BIM技術(shù)在大體積筏板混凝土澆筑施工中的應(yīng)用

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摘??? 要：隨著現(xiàn)代施工技術(shù)的不斷更新發(fā)展，傳統(tǒng)的施工管理方法在現(xiàn)代施工項(xiàng)目的建設(shè)中顯露出不少弊端.因此，有必要采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)手段對傳統(tǒng)的施工管理過程加以改進(jìn)，從而提高施工管理的效率.為了探索現(xiàn)代施工管理新的解決方案，該文依托貴港市某大型公共建筑項(xiàng)目，采用BIM技術(shù)對其筏板基礎(chǔ)混凝土澆筑施工管理過程進(jìn)行應(yīng)用研究.通過BIM軟件模擬施工過程，輔助施工管理人員優(yōu)化施工方案、管理施工進(jìn)度、統(tǒng)計工程量.實(shí)踐結(jié)果表明：該項(xiàng)目采用BIM技術(shù)輔助施工管理能有效提高施工管理的效率，保障了項(xiàng)目的順利實(shí)施，同時也為國內(nèi)大體積混凝土澆筑施工的管理提供了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn).

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);大體積筏板;施工管理;施工模擬

中圖分類號：TU71?????????? DOI：10.16375/j.cnki.cn45-1395/t.2019.02.009

0??? 引言

BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）是一項(xiàng)以信息為基礎(chǔ)的技術(shù)，將工程項(xiàng)目的真實(shí)信息整合到3D模型中，通過BIM集成的信息管理平臺，可以對工程項(xiàng)目進(jìn)行整體把控，模擬施工過程，為工程管理者提供決策支持[1].從BIM的理念傳入國內(nèi)到現(xiàn)在，BIM已經(jīng)逐步被國內(nèi)建筑行業(yè)所認(rèn)知，越來越多的建筑企業(yè)開始使用BIM技術(shù)，這也促進(jìn)了BIM技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展.上海中心大廈的建設(shè)是我國早期采用BIM技術(shù)應(yīng)用在實(shí)際工程中的典型案例，該項(xiàng)目的成功為BIM技術(shù)在我國的推廣起到了巨大的推進(jìn)作用[2].在政策層面，近幾年從國家到地方，頒布多項(xiàng)BIM相關(guān)政策[3]，在政策指引下，我國BIM技術(shù)的研究熱度高漲.隨著BIM發(fā)展的熱潮，BIM技術(shù)在工程中應(yīng)用的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)也越來越豐富，這加快了BIM在技術(shù)層面的發(fā)展，更方便快捷的軟件應(yīng)用為BIM的使用者帶來了便利.不少工程實(shí)踐表明，使用BIM技術(shù)能有效提高施工效率、降低風(fēng)險、減少損耗[4-5].因此，在大型工程項(xiàng)目的建設(shè)中，要重視BIM技術(shù)的應(yīng)用，采用更先進(jìn)的技術(shù)手段才能全面提升工程建設(shè)的水平.

大體積混凝土澆筑施工一直以來都是工程項(xiàng)目施工的難點(diǎn)之一.為保證施工質(zhì)量，不僅需要良好的施工工藝，還要制定縝密的施工進(jìn)度計劃，以確保在合理的時間內(nèi)完成預(yù)定的混凝土澆筑量.在傳統(tǒng)的大體積混凝土澆筑施工過程中，受管理人員工程經(jīng)驗(yàn)的影響，對混凝土澆筑進(jìn)度的把控可能會有所偏差，從而影響施工質(zhì)量.運(yùn)用BIM技術(shù)對工程項(xiàng)目進(jìn)行進(jìn)度管理，能很好地避免此類問題對施工進(jìn)度造成的影響[6].本文詳細(xì)闡述BIM技術(shù)在貴港市某大型公共建筑項(xiàng)目——筏板基礎(chǔ)大體積混凝土澆筑施工中的應(yīng)用.BIM技術(shù)在該項(xiàng)目的成功應(yīng)用，為現(xiàn)代大體積混凝土澆筑施工提供了新的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn).

1??? 項(xiàng)目概況

該項(xiàng)目位于廣西貴港市，是由大劇院、群眾藝術(shù)館、科技館等三個主體部分與一個公共區(qū)域部分組成的大型公共建筑，總建設(shè)用地面積為96 544.048 m2.項(xiàng)目建成后，將成為貴港市多位一體的主要文化活動陣地及城市景觀標(biāo)志性建筑.

