全生命周期BIM技術(shù)在大型群體項(xiàng)目施工階段的應(yīng)用實(shí)踐

文/陜西建工集團(tuán)有限公司 宮 平 李 寧 程 晨

1 工程概況

由陜西建工集團(tuán)有限公司承接的項(xiàng)目一期工程占地1750畝，主要包括工科科研、學(xué)生公寓、醫(yī)療化工、文理科科研等功能區(qū)，共48個(gè)建筑單體，總建筑面積159萬(wàn)m2，總投資75.3億元。

2 工程重點(diǎn)及難點(diǎn)

1）項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)高，建筑功能復(fù)雜，同步建設(shè)，體量巨大。

2）參與人員、標(biāo)段、項(xiàng)目部數(shù)量眾多，管理協(xié)調(diào)難度大，對(duì)信息管理的時(shí)效性有極嚴(yán)苛要求。

3）項(xiàng)目工程量與資源需求量巨大、工期緊迫，自2017年3月25日土方開挖至同年11月20日全面封頂，歷時(shí)240d。

3 BIM應(yīng)用策劃

3.1 背景及難點(diǎn)

項(xiàng)目采用BIM技術(shù)，一方面由業(yè)主方驅(qū)動(dòng)，須完成建筑信息模型“設(shè)計(jì)-施工-運(yùn)維”全生命周期BIM應(yīng)用的信息傳遞，制定了LOD400的信息模型交付標(biāo)準(zhǔn)。另一方面，項(xiàng)目被列為重點(diǎn)工程，是陜西建工集團(tuán)確定的BIM應(yīng)用示范項(xiàng)目，要求在BIM全面應(yīng)用基礎(chǔ)上形成可參考復(fù)制且具有創(chuàng)新探索的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

因項(xiàng)目本身具有工期緊、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)高、管理體量巨大等客觀條件而對(duì)項(xiàng)目提出的精細(xì)化管理需求既是BIM應(yīng)用的機(jī)遇也是難點(diǎn)。面對(duì)龐大的信息數(shù)據(jù)流量，如何保證信息傳達(dá)的即時(shí)性和進(jìn)行有效的信息迭代，不僅是項(xiàng)目本身的難點(diǎn)，也是其在BIM應(yīng)用過(guò)程中最大的難點(diǎn)。

住培工作是目前教學(xué)醫(yī)院的一項(xiàng)重要工作，對(duì)于培養(yǎng)高層次臨床醫(yī)師，提高醫(yī)療隊(duì)伍素質(zhì)起到極為重要的作用，在醫(yī)學(xué)終生教育中起到承前啟后的作用。傳染病學(xué)是臨床醫(yī)學(xué)中的一門重要學(xué)科，住培工作中傳染病學(xué)的教學(xué)是一個(gè)重要的組成部分。由于學(xué)員培訓(xùn)時(shí)間有限，特別是傳染病學(xué)病種往往具有其流行病學(xué)特點(diǎn)，導(dǎo)致學(xué)員不能在有限的輪轉(zhuǎn)實(shí)習(xí)期間見到所有規(guī)定病種。如何在實(shí)習(xí)教學(xué)工作過(guò)程中高效的提高學(xué)員的知識(shí)掌握及臨床能力，培養(yǎng)學(xué)員發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題及團(tuán)隊(duì)協(xié)作等能力是帶教老師需要思考和摸索的問(wèn)題。

3.2 策劃原則與實(shí)施計(jì)劃

全生命周期BIM應(yīng)用遵循信息模型貫穿設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維三大過(guò)程，統(tǒng)一各主要單位的信息交互標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)信息化管理手段提高協(xié)同工作效率原則，制定了“目標(biāo)、流程、協(xié)同、配套”4步走的BIM項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃書：①分析應(yīng)用目標(biāo)及價(jià)值，最終確定7個(gè)階段，共24個(gè)BIM目標(biāo)和應(yīng)用點(diǎn)；②對(duì)各應(yīng)用點(diǎn)進(jìn)行流程梳理、編制，確保各項(xiàng)工作有章可循；③確定信息交換的內(nèi)容、詳細(xì)程度，明確各方權(quán)責(zé)；④完善保證BIM應(yīng)用實(shí)施所需的配套要求。

