基于BIM的某廠房工程的施工優(yōu)化管理探究

宋偉香

摘要：結(jié)合某發(fā)電廠廠房工程實際，借助BIM技術(shù)的特點，完成該工程的數(shù)據(jù)化虛擬建造，可為保證施工難點的施工質(zhì)量、進度控制、安全管理和信息溝通等施工優(yōu)化管理提供參考.

關(guān)鍵詞：BIM;施工優(yōu)化管理;數(shù)字化虛擬建造

中圖分類號：TU71? 文獻標識碼：A? 文章編號：1673-260X（2019）06-0094-03

與民用建筑相比，工業(yè)廠房表現(xiàn)為高凈空，大跨度，大量負荷、巨大荷載的結(jié)構(gòu)形式和受力特征，這些特點決定了廠房建設(shè)必然具有一定的難度.廠房結(jié)構(gòu)各類構(gòu)件內(nèi)力大，截面尺寸大;承受吊車荷載、動力設(shè)備載荷等外力的作用，動荷載影響顯著，對于承重柱、地基與基礎(chǔ)的要求較高;由于工藝用途各異，區(qū)間跨的設(shè)計高度不一，內(nèi)部結(jié)構(gòu)要求不同，增加了施工及協(xié)調(diào)難度;預埋嵌入件的數(shù)量多，預留孔洞數(shù)也不少，施工精度要求高.因此，廠房的建設(shè)施工管理是對施工承建綜合技能和管理能力的挑戰(zhàn).

BIM技術(shù)是一種基于數(shù)據(jù)的工具，可通過參數(shù)化模型集成項目的各種相關(guān)信息，實現(xiàn)工程師和技術(shù)人員對各種項目信息的可視化，共享和傳輸.在此基礎(chǔ)上，可以做出正確的理解和有效的響應，可以用于工程施工管理，提高協(xié)同管理的效率、保證工程質(zhì)量、降低節(jié)約成本和縮短合理工期等方面發(fā)揮重要作用[1-3].近年來，BIM技術(shù)越來越廣泛的被建筑從業(yè)人員重視并運用到實際工程中.在此基礎(chǔ)上，本文試圖探討B(tài)IM技術(shù)在某發(fā)電廠項目施工優(yōu)化管理中的應用.

1 工程概況

某發(fā)電廠廠房工程包含汽機間和配套間，其中汽機間進深24m，配套間進深11m，總深度為36.7m，開間為7×8m=56m，設(shè)置兩臺汽輪發(fā)電機組.汽輪機房采用單層排架結(jié)構(gòu)，屋面采用鋼桁架結(jié)構(gòu);配套間為4層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu).房間總建筑面積為5215.8m2.室內(nèi)設(shè)計標高±0.000m，室內(nèi)外高差為300mm.

該項目位于福建省莆田市.基礎(chǔ)形式為預應力高強混凝土（PHC）管樁，采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土柱和加氣混凝土砌塊圍護墻體.該發(fā)電廠工程設(shè)計0m層布置設(shè)備基礎(chǔ)，A軸外設(shè)置兩臺變壓器.結(jié)構(gòu)梁、柱、板、墻壁均設(shè)置有大量嵌入預埋件及預留孔洞.

本發(fā)電廠廠房工程的施工難點在兩個汽機島的建造.存在大量預埋件，鋼筋用量極大;運行平臺厚達1.65m（采用縱向兩根梁、橫向三根梁疊合而成，整體按梁式配筋），其模板支撐體高達9m（屬超高超重）;結(jié)構(gòu)各部件形狀各異標高不齊，預埋件、預留孔精度要求高，且關(guān)鍵部件要求一次成型，不能設(shè)置施工縫，施工難度大;又由于要求工期極短，又兼設(shè)計圖紙?zhí)峤粶螅M一步加大了施工難度，這些諸多因素導致存在安全隱患.

本文基于傳統(tǒng)的施工管理，試圖利用BIM技術(shù)創(chuàng)建其數(shù)字模型，并將該模型與工程的相關(guān)信息、資源計劃、施工方案、質(zhì)量計劃、安全管理計劃等結(jié)合起來，進行模擬動態(tài)施工的優(yōu)化管理，以便在實際施工前就能預先了解質(zhì)量、安全管理的難點，采取有針對性的優(yōu)化方案和管理措施，預防和消除潛在的安全隱患.