本項(xiàng)目筏板基礎(chǔ)尺寸為300 m×130 m，主要分為1 150 mm、1 000 mm兩種厚度.該筏板上分布著多處電梯井及集水坑，筏板模型如圖1所示.本工程筏板基礎(chǔ)混凝土澆筑體量大、分布面積廣，并且需要連續(xù)澆筑成型，這不僅對現(xiàn)場施工提出了更高的要求，也對施工組織提出了巨大挑戰(zhàn).本項(xiàng)目部采用BIM技術(shù)，在筏板施工前對混凝土澆筑施工方案進(jìn)行論證及優(yōu)化，為項(xiàng)目的施工提供了更精細(xì)化的管理，以此保障施工的質(zhì)量和進(jìn)度.

2??? BIM技術(shù)在項(xiàng)目中的具體應(yīng)用

2.1?? 施工方案的優(yōu)化

施工方案對工程施工具有指導(dǎo)性作用.傳統(tǒng)的施工方案編制過程中，項(xiàng)目各參與方之間的交流都是基于紙介質(zhì)，隨著項(xiàng)目規(guī)模的增大，所用的紙質(zhì)文檔及圖紙也越多.這樣一來，對施工方案進(jìn)行論證、優(yōu)化時，各方需花費(fèi)大量精力閱讀紙質(zhì)文檔，也無法直觀地看出問題所在，效率低下.運(yùn)用BIM技術(shù)能有效地提高項(xiàng)目各參與方的溝通效率，可直觀分析施工過程中存在的問題，為項(xiàng)目各參與方提供了極大便利[7-8].

本工程的筏板基礎(chǔ)施工具有結(jié)構(gòu)整體性要求高、混凝土體量大、結(jié)構(gòu)體積大等特點(diǎn).完備的施工方案是對筏板基礎(chǔ)施工質(zhì)量的有力保障.項(xiàng)目部在優(yōu)化施工方案的過程中，先使用預(yù)先建立好的施工現(xiàn)場場地布置BIM模型向各方動態(tài)展示施工場地情況，隨后將擬定的施工方案采用BIM技術(shù)進(jìn)行施工過程的動態(tài)模擬，以此檢驗(yàn)在各區(qū)域澆筑混凝土?xí)r人員、機(jī)械安排以及各測溫點(diǎn)布置的合理性.通過施工模擬可以發(fā)現(xiàn)施工過程中可能存在的問題，幫助施工決策人員對可能存在的問題做出有效的預(yù)防和解決方案[9].

在使用BIM技術(shù)對施工方案進(jìn)行優(yōu)化時，首先，需要BIM團(tuán)隊根據(jù)施工圖，運(yùn)用Revit軟件建立BIM模型;其次，BIM技術(shù)人員依照擬定的施工方案，將Revit建立的模型導(dǎo)入Navisworks Manage軟件中進(jìn)行施工模擬;接著，施工決策人員根據(jù)施工模擬結(jié)果進(jìn)行分析總結(jié)，對存在問題進(jìn)行解決;最后，將優(yōu)化后的施工方案再通過BIM技術(shù)進(jìn)行施工模擬，直至完成施工方案的優(yōu)化[10].施工方案優(yōu)化過程如圖2所示.

本項(xiàng)目施工方案編制過程中，由于筏板占地面積和混凝土澆筑體量大，施工方案編制人員根據(jù)設(shè)計圖紙在結(jié)構(gòu)伸縮后澆帶、筏板厚度變化邊界部位劃分混凝土澆筑分區(qū)，提出了將筏板混凝土澆筑分為五區(qū)域和八區(qū)域兩種施工方案.通過BIM技術(shù)進(jìn)行施工模擬后，結(jié)合現(xiàn)場人員、設(shè)備、場地等具體情況得出以下結(jié)果：在分五區(qū)域施工時各區(qū)域間澆筑量相差較大，人員、機(jī)械安排不夠均衡沒有足夠的彈性;而分八區(qū)域施工各施工區(qū)域澆筑量比較均衡，能更合理地安排施工，可靈活處置現(xiàn)場突發(fā)情況.所以項(xiàng)目部最終決定采用分八區(qū)域澆筑的方案，由A區(qū)到H區(qū)依次施工，筏板具體分區(qū)如圖3所示.

