方式［9］［10］，筆者在項目中利用Revit軟件對已創(chuàng)建的筏板三維模型混凝土進(jìn)行澆筑量統(tǒng)計，得到本次澆筑混凝土量為1 5936m3，而實際統(tǒng)計的澆筑量為1 5959m3。筏板材料統(tǒng)計表見圖4。

3 結(jié)論

通過BIM 技術(shù)對大體積筏板混凝土澆筑方案進(jìn)行優(yōu)化、對施工進(jìn)度計劃進(jìn)行精細(xì)化、對混凝土澆筑量進(jìn)行材料統(tǒng)計，為實際工程的實施提供了強(qiáng)有力的理論依據(jù)，為現(xiàn)代大體量、超大體量筏板混凝土澆筑施工管理提供一種新思路、新模式。

［1］李勇，郭陽.BIM 技術(shù)在施工階段四大控制中的應(yīng)用探討［J］.建筑發(fā)展導(dǎo)向，2014，35(2):103-107.

［2］戴榮里.BIM 技術(shù)在蘭州西站項目的應(yīng)用［J］.施工技術(shù)，2014，43(9):99-101.

［3］江宇冠，吳平春，王耀，劉火生.BIM 技術(shù)在某工程復(fù)雜節(jié)點(diǎn)鋼筋設(shè)計中的應(yīng)用［J］.施工技術(shù)，2013，42(24):93-96.

［4］王雪青，張康照，謝銀.基于BIM 實時施工模型的4D模擬［J］.廣西大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2012，37(4):814-819.

［5］王雪青，張康照，謝銀.基于BIM 實時施工模型的4D模擬［J］.廣西大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2012，37(4):814-819.

［6］崔滿.BIM 技術(shù)在土建工程量清單計算中的應(yīng)用探討［J］.房地產(chǎn)導(dǎo)刊，2013.

［7］楊大鵬.BIM 技術(shù)在工程量統(tǒng)計中的應(yīng)用［J］.建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2015.

［8］賈寶榮.BIM 技術(shù)在上海中心大廈工程中的探索應(yīng)用［J］.施工技術(shù)，2014，43(7):254-258.

［9］Jones，Jenny.The importance of BIM［J］.Civil Engineering，2014，2098:16-17.

［10］Jian Li.From CAD to the rapid development of BIM［J］.Applied mechanics and materials，2014，580:3175-3178.