2 基于BIM技術(shù)的優(yōu)化管理

2.1 基于BIM的信息管理

利用BIM技術(shù)，可以優(yōu)化該工程的信息管理工作.該廠房工程施工工藝復雜，設(shè)計文件煩瑣，細部構(gòu)造及精細度要求高，傳統(tǒng)紙質(zhì)文檔的傳遞方式和協(xié)調(diào)會溝通等信息交流手段，勢必會造成信息溝通的延遲，導致信息溝通成本的增加，從而降低該工程的建造效率.因為項目部的臨時性和管理工作的一次性，為更好發(fā)揮專業(yè)管理優(yōu)勢，該工程的信息管理組織采用矩陣式項目管理組織形式;建立該廠房工程的項目局域網(wǎng)，實現(xiàn)項目數(shù)據(jù)共享，方便信息的查詢、檢索和傳遞;基于計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)，借助BIM技術(shù)，創(chuàng)建工程的監(jiān)控和管理系統(tǒng);使用相關(guān)管理軟件設(shè)置網(wǎng)絡攝像機，可以實時對施工現(xiàn)場進行監(jiān)控和管理[2-3].

2.2 基于BIM的參數(shù)化建模

施工承建方可以使用BIM技術(shù)的Revit軟件進行廠房項目的數(shù)據(jù)模型構(gòu)建.該工程的信息模型可以提供關(guān)聯(lián)梁、板、柱等構(gòu)件的其他信息，包括模型展示、現(xiàn)場圖片及視頻跟蹤;使用BIM建模核心軟件建立該工業(yè)工程的各種參數(shù)化模型后，可以使用廣聯(lián)達建模軟件，計量計價軟件等.將它們集成為基于參數(shù)化模型、進度、成本、資源、安全等的綜合信息模型平臺[4-5]，集成該廠房工程從設(shè)計圖紙到運營維護期的信息，這確保了項目施工期間的信息可以有效地組織和使用，非專業(yè)人員可以自由地瀏覽他們想要看到的信息和效果.

該綜合信息管理平臺的利用，可以使該工程設(shè)計階段和施工階段的信息共享和協(xié)同管理，使設(shè)計方案和施工方案的優(yōu)化更加便捷.對施工方而言，既可獲得該工程設(shè)計文件的相關(guān)數(shù)據(jù)和信息，可以為該工程施工階段的質(zhì)量、安全、成本、進度等目標管理提供支撐;還可以減輕及避免信息傳送中的遺失丟失，減少信息查詢及恢復信息的勞動力付出.

2.3 基于BIM的施工現(xiàn)場布置

采用BIM技術(shù)，可以優(yōu)化傳統(tǒng)的施工場地布局，可以呈現(xiàn)施工現(xiàn)場的三維布局，效果逼真.針對該廠房工程特點，依據(jù)提高施工場地的利用率、盡可能減少臨時設(shè)施建設(shè)投資、最大限度減少場內(nèi)二次搬運的原則[3-5]，基于BIM技術(shù)的參數(shù)化模型構(gòu)件數(shù)據(jù)，可以實行定性分析、定量計算和確定施工現(xiàn)場布局方案.結(jié)合施工現(xiàn)場布局方案，采用廣聯(lián)達的BIM施工現(xiàn)場布置軟件，完成廠房工程施工現(xiàn)場的三維布置圖，從而使施工現(xiàn)場資源及臨時設(shè)施等要素布置一目了然.

2.4 基于BIM的進度控制

利用BIM技術(shù)，可優(yōu)化該工程的進度控制工作.工程的進度計劃是工程進度控制和實現(xiàn)工期目標的主要依據(jù)，是工程實施過程中各分部分項工程在實施時間和資源配置方面的事先安排.可利用夢龍軟件或Project軟件編制該廠房工程的施工進度安排計劃，還可根據(jù)該工程的實際進展，在傳統(tǒng)的進度控制方法的基礎(chǔ)上，利用BIM技術(shù)的可視化動態(tài)仿真和分析，精細控制項目整個施工過程中的施工進度[4-6]，并相應地進行事中控制和施工程序的優(yōu)化.同時可做好施工過程中各方面現(xiàn)場協(xié)調(diào)工作.