2.2?? 施工進(jìn)度管理

筏板基礎(chǔ)混凝土澆筑施工前的施工工序包括基礎(chǔ)墊層鋪設(shè)、鋼筋綁扎、支模等，各施工過程需緊密配合，保證施工的流暢.大體積混凝土澆筑施工需連續(xù)進(jìn)行，分層澆筑時每層澆筑間隔時間要控制在混凝土初凝時間內(nèi).同時，還應(yīng)控制適當(dāng)?shù)幕炷翝仓俣?，過快會導(dǎo)致振搗不充分，過慢會影響澆筑質(zhì)量影響工期.在澆筑過程中出現(xiàn)施工中斷或進(jìn)度滯后的情況，將對施工質(zhì)量造成不利的影響.因此，對施工進(jìn)度的掌控是本項(xiàng)目施工過程中的核心內(nèi)容之一.在傳統(tǒng)的進(jìn)度管理模式中，對施工進(jìn)度控制的主要做法是：由施工管理人員編制進(jìn)度計劃，再將進(jìn)度計劃表下發(fā)到現(xiàn)場施工管理人員，現(xiàn)場管理人員依照進(jìn)度計劃對施工進(jìn)度實(shí)時跟蹤記錄，上報決策層.傳統(tǒng)的做法雖然也能有效把握施工進(jìn)度情況，但存在一定的滯后性.決策人員在拿到上報的現(xiàn)場施工進(jìn)度后，需根據(jù)個人經(jīng)驗(yàn)對施工現(xiàn)場做出人員、材料、機(jī)械上的調(diào)整，受個人經(jīng)驗(yàn)的限制或其他人為因素的影響，有可能做出不合理的決策，從而影響施工進(jìn)度.BIM模擬施工可將筏板基礎(chǔ)各施工階段用不同顏色表示出來，根據(jù)施工進(jìn)度展現(xiàn)出不同形態(tài)，BIM技術(shù)可模擬性、可視化的特點(diǎn)，能有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)做法中人為因素造成的影響.目前，越來越多的工程項(xiàng)目運(yùn)用BIM技術(shù)對項(xiàng)目進(jìn)行進(jìn)度管理，在保障進(jìn)度的同時也給企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)效益.

使用BIM技術(shù)管理施工進(jìn)度時，首先，將Revit建立的三維模型導(dǎo)入Navisworks Manage軟件中，然后，依據(jù)施工進(jìn)度計劃表將各關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分解，對各施工段的名稱、計劃起止時間等關(guān)鍵信息輸入到軟件中.在施工開始后，將現(xiàn)場施工進(jìn)度及時更新到軟件中，這樣就可以直觀地看到施工進(jìn)度情況，以便決策人員整體掌控施工進(jìn)度，在出現(xiàn)某些原因?qū)е碌氖┕て顣r，可及時分析原因并做出相應(yīng)調(diào)整或補(bǔ)救措施，保障施工總進(jìn)度[11].

筏板基礎(chǔ)混凝土澆筑施工與其他上部結(jié)構(gòu)施工的進(jìn)度控制有所不同，筏板基礎(chǔ)因其需連續(xù)施工，所以在進(jìn)度管理上的時間精度要求更高.本項(xiàng)目在筏板澆筑施工前，將八個施工段的各施工過程輸入到Navisworks Manage中，根據(jù)擬定的施工進(jìn)度計劃可將每一施工過程的進(jìn)度時間精確到分鐘，使?jié)仓^程的進(jìn)度管理更為精確，施工進(jìn)度計劃模擬如圖4所示.筏板澆筑施工過程中，出現(xiàn)了泵送機(jī)械損壞的情況，在修理更換機(jī)械的同時延緩施工進(jìn)度，現(xiàn)場施工人員將該施工段的實(shí)際進(jìn)度反饋到BIM技術(shù)人員處，項(xiàng)目管理人員對比施工實(shí)際進(jìn)度與計劃進(jìn)度的滯后情況，對施工現(xiàn)場做出調(diào)整，加快了緊后施工過程的施工進(jìn)度，從而未影響到施工總進(jìn)度.通過BIM技術(shù)的實(shí)時管控，筏板澆筑施工按計劃進(jìn)度圓滿完成.

2.3?? 工程量統(tǒng)計

工程項(xiàng)目中，材料用量的統(tǒng)計涉及到企業(yè)的成本控制，直接影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益.以往的工程算量主要通過算量軟件或人工估算，遇到異形結(jié)構(gòu)時，算量軟件難以保證建模精度，從而導(dǎo)致實(shí)際工程量與計算工程量有所偏差.目前運(yùn)用較為廣泛的BIM算量軟件有Revit、廣聯(lián)達(dá)GCL算量、廣聯(lián)達(dá)BIM5D等，這些軟件都能較為便捷地統(tǒng)計出所需工程量[12].

