BIM技術(shù)在市中心狹小場(chǎng)地工程項(xiàng)目管理中的應(yīng)用

王 斌 伍衡山 謝酉峰 李向光 趙云強(qiáng)

(1.南華大學(xué)土木工程學(xué)院,湖南 衡陽 421001； 2.湖南省第四工程有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410119； 3.湖南省長(zhǎng)盛建設(shè)有限公司，湖南 衡陽 421001； 4.浙江交工集團(tuán)股份有限公司鐵路分公司，浙江 杭州 310051)

1 概述

隨著我國城市化進(jìn)程的持續(xù)發(fā)展和城市建設(shè)的不斷擴(kuò)張，越來越多的市中心繁華地段新建及改擴(kuò)建工程需要建設(shè)。市中心周邊高層建筑鱗次櫛比，市政主干道路交錯(cuò)、地下管線復(fù)雜，施工區(qū)域緊鄰城市重要的民生建筑，如：學(xué)校、醫(yī)院、政府辦公區(qū)。施工單位可用的場(chǎng)地非常狹小，市中心施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)安全文明施工水平、綠色施工水平要求高，工期緊張，施工組織在時(shí)間、空間上限制條件諸多。因此，如何在有限的空間和時(shí)間內(nèi)，科學(xué)管理、精心策劃顯得尤為重要。

BIM技術(shù)即建筑信息模型技術(shù)，該技術(shù)作為一項(xiàng)新的信息技術(shù)，集成了大量工程相關(guān)的信息，尤其可以將施工場(chǎng)地周邊的環(huán)境條件、時(shí)間與空間等信息進(jìn)行整合，為工程建設(shè)管理者提供準(zhǔn)確而及時(shí)的數(shù)據(jù)支撐[1]，使管理者之間的溝通與協(xié)助更為順暢，促進(jìn)管理者控制施工進(jìn)度，節(jié)省投資，提高工程質(zhì)量，確保施工安全[2]。本項(xiàng)目通過利用先進(jìn)的BIM技術(shù)提前模擬施工組織方案，進(jìn)行施工部署的可行性分析，三維模擬施工段的施工順序，最終保證項(xiàng)目順利完成。項(xiàng)目的實(shí)施對(duì)類似工程項(xiàng)目的推廣應(yīng)用具有重要的借鑒意義。

2 工程概況

本項(xiàng)目是湖南省體育局重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，由一棟7層全民健身中心(綜合樓)和一棟2層綜合訓(xùn)練館以及1層地下室組成(見圖1)，為一類多層公共建筑。綜合訓(xùn)練館外墻為玻璃幕墻+干掛白砂巖，屋面采用大跨度網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。全民建設(shè)中心外墻玻璃幕墻+干掛白砂巖。

2.1 項(xiàng)目管理難點(diǎn)

項(xiàng)目位于長(zhǎng)沙市開福區(qū)CBD地段，地下室緊鄰建筑用地紅線，與市政主干道僅數(shù)米距離，沒有空余的施工場(chǎng)地，平面布置極其困難。僅有一條4 m寬直線施工道路，無法形成區(qū)域內(nèi)交通循環(huán)路線。同時(shí)，原體育場(chǎng)舊址北側(cè)圍墻周邊栽種的幾十年樹齡的香樟樹以及西側(cè)原有一排桂花樹不得移栽，必須保護(hù)完好。原本狹窄的施工用地在諸多約束條件下顯得更加捉襟見肘。如何精心策劃施工用地，在滿足施工組織所需要的平面布置，施工道路、加工場(chǎng)地、材料堆場(chǎng)、倉儲(chǔ)用地、辦公臨建、生活區(qū)臨建等剛性用地需求的基礎(chǔ)上同時(shí)滿足安全文明施工要求及綠色施工最大限度保留原有綠化植被是本工程項(xiàng)目管理難點(diǎn)。

2.2 項(xiàng)目精細(xì)化管理的難點(diǎn)

本工程涉及到的分包專業(yè)多，包括：土建、土石方、基坑支護(hù)、鋼結(jié)構(gòu)、給排水、消防、電氣、幕墻、建筑智能化、精裝修、體育場(chǎng)地設(shè)施等專業(yè)，作為總承包單位，需要將每一個(gè)專業(yè)分包工作在狹小的場(chǎng)地范圍內(nèi)納入總承包管理之中，有效協(xié)調(diào)整合是項(xiàng)目精細(xì)化管理的難點(diǎn)。