2.4.1 進度跟蹤檢查

（1）進度信息更新.利用BIM技術(shù)可實現(xiàn)該廠房工程的進度數(shù)據(jù)信息收集及更新.項目的進度計劃管理人員可以在便攜式設(shè)備上運行使用BIM計劃管理功能模塊，及時更新項目的形象進度、實際消耗的資源量、實際完成時間和實際持續(xù)時間[6-7].還可以刪除或添加作業(yè)，調(diào)整作業(yè)間的邏輯關(guān)系及優(yōu)化工作結(jié)構(gòu).工程進度管理人員可通過應用查看BIM移動端、實地考察施工現(xiàn)場、調(diào)看現(xiàn)場監(jiān)控等手段，結(jié)合項目實際數(shù)據(jù)的分析，收集進度數(shù)據(jù)，驗證后上傳到BIM系統(tǒng).既可以供進度信息使用和參考，又可以實時更新.

（2）現(xiàn)場自動監(jiān)控.利用BIM技術(shù)可實現(xiàn)該廠房工程的實際進度數(shù)據(jù)監(jiān)控.該項目施工現(xiàn)場實際進度的監(jiān)控主要是通過三維激光掃描設(shè)備和視頻監(jiān)控進行，可使進度管理人員不在現(xiàn)場也能實時掌握實際進度.現(xiàn)場測量定位或GPS定位設(shè)備可用于確定項目的特定方位角坐標，并且可確定在施工現(xiàn)場設(shè)置的監(jiān)控設(shè)備的控制節(jié)點的坐標和方向.在控制點設(shè)置三維激光掃描，視頻監(jiān)控等設(shè)備，實現(xiàn)對施工過程全過程的監(jiān)控.實時上傳這些圖片或視頻數(shù)據(jù)的監(jiān)控數(shù)據(jù)、三維激光掃描數(shù)據(jù)和人工表單格式數(shù)據(jù)，與項目的BIM計劃進度模型進行比較分析，以判斷并準確控制項目的實際施工進度.還可及時采取措施進行進度的調(diào)整與更新[6-8].

2.4.2 進度對比分析及調(diào)整

基于BIM技術(shù)，可以綜合利用項目的進度橫道圖，進度曲線和BIM 4D模型，來比較和調(diào)整項目的進度，并優(yōu)化施工工期[7-8].根據(jù)工程實際進度情況，可以比較和分析項目分解WBS節(jié)點在任何時間段的動態(tài)計算、計劃進度信息、計劃工程量和實際工作量.它可以幫助施工人員實時控制進度信息，及時做好工程材料的采購，操作人員的部署，以及大型機械的進出場.還可以組合資源，權(quán)衡成本或調(diào)整關(guān)鍵工作的持續(xù)時間，或更改不同作業(yè)之間的邏輯關(guān)系，合理進行工期優(yōu)化.

2.5 基于BIM的質(zhì)量控制

利用BIM技術(shù)可實現(xiàn)該廠房工程的質(zhì)量控制.該廠房工程可利用BIM5D軟件進行其質(zhì)量跟蹤管理.對廠房的每一個構(gòu)件的二維碼進行掃描和拍照，可進行問題跟蹤;將照片與模型聯(lián)動，可增加信息量;集成手機移動端、云端、BIM桌面端的信息，可解決共享及協(xié)同管理問題;質(zhì)量安全例會應用BIM桌面直觀展現(xiàn)問題，可實現(xiàn)利用數(shù)據(jù)輔助會議決策[8].

2.6 基于BIM的動態(tài)施工模擬

利用BIM技術(shù)可實現(xiàn)該廠房工程的動態(tài)施工模擬.使用BIM5D技術(shù)可將該廠房工程施工階段的數(shù)據(jù)、圖紙、建筑實體模型、場地臨時設(shè)施、進度計劃等進行集成，對該廠房工程進行施工模擬.在集成了土建、結(jié)構(gòu)、安裝、進度計劃、場地布置等 BIM模型之后，切換到時間視圖，導入工程計劃，計劃關(guān)聯(lián)模型，選擇工程日期范圍，選擇查看數(shù)據(jù)，開始模擬，從而可以實現(xiàn)基于BIM5D平臺的該廠房工程的動態(tài)施工模擬[7-11].該動態(tài)施工模擬可以將抽象的設(shè)計文件及圖紙具像化，以視頻動畫形式向參與者展示該工程的施工建造過程.利用該施工動態(tài)模擬還可以事先查找發(fā)現(xiàn)施工中可能存在的碰撞等需要完善的問題，為設(shè)計變更和優(yōu)化施工方案提供參考.