1）Revit工程量統(tǒng)計

Revit軟件具有更精細(xì)化的建模技術(shù)，能很好地表現(xiàn)出工程實(shí)體的實(shí)際形狀，同時具備材料明細(xì)統(tǒng)計功能.Revit的明細(xì)表功能可以根據(jù)需求，自定義多種統(tǒng)計方式，使用明細(xì)表功能，能精確地統(tǒng)計出各構(gòu)件的實(shí)際工程量，這不僅提高了算量精度，還提高了算量效率.

2）廣聯(lián)達(dá)GCL算量

廣聯(lián)達(dá)GCL算量軟件是業(yè)內(nèi)較為常用的算量軟件，該軟件可以直接建模也可直接導(dǎo)入BIM模型進(jìn)行算量.采用廣聯(lián)達(dá)GCL進(jìn)行算量時，需將Revit模型導(dǎo)出GCF格式文件，再把GCF文件導(dǎo)入廣聯(lián)達(dá)GCL軟件中匯總計算，通過導(dǎo)出的匯總表查看各工程量明細(xì).

3）廣聯(lián)達(dá)BIM5D

廣聯(lián)達(dá)BIM5D以BIM平臺為核心，具備更強(qiáng)大的BIM管理功能.使用廣聯(lián)達(dá)BIM5D進(jìn)行工程量統(tǒng)計的步驟如下：①將Revit模型導(dǎo)入GCL軟件中;②用GCL軟件導(dǎo)出IGMS文件;③將IGMS文件導(dǎo)入BIM5D軟件中;④在BIM5D軟件中選擇所需查看的工程量，導(dǎo)出清單查看結(jié)果.

本工程僅需統(tǒng)計混凝土的工程量，且模型并不復(fù)雜，所以采用Revit軟件進(jìn)行工程量統(tǒng)計即可，不需再導(dǎo)入其他軟件進(jìn)行計算統(tǒng)計.使用Revit對筏板基礎(chǔ)的混凝土工程量進(jìn)行統(tǒng)計，得到筏板混凝土總量為42 565 m3，明細(xì)表統(tǒng)計功能如圖5所示.明細(xì)表所統(tǒng)計的混凝土工程量，為施工計劃的編制、施工進(jìn)度計劃的安排提供了依據(jù).項(xiàng)目管理人員可根據(jù)每一施工段的工程量合理安排人員、機(jī)械、以及商品混凝土采購量.利用BIM模型進(jìn)行工程量統(tǒng)計，實(shí)現(xiàn)了一模多用，避免在其他算量軟件中重復(fù)建模的勞動，達(dá)到真正的提高效率.

3??? 結(jié)論

本項(xiàng)目運(yùn)用BIM技術(shù)，對大體積筏板基礎(chǔ)混凝土澆筑施工進(jìn)行方案優(yōu)化、進(jìn)度管理、工程量統(tǒng)計等應(yīng)用.項(xiàng)目施工實(shí)際效果表明：使用BIM技術(shù)進(jìn)行模擬施工，提高了施工方案論證的效率，解決了方案中存在的問題，為順利施工提供了有力的技術(shù)保障.同時，基于BIM技術(shù)的施工進(jìn)度管理為項(xiàng)目管理人員提供了更便捷的進(jìn)度控制手段.Revit軟件中的明細(xì)表功能，使工程量的計算更為精確高效.

BIM技術(shù)的應(yīng)用已成為工程項(xiàng)目建設(shè)領(lǐng)域的潮流，但不難發(fā)現(xiàn)，有不少項(xiàng)目對BIM的應(yīng)用存在先施工后BIM的情況，沒有使BIM技術(shù)真正落地實(shí)施.BIM技術(shù)在本項(xiàng)目大體積筏板混凝土澆筑施工中的成功應(yīng)用，真正做到了使用BIM指導(dǎo)施工，為類似工程的施工管理提供了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對BIM技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展起到推動作用.

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Application of BIM technology in large volume raft foundation

concrete pouring process

XIE Hong， DENG Langni*， QIN Meiling， LIU Yang， MO Zhuanheng

（School of Civil Engineering and Architecture， Guangxi University of Science and Technology，

Liuzhou 545006， China）

Abstract： The traditional construction management method displays many disadvantages as the???????? construction technology has been developing. So it is necessary to adopt appropriate technical means in construction management process to improve the efficiency. This paper studies the raft foundation???? concrete pouring construction management process of a large-scale public building project of Guigang City. Using BIM software to simulate the process， we optimize the construction plan， manage the??? progress and calculate the project quantities. The results show that BIM technology improves the??????? efficiency in the construction management， ensuring the implementation of the project. This can??????? provide practical experience for the management of mass concrete pouring construction in China.

Key words： BIM technology; large volume raft foundation; construction management; construction simulation