2.3 項(xiàng)目施工管理的難點(diǎn)

本工程地下室南北向180 m，東西向76 m，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的后澆帶設(shè)置，地下室分為5個(gè)區(qū)施工。如何科學(xué)安排各個(gè)施工段地下室底板及頂板的施工順序?qū)⑦_(dá)到加工區(qū)靈活布置在各個(gè)流水段上暫時(shí)空閑出來作業(yè)面上的目的是本項(xiàng)目施工管理的難點(diǎn)。

2.4 項(xiàng)目技術(shù)管理的難點(diǎn)

本工程結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，施工圖紙中要求深化設(shè)計(jì)工作量大，技術(shù)管理工作繁重，如：綜合訓(xùn)練館11.7 m大跨度高支模、幕墻預(yù)埋件位置深化及幕墻排版深化、10項(xiàng)新技術(shù)的應(yīng)用、超長(zhǎng)地下室大體積混凝土裂縫控制、大跨度網(wǎng)架屋面高空散拼吊裝等，是本項(xiàng)目技術(shù)管理的難點(diǎn)。

3 BIM技術(shù)在市中心狹小場(chǎng)地工程項(xiàng)目管理中的應(yīng)用

3.1 城市中心狹窄場(chǎng)地的平面布置優(yōu)化

針對(duì)本工程體量較大、施工工期緊、多個(gè)專業(yè)隊(duì)伍進(jìn)行流水交叉作業(yè)且施工場(chǎng)地狹窄等特點(diǎn)，本項(xiàng)目利用BIM技術(shù)，立體規(guī)劃生活區(qū)、辦公區(qū)、鋼筋加工區(qū)、材料倉庫、材料堆場(chǎng)、施工道路、大型機(jī)械設(shè)備等的布置，減少施工占地、保障現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸?shù)缆窌惩?、減少了材料的二次轉(zhuǎn)運(yùn)，節(jié)約施工成本。對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行BIM三維場(chǎng)地策劃(見圖2)，使施工總體的布置更加科學(xué)合理，場(chǎng)地利用率最大化，達(dá)到綠色施工“節(jié)地”的目的。

3.2 運(yùn)用BIM技術(shù)，精心策劃項(xiàng)目流水施工

本項(xiàng)目在基坑開挖、支護(hù)以及地下室施工期間，工作面占據(jù)整個(gè)施工現(xiàn)場(chǎng)的90%，是各個(gè)施工階段用地最為緊張的階段。因此，如何利用BIM技術(shù)策劃項(xiàng)目流水施工顯得尤為重要。項(xiàng)目土方開挖及支護(hù)采取由南往北依次施工。人工挖孔樁基礎(chǔ)混凝土澆筑因場(chǎng)地狹小不能采用泵送澆筑方式，規(guī)劃一條寬約4 m，厚200 mm的混凝土施工臨時(shí)道路，路面標(biāo)高與地下室底板墊層頂高度一致。人工挖孔樁混凝土澆筑完畢后，該施工便道區(qū)域變?yōu)榈叵率一炷翂|層的一部分，既方便了施工又節(jié)約了材料。地下室南北向180 m，東西向76 m，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的后澆帶設(shè)置，將地下室分為5個(gè)區(qū)施工，由南向北依次劃分為1區(qū)～5區(qū)，A-F軸為1區(qū)，G-J軸為2區(qū)，K-P軸為3區(qū)，Q-V軸為4區(qū)，W-AB軸為5區(qū)(見圖3)，根據(jù)5個(gè)區(qū)的劃分組織流水施工。上部主體結(jié)構(gòu)分別位于地下室1區(qū)和3區(qū)、4區(qū)。為了滿足工期要求，達(dá)到不影響主體結(jié)構(gòu)進(jìn)度的目的，地下室按照1區(qū)、3區(qū)、4區(qū)、2區(qū)、5區(qū)的順序依次施工。為了最大化利用周轉(zhuǎn)材料，降低材料周轉(zhuǎn)過程中的搬運(yùn)，2區(qū)地下室底板混凝土澆筑后形成的工作面臨時(shí)設(shè)置為木工加工棚與鋼筋加工棚以及材料堆場(chǎng)，待1區(qū)上部全民健身中心施工至主體結(jié)構(gòu)5層，且3區(qū)、4區(qū)上部綜合訓(xùn)練館主體2層施工完成時(shí)，再進(jìn)行2區(qū)地下室頂板混凝土澆筑，相應(yīng)的加工棚移至2區(qū)頂板上方。5區(qū)底板和頂板在4區(qū)支模架拆除后施工。