2.7 基于BIM的安全隱患檢查

利用BIM技術(shù)可實現(xiàn)該廠房工程的安全隱患檢查.首先，對工程施工工作進行分解，組織技術(shù)人員及專家對該廠房工程施工前和施工過程中潛在的風險及危險源進行分析、判斷和辨識，使參與人員對該廠房工程施工各個流程及環(huán)節(jié)都有深入的認識，并使許多潛在的風險因素都能顯現(xiàn)出來;其次，結(jié)合施工關(guān)鍵過程關(guān)鍵環(huán)節(jié)的施工模擬，將專業(yè)、系統(tǒng)、全面的危險源信息與BIM平臺的參數(shù)化模擬、可視化及信息共享的優(yōu)勢相結(jié)合，創(chuàng)建該發(fā)電廠廠房工程的BIM安全檢查模型，以便事先發(fā)現(xiàn)該廠房可能存在的預埋件與預留孔洞的碰撞問題及安全隱患.該檢測方法用于實現(xiàn)危險源信息、風險預防措施和BIM系統(tǒng)接口的連接，進一步優(yōu)化質(zhì)量控制點的施工方案和施工過程;同時，通過項目分解，可明確每個施工環(huán)節(jié)的安全責任歸屬，從操作者的根本上降低風險的發(fā)生，可以避免安全隱患和質(zhì)量問題，還可有助于項目經(jīng)理的資源控制、項目進度和成本控制.

2.8 基于BIM的安全教育

利用BIM技術(shù)可實現(xiàn)該廠房工程的安全教育.在該發(fā)電廠廠房工程施工以前，經(jīng)過施工環(huán)節(jié)危險源識別和動態(tài)施工模擬，結(jié)合BIM技術(shù)的安全檢查，它可以直觀、具體地呈現(xiàn)工程施工階段的安全狀態(tài)，并對上述易發(fā)生質(zhì)量和安全事故的部件進行動態(tài)3D漫游，隨著動態(tài)漫游動畫中人體模型的行走，通過查看要構(gòu)建的元素以及虛擬環(huán)境中的相應設(shè)備操作，能預先發(fā)現(xiàn)廠房梁板柱等構(gòu)件中的預埋嵌入件及預留孔洞[7-11].安全培訓人員可結(jié)合畫面，向施工作業(yè)人員形象地介紹該處可能存在的安全隱患及施工重點難點，并做好安全交底.該仿真場景能使工人更好地一目了然識別安全隱患的類型、尺寸、位置、危險后果[7-11]，自覺主動增強安全意識并采取控制措施.應用BIM技術(shù)進行該工程的數(shù)字化安全培訓和教育，能提高安全培訓的畫面感和現(xiàn)場感，深化對項目現(xiàn)場操作的理解，使他們能夠快速了解如何在短時間內(nèi)進行安全操作.從而可以更加到位、更加深入地達成安全教育的目的，大幅度提高安全管理的質(zhì)量及效率.它還可以使安全教育可持續(xù)發(fā)展，從而節(jié)省安全教育投入.

3 結(jié)論

本發(fā)電廠廠房工程施工可借用BIM技術(shù)的可視化管理優(yōu)勢，在編制了施工方案、質(zhì)量計劃、資源需求計劃、文明施工及綠色營建計劃的基礎(chǔ)上，結(jié)合CAD軟件的基本設(shè)計，使用BIM施工現(xiàn)場布置軟件，繪制施工現(xiàn)場的三維布局效果圖;可以使用Project軟件、夢龍進度計劃軟件編制進度計劃.并進行相應資源安排;可使用晨曦計量計價軟件并結(jié)合計價規(guī)范與當?shù)氐膬r格指數(shù)進行工程造價計算，可使用Revit和Fuzor軟件完成項目數(shù)據(jù)化模型建造和漫游動畫，進行安全隱患檢查和安全教育，并據(jù)此優(yōu)化完善各類設(shè)計及施工計劃中的需要改進之處，防患于未然，有助于理順施工各環(huán)節(jié)，減少傳統(tǒng)施工中的被動和茫然，減免復雜工藝施工中的差錯和返工，降低成本，保證工期，并保障質(zhì)量和安全.

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