BIM 技術(shù)在腳手架算量中的應(yīng)用

時(shí)聚臨，徐賓賓，梁鑫，王澤勛

SHI Ju-lin, XU Bin-bin, LIANG Xin, WANG Ze-xun

（中交第一航務(wù)工程局有限公司）

1 引言

深中通道項(xiàng)目屬于國(guó)內(nèi)目前最大型的水工項(xiàng)目之一，施工成本之高不言而喻，如果能夠切實(shí)將BIM 應(yīng)用到現(xiàn)場(chǎng)，可為項(xiàng)目節(jié)約一筆不小的成本。目前的主要施工項(xiàng)目之一：止推段澆筑在搭設(shè)模板過(guò)程中需要用到大量的腳手架，在開(kāi)工前現(xiàn)場(chǎng)很難準(zhǔn)確計(jì)算出腳手架橫桿、立桿以及斜撐的具體用量。故只能粗略計(jì)算并結(jié)合以往施工經(jīng)驗(yàn)確定所需腳手架數(shù)量，導(dǎo)致購(gòu)買(mǎi)量偏大，施工成本增加。如果通過(guò)運(yùn)用BIM 手段精準(zhǔn)計(jì)算腳手架數(shù)量，并結(jié)合施工進(jìn)度計(jì)劃周轉(zhuǎn)材料利用將為項(xiàng)目節(jié)省一筆不必要的開(kāi)支，達(dá)到節(jié)約成本的實(shí)際效果。

2 工程概況

深中通道地處珠江口核心區(qū)域，是集“隧、島、橋、水下互通”四位一體的世界級(jí)跨海通道集群工程，北距虎門(mén)大橋30km，南距港珠澳大橋38km。工程采用東隧西橋方案，起自廣深沿江高速機(jī)場(chǎng)互通，向西跨越珠江口，全長(zhǎng)約24km，雙向八車道，以約7km 的特長(zhǎng)海底隧道穿越機(jī)場(chǎng)支航道及礬石水道，經(jīng)中灘西人工島橋隧轉(zhuǎn)換后，再以特大跨徑橋梁方式跨越伶仃西航道及橫門(mén)東水道，最后登陸于中山市馬鞍島，與中開(kāi)高速、東部外環(huán)高速對(duì)接。其中止推段與沉管E1 管節(jié)對(duì)接為項(xiàng)目重大施工節(jié)點(diǎn)之一，止推段的整體施工難度及成本管控也就尤為重要。

3 模板腳手架算量問(wèn)題

目前，施工所需腳手架量通常都是由技術(shù)部門(mén)通過(guò)手算進(jìn)行，大多情況下是計(jì)算某個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單元腳手架料量，然后推算出整體腳手架料量或通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。計(jì)算過(guò)程較為繁瑣，且通過(guò)CAD 繪圖計(jì)算考慮不夠全面，為保證購(gòu)置量足夠，計(jì)算量往往與實(shí)際用量偏差較大，造成資源的浪費(fèi)，成本的增加。市面上的腳手架建模軟件多為針對(duì)建筑方向，止推段腳手架單元種類較多，且排布規(guī)則與普通腳手架不同，故采用自建腳手架單元并手動(dòng)布置的方法 建模。

4 基于BIM 技術(shù)的腳手架設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)

4.1 三維可視化

三維可視化是BIM 技術(shù)最重要的特點(diǎn)之一，即“所見(jiàn)所得”的形式，將以往線條式的二維圖形轉(zhuǎn)化為三維的立體實(shí)物，對(duì)建筑業(yè)的發(fā)展有著非常深遠(yuǎn)的意義。

運(yùn)用BIM 技術(shù)，對(duì)腳手架進(jìn)行三維可視化設(shè)計(jì)，擺脫了以往施工人員單純依靠AutoCAD 對(duì)構(gòu)件進(jìn)行二維設(shè)計(jì)的局面，高效、準(zhǔn)確地對(duì)構(gòu)件進(jìn)行三維設(shè)計(jì)，并且通過(guò)輸出三維設(shè)計(jì)圖，更形象更直觀地展現(xiàn)出整體布置方式。

4.2 構(gòu)件屬性

運(yùn)用BIM 技術(shù)進(jìn)行腳手架三維設(shè)計(jì)時(shí)，可以對(duì)構(gòu)件的屬性進(jìn)行定義，如腳手架橫立桿長(zhǎng)度、間距等．通過(guò)屬性定義，可以精準(zhǔn)且快捷的對(duì)腳手架進(jìn)行布置，保證算量精確的同時(shí)提高工作 效率。

4.3 材料用量統(tǒng)計(jì)