3.3 搭建人員組織框架

根據(jù)制定的BIM應(yīng)用目標(biāo)內(nèi)容組建核心管理團(tuán)隊(duì)，從各參建單位調(diào)集專業(yè)人才共35名組建BIM中心。自上而下構(gòu)建由項(xiàng)目經(jīng)理牽頭、總工程師把關(guān)、BIM負(fù)責(zé)人總體管理、BIM協(xié)調(diào)質(zhì)檢員落實(shí)匯總、BIM組長(zhǎng)組織實(shí)施、BIM技術(shù)員具體操作的人員組織體系，為BIM應(yīng)用順利實(shí)施打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3.4 制定BIM中心管理制度

在中心運(yùn)作過(guò)程中不斷更新《BIM中心管理辦法》《BIM實(shí)施方案》《創(chuàng)新獎(jiǎng)勵(lì)辦法》等管理制度，逐漸形成包括人員管理、技術(shù)管理和行為激勵(lì)的制度體系。

3.5 完善配套設(shè)施

結(jié)合應(yīng)用目標(biāo)搭建服務(wù)器、云平臺(tái)，建立信息集散中心，統(tǒng)一采購(gòu)高性能桌面工作站作為信息輸入輸出終端，購(gòu)置無(wú)人機(jī)、3D打印機(jī)、VR設(shè)備等輔助信息的采集、交流與傳遞設(shè)施。

3.6 應(yīng)用總體流程

BIM技術(shù)推廣過(guò)程中，首先要考慮清楚項(xiàng)目的管理模式，通過(guò)設(shè)定項(xiàng)目BIM實(shí)施的總流程，梳理應(yīng)用邏輯，明確各方在不同階段的責(zé)任和權(quán)限（見圖1）。

3.7 建立質(zhì)量控制體系

如圖2所示，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況建立兩級(jí)校驗(yàn)的質(zhì)量控制體系：一級(jí)校驗(yàn)由專業(yè)人員和咨詢單位完成，保證模型與圖紙、現(xiàn)場(chǎng)一致；二級(jí)校驗(yàn)由BIM中心團(tuán)隊(duì)成員完成，主要保證模型與實(shí)施方案中規(guī)定的一致性。兩級(jí)校驗(yàn)的質(zhì)量控制體系對(duì)信息進(jìn)行有效篩選、整合和驗(yàn)證，確保信息傳遞的準(zhǔn)確性及可信度。

4 BIM應(yīng)用實(shí)施

業(yè)務(wù)需求是新技術(shù)產(chǎn)生和推廣應(yīng)用的首要?jiǎng)恿?，通過(guò)BIM技術(shù)在整個(gè)項(xiàng)目過(guò)程中的應(yīng)用實(shí)施，將BIM技術(shù)在項(xiàng)目中的實(shí)施內(nèi)容歸為5類：移動(dòng)圖紙、溝通媒介、工程預(yù)演、工作流程和創(chuàng)新平臺(tái)。

4.1 移動(dòng)圖紙

BIM技術(shù)改變了傳統(tǒng)的建設(shè)工程生產(chǎn)模式，為項(xiàng)目生產(chǎn)和管理提供了大量數(shù)據(jù)信息。移動(dòng)圖紙指從設(shè)計(jì)圖紙到模型竣工的一系列模型建立及完善過(guò)程，通過(guò)制定建模標(biāo)準(zhǔn)檢查模型的準(zhǔn)確性，分階段按要求完善模型精細(xì)度，最終完成信息模型整合（見圖3）。通過(guò)此過(guò)程，不僅能檢查出設(shè)計(jì)圖紙本身的質(zhì)量問(wèn)題，同時(shí)也對(duì)信息模型進(jìn)行了多次自校和互校，檢查出模型構(gòu)件的信息錯(cuò)誤、扣減關(guān)系錯(cuò)誤、復(fù)雜節(jié)點(diǎn)做法等（見圖4）。