上部主體結(jié)構(gòu)施工劃分為三個(gè)施工段，全民健身中心為一個(gè)施工段，綜合訓(xùn)練館劃分為兩個(gè)施工段，組織流水施工，全民健身中心完成至第5層時(shí)插入砌體施工。

3.3 利用BIM技術(shù)加強(qiáng)技術(shù)管理

1)三維模型的建立。

BIM技術(shù)是以模型為基礎(chǔ)，據(jù)此BIM工作站土建，預(yù)算，機(jī)電，幕墻各專業(yè)人員對(duì)項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)，建筑，裝飾裝修，消防，暖通，給排水等專業(yè)進(jìn)行精準(zhǔn)建模(見圖4)。并以此為基礎(chǔ)開展BIM技術(shù)與項(xiàng)目生產(chǎn)相結(jié)合的應(yīng)用。

2)多專業(yè)模型的整合及虛擬漫游。

根據(jù)各專業(yè)模型制作了虛擬漫游視頻，分別為：地下室消防泵房虛擬漫游、地下室暖通、消防綜合專業(yè)虛擬漫游，全民健身中心結(jié)構(gòu)專業(yè)漫游。

3)基于BIM 的機(jī)電深化和管線綜合優(yōu)化。

利用REVIT MEP對(duì)項(xiàng)目機(jī)電部分進(jìn)行建模(見圖5，圖6)，利用NavisWorks軟件對(duì)工程模型進(jìn)行整合，碰撞檢測(cè)，生成碰撞報(bào)告，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并解決問題。例如在實(shí)際建模過程中，建模人員發(fā)現(xiàn)地下室K軸與V軸處，支吊架布置位置與消防防火卷簾門的位置存在沖突，與設(shè)計(jì)院溝通后，將支吊架位置更改到墻體端部位置，預(yù)留洞口安裝。

4)基于BIM 的方案編制和技術(shù)交流。

運(yùn)用廣聯(lián)達(dá)模架軟件對(duì)項(xiàng)目支模架進(jìn)行方案的編制，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際使用的材料尺寸，設(shè)定材料參數(shù)，根據(jù)模板設(shè)計(jì)規(guī)范，設(shè)置荷載參數(shù)。綜合訓(xùn)練館首層11.7 m高支模方案，屬于超過一定規(guī)模的危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程，運(yùn)用BIM模架軟件對(duì)該高支模的方案進(jìn)行編制，對(duì)高支模架體安全性進(jìn)行驗(yàn)算，并對(duì)1.5 m高主梁與次梁節(jié)點(diǎn)等施工復(fù)雜部位，導(dǎo)出三維支模架施工節(jié)點(diǎn)圖形。

5)基于BIM 的鋼筋下料。

項(xiàng)目運(yùn)用廣聯(lián)達(dá)BIM云翻樣軟件，導(dǎo)入已建好的模型，自動(dòng)生成鋼筋下料配料單，生成鋼筋排布圖指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)鋼筋加工，審核勞務(wù)料單，根據(jù)料單及翻樣數(shù)據(jù)編制項(xiàng)目材料計(jì)劃，模擬鋼筋加工，實(shí)現(xiàn)鋼筋精細(xì)管理。

6)基于BIM技術(shù)的模板智能布置與精細(xì)化加工。

在模架工程軟件中，建立好綜合訓(xùn)練館結(jié)構(gòu)專業(yè)模型，根據(jù)JGJ 162—2011建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范設(shè)置安全參數(shù)。通過智能布置，軟件自行計(jì)算生成梁板柱各構(gòu)件的模板加工尺寸表，與項(xiàng)目木工班組自行計(jì)算的配模圖核對(duì)比較后進(jìn)行精細(xì)化加工，最大程度減少了模板的浪費(fèi)，提高周轉(zhuǎn)利用率。