腳手架體系三維設(shè)計(jì)完畢，可以統(tǒng)計(jì)整個(gè)模型中各材料的用量，如各種橫桿、立桿根數(shù)，底座個(gè)數(shù)等。材料用量的統(tǒng)計(jì)，有利于準(zhǔn)確控制前期購(gòu)置腳手架數(shù)量，避免資源浪費(fèi)以及現(xiàn)場(chǎng)對(duì)材料和資源進(jìn)行統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)腳手架工程的精細(xì)化管理。

5 止推段、扶壁腳手架及工作架算量

5.1 止推段CW1-1 腳手架建模算量

為證明方法可用性，首先手動(dòng)計(jì)算CW1-1 腳手架料量，CW1-1 腳手架布置較為規(guī)則且用量較少，可保證手動(dòng)計(jì)算偏差在可控范圍內(nèi)。手動(dòng)計(jì)算完成后采用軟件繪制CW1-1 腳手架，由于現(xiàn)場(chǎng)腳手架橫桿立桿及斜撐種類較多，故需要分別建族，包括0.9m 橫桿、1.2m 橫桿、1.2m×1m 斜撐、0.9m×1m 斜撐、1.5m立桿、1m 立桿及2m 立桿，標(biāo)準(zhǔn)模型繪制完成后按照CAD 圖紙對(duì)CW1-1 進(jìn)行布置（見(jiàn)圖1），第一次布置后1.2m 橫桿、1.2m×1m 斜撐以及1M 立桿根數(shù)與估算差距較大（見(jiàn)表1），最大差值達(dá)到23%。

經(jīng)過(guò)與現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員重新核對(duì)圖紙，對(duì)CW1-1 按照現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況重新布置（見(jiàn)圖2），并重新計(jì)算根數(shù)，經(jīng)計(jì)算，最大差值可控制在7%以內(nèi)（見(jiàn)表2）。

5.2 止推段CW1 及CW4 整體腳手架建模算量

圖1 CW1-1 腳手架建模

表1 CW1-1 腳手架軟件算量與現(xiàn)場(chǎng)估算比對(duì)

圖2 CW1-1 腳手架二次建模

表2 CW1-1 腳手架二次建模后數(shù)量比對(duì)

在驗(yàn)證方法可用性后，對(duì)CW1 和CW4 整體進(jìn)行了腳手架布置（見(jiàn)圖3、圖4），經(jīng)計(jì)算，CW4 整體腳手架用量（見(jiàn)表3）大于CW1 整體腳手架用量（見(jiàn)表4），故現(xiàn)場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)腳手架應(yīng)按照CW4所需用量購(gòu)買(mǎi)，避免二次購(gòu)買(mǎi)影響施工進(jìn)度。由于算量為設(shè)計(jì)數(shù)值，考慮到現(xiàn)場(chǎng)損耗量，應(yīng)在此基礎(chǔ)上乘以損耗系數(shù)（例如：現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際統(tǒng)計(jì)出的CW1-1 腳手架用量除以軟件計(jì)算的CW1-1 腳手架數(shù)量），就是現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)該購(gòu)買(mǎi)的腳手架 數(shù)量。

圖3 CW4 腳手架建模

表4 CW1 腳手架算量統(tǒng)計(jì)

5.3 扶壁及CW1 整體工作架建模算量

對(duì)扶壁及CW1 整體工作架進(jìn)行建模（見(jiàn)圖5、圖6），并計(jì)算（見(jiàn)表5、表6）。經(jīng)核對(duì)，在現(xiàn)階段施工整體腳手架搭設(shè)完畢后，庫(kù)存腳手架尚有剩余，將庫(kù)存多余腳手架代替工作架使用，可減少工作架購(gòu)買(mǎi)量及租賃量，在滿足施工要求的同時(shí)降低了場(chǎng)地內(nèi)材料的積壓，提升材料及資金周轉(zhuǎn)率。

6 效益分析

6.1 人力資源效益

傳統(tǒng)的腳手架設(shè)計(jì)與布置需要投入技術(shù)人員大量的精力與時(shí)間，使用BIM軟件建立多種腳手架單元模型后可快速完成整體腳手架的布置。CAD 二維布置存在局限性，建立三維模型可在多角度查看布局合理性，在保證計(jì)算量準(zhǔn)確的前提下提高了設(shè)計(jì)效率，解放了人力 資源。

6.2 經(jīng)濟(jì)效益

①利用軟件完成的腳手架設(shè)計(jì)精度高、準(zhǔn)確性好，較符合現(xiàn)場(chǎng)情況，較以往手工設(shè)計(jì)降低了錯(cuò)誤率，提高了材料的使用效率。

②分區(qū)域計(jì)算腳手架需求量，結(jié)合施工進(jìn)度計(jì)劃，按實(shí)際需要進(jìn)退場(chǎng)各類周轉(zhuǎn)材料，提高了周轉(zhuǎn)材料利 用率。

圖5 扶壁工作架建模

圖6 CW1 工作架建模

表5 扶壁工作架算量統(tǒng)計(jì)

表6 CW1 工作架算量統(tǒng)計(jì)