4.2 溝通媒介

利用BIM平臺(tái)，項(xiàng)目建立起多項(xiàng)強(qiáng)力、高效的溝通機(jī)制，順利完成對(duì)外展示、多單位協(xié)同、部門間協(xié)作、圖紙會(huì)審與技術(shù)交底、文明施工展示等工作。

1）對(duì)外展示 通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)等新媒體手段，結(jié)合BIM模型的可視化特性，完成項(xiàng)目對(duì)外展示工作。采用輕量化模型對(duì)BIM應(yīng)用進(jìn)行公開匯報(bào)和說(shuō)明，提升了對(duì)外展示溝通的可參與度，獲得多方好評(píng)。

2）多單位協(xié)同 將參與項(xiàng)目的多方單位（業(yè)主、承包商、分包商、監(jiān)理、設(shè)計(jì)等）共同納入BIM協(xié)作體系，協(xié)助并協(xié)調(diào)多方綜合運(yùn)用BIM技術(shù)，增強(qiáng)對(duì)技術(shù)節(jié)點(diǎn)的理解深度，提升溝通效率。

圖1 創(chuàng)新港項(xiàng)目全生命周期BIM實(shí)施總流程

圖2 建筑信息模型兩級(jí)校驗(yàn)流程

圖3 模型細(xì)度完善步驟

3）部門協(xié)作 由創(chuàng)新港BIM中心人員整體運(yùn)作，采用EBIM云平臺(tái)，開通700多人私有云賬號(hào)，搭建各部門間的信息溝通協(xié)作平臺(tái)，將BIM應(yīng)用作為常態(tài)化的管理手段和信息交流渠道深入各部門日常工作。

4）圖紙會(huì)審與技術(shù)交底 BIM最直觀的特點(diǎn)在于三維可視化，三維模型相比二維圖紙多了一個(gè)維度信息，所體現(xiàn)出的信息準(zhǔn)確度和直觀性是二維圖紙無(wú)法比擬的。通過(guò)建立各專業(yè)BIM模型，在項(xiàng)目前期反饋各專業(yè)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題，生成并提供可整體協(xié)調(diào)的數(shù)據(jù)，解決二維圖紙會(huì)審耗時(shí)長(zhǎng)、效率低、復(fù)雜節(jié)點(diǎn)表述不清等問(wèn)題，對(duì)工程中出現(xiàn)的重點(diǎn)、難點(diǎn)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行模型細(xì)化，根據(jù)實(shí)際需求制作節(jié)點(diǎn)施工動(dòng)畫，基于節(jié)點(diǎn)深化模型直觀展示節(jié)點(diǎn)施工要點(diǎn)。

5）文明施工展示 采用相應(yīng)的模型渲染軟件為現(xiàn)場(chǎng)文明施工等要求提供依據(jù)和素材，將效果圖變?yōu)樾Ч麍?chǎng)景，豐富展示手段，提升展示效果，降低展示成本（見圖5）。

4.3 工程預(yù)演

4.3.1 場(chǎng)地布置

如圖6所示，工程初期利用實(shí)際場(chǎng)地信息建立模型并對(duì)施工場(chǎng)地布置進(jìn)行模擬分析，合理規(guī)劃臨建及施工場(chǎng)區(qū)，較二維手段更易發(fā)現(xiàn)場(chǎng)布問(wèn)題，以便及時(shí)調(diào)整。在創(chuàng)建文明工地、綠色工地過(guò)程中，利用BIM軟件進(jìn)行場(chǎng)布能更迅速地對(duì)優(yōu)化方案進(jìn)行反饋并生成所需信息，提高工作效率。

4.3.2 安全體驗(yàn)區(qū)及質(zhì)量樣板區(qū)

整體策劃安全體驗(yàn)區(qū)，利用BIM軟件設(shè)計(jì)空間，選取項(xiàng)目所需的安全體驗(yàn)設(shè)施，避免重大修改、返工，使功能分區(qū)更合理（見圖7）。升級(jí)質(zhì)量樣板展示手段，優(yōu)化細(xì)部做法，實(shí)現(xiàn)可視化虛擬交底，開發(fā)模型+樣板間的施工樣板新模式。