7)基于BIM應(yīng)用的幕墻施工模擬及可視化交底。

本項(xiàng)目幕墻分為石材幕墻、豎明橫隱構(gòu)件式玻璃幕墻、全明框構(gòu)件式玻璃幕墻三種類型。項(xiàng)目整體工期短，施工場(chǎng)地較為狹窄，幕墻與室內(nèi)裝修交叉施工，為保證項(xiàng)目文明、有序施工。在平面部署時(shí)將2區(qū)地下室頂板作為幕墻施工區(qū)域。場(chǎng)地內(nèi)規(guī)劃鋼材堆放區(qū)、鋁合金型材堆放區(qū)、面板堆放區(qū)、加工區(qū)。場(chǎng)地均布置在主要道路兩側(cè)及塔吊作業(yè)半徑內(nèi)，方便調(diào)運(yùn)。所有堆放場(chǎng)地均平整硬化，材料架空有序堆放，并按公司標(biāo)準(zhǔn)化要求掛設(shè)材料標(biāo)識(shí)牌。加工區(qū)及成品堆放區(qū)設(shè)置在項(xiàng)目綜合訓(xùn)練館1層室內(nèi)。運(yùn)用BIM模型對(duì)幕墻工序及工藝說明制作動(dòng)畫模擬短片，事前向班組做詳細(xì)的技術(shù)安全交底。圖7為幕墻預(yù)埋件施工三維交底示意圖。

3.4 科學(xué)管理踐行安全文明施工、綠色施工

將公司《安全文明施工標(biāo)準(zhǔn)化圖集》與BIM模型相結(jié)合，對(duì)項(xiàng)目部門樓、宣傳欄、企業(yè)文化長(zhǎng)廊、工具室、加工棚、配電房、二級(jí)配電箱等，進(jìn)行項(xiàng)目的安全文明施工交底，以及實(shí)時(shí)實(shí)況的虛擬漫游。

4 實(shí)施過程檢查和監(jiān)督

項(xiàng)目實(shí)行三級(jí)管理，目標(biāo)管理。緊跟集團(tuán)項(xiàng)目數(shù)字化與企業(yè)信息化的目標(biāo)，明確模型為基本載體，信息為業(yè)務(wù)支撐，應(yīng)用為核心價(jià)值的設(shè)計(jì)理念，將項(xiàng)目每個(gè)階段實(shí)施情況數(shù)據(jù)上傳到集團(tuán)企業(yè)云，使企業(yè)高層能對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行第一手資料的掌握，及時(shí)做出調(diào)整與監(jiān)控。項(xiàng)目管理團(tuán)隊(duì)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行定時(shí)檢查和監(jiān)督，及時(shí)對(duì)偏差進(jìn)行分析，保證既定目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)。

5 結(jié)語

本項(xiàng)目在市中心狹小的場(chǎng)地內(nèi)運(yùn)用BIM技術(shù)，精心策劃、科學(xué)管理，滿足了市區(qū)對(duì)安全文明施工的要求，創(chuàng)造了周邊市民朋友滿意的施工外部環(huán)境，同時(shí)又合理地進(jìn)行了施工平面布置和流水施工，施工現(xiàn)場(chǎng)井井有條。項(xiàng)目的管理實(shí)施，獲得了“湖南省安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化考評(píng)優(yōu)良工地”“湖南質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化示范工地”“湖南省工程質(zhì)量常見質(zhì)量問題治理示范觀摩工地”“第二屆中國建設(shè)工程BIM大賽卓越工程項(xiàng)目獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)”等各項(xiàng)榮譽(yù)。

BIM技術(shù)在市中心狹小場(chǎng)地施工項(xiàng)目管理中為項(xiàng)目流水施工提前模擬，為項(xiàng)目部場(chǎng)地的動(dòng)態(tài)布置，復(fù)雜工況危險(xiǎn)性大的工程的安全技術(shù)交底提供了強(qiáng)大的技術(shù)支撐。BIM技術(shù)與項(xiàng)目管理模式的結(jié)合可以促進(jìn)建筑行業(yè)良好有序的發(fā)展，創(chuàng)造顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。本項(xiàng)目采取的各項(xiàng)措施使得臨時(shí)設(shè)施占地面積有效利用率大于90%，綠色施工節(jié)地指標(biāo)達(dá)先進(jìn)水平。對(duì)以后市中心狹小場(chǎng)地施工具有重要的指導(dǎo)借鑒意義。