4.3.3 方案模擬和優(yōu)化

在挑架方案制作過(guò)程中，通過(guò)提取比對(duì)不同構(gòu)件位置方案的材料工程量，擇優(yōu)選取，輔助施工現(xiàn)場(chǎng)管理，通過(guò)軟件生成的《扣件式腳手架計(jì)算書》《型鋼懸挑腳手架（扣件式）計(jì)算書》大大提高編制方案的效率與計(jì)算書的權(quán)威性。

4.3.4 創(chuàng)優(yōu)策劃

裝修深化設(shè)計(jì)時(shí)，優(yōu)化樓梯間、衛(wèi)生間等裝飾構(gòu)造的細(xì)部做法和空間尺寸，合理選擇墻磚、地磚尺寸，堅(jiān)持樣板引路，打造工程精品，質(zhì)量一次成優(yōu)（見圖8）。

圖4 混凝土構(gòu)件扣減關(guān)系正誤示例

圖5 基于BIM模型的實(shí)景渲染

圖6 BIM場(chǎng)地布置模型

圖7 安全體驗(yàn)區(qū)BIM模型

4.3.5 復(fù)雜節(jié)點(diǎn)預(yù)施工

如圖9所示，對(duì)鋼筋密集區(qū)重點(diǎn)進(jìn)行模型搭建，利用BIM對(duì)鋼筋綁扎工藝進(jìn)行施工模擬，避免二次返工，保證工程質(zhì)量和進(jìn)度。

4.4 工作流程

將BIM技術(shù)植入施工現(xiàn)場(chǎng)全過(guò)程，協(xié)助梳理基于BIM技術(shù)的工作模式，應(yīng)用BIM技術(shù)從方案開始，完成方案制定、方案內(nèi)審、分析報(bào)告、方案確認(rèn)、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施的全過(guò)程，基于模型生成安裝施工的各類圖紙，既保證質(zhì)量又提升效率。

4.5 創(chuàng)新平臺(tái)

BIM是建筑行業(yè)的一項(xiàng)重大創(chuàng)新，為建筑行業(yè)發(fā)展提供了新思路，已成為行業(yè)內(nèi)熱門的創(chuàng)新平臺(tái)。本項(xiàng)目通過(guò)BIM+VR、BIM+3D打印、BIM+裝配式、BIM+無(wú)人機(jī)等創(chuàng)新科技，提高項(xiàng)目信息采集與傳遞效率，對(duì)部分復(fù)雜構(gòu)件、工藝難點(diǎn)進(jìn)行微縮打印，模擬施工并優(yōu)化施工順序。本項(xiàng)目15號(hào)樓是陜西省首棟裝配整體式框架結(jié)構(gòu)公建，利用BIM技術(shù)提前發(fā)現(xiàn)和解決各類碰撞問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件從設(shè)計(jì)到安裝全過(guò)程的物料追蹤（見圖10）。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)搭建云平臺(tái)等手段解決現(xiàn)場(chǎng)700多名管理人員利用BIM模型協(xié)同工作的需求，建立的BIM策劃與質(zhì)量控制體系基本實(shí)現(xiàn)了建筑信息從設(shè)計(jì)模型到施工模型的有效傳遞。綜合運(yùn)用多種技術(shù)在策劃和模擬中直觀進(jìn)行方案優(yōu)化和比選，解決技術(shù)難題。圍繞BIM開展機(jī)電深化設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)安裝實(shí)施，減少現(xiàn)場(chǎng)返工并提高工作效率。在BIM技術(shù)助力下，項(xiàng)目主體施工階段實(shí)現(xiàn)了提前工期近30d的預(yù)期目標(biāo)，BIM+為本項(xiàng)目提供了更廣闊的創(chuàng)新應(yīng)用平臺(tái)。

圖8 裝修深化設(shè)計(jì)展示

圖9 型鋼復(fù)雜節(jié)點(diǎn)建模

圖10 BIM+裝配式建筑構(gòu)件物流追蹤全過(guò)程