BIM技術(shù)在施工管理中的運(yùn)用研究
——以美瑞花園為例

田 瓊，周 基，譚顯通

(湖南科技學(xué)院，湖南永州 425199)

BIM技術(shù)用在設(shè)計(jì)過程中解決管線碰撞、精裝修各工序配合、管線綜合優(yōu)化、專業(yè)設(shè)備定制及設(shè)備間深化設(shè)計(jì)等方面較多，但真正落實(shí)到建筑項(xiàng)目上進(jìn)行施工過程中進(jìn)行質(zhì)量、進(jìn)度、成本控制的較少，本文以美瑞花園項(xiàng)目為例，根據(jù)項(xiàng)目施工現(xiàn)場提供的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，探討B(tài)IM技術(shù)在施工管理中的運(yùn)用。

1 工程概況

美瑞花園是廣東省中山市的一個(gè)商業(yè)住宅小區(qū)。總用地面積27 205.6 m2，總建筑面積58 987.50 m2，其中地下13 619.0 m2，地上45 368.6 m2，擬建7棟15層框剪結(jié)構(gòu)住宅樓，設(shè)一層地下車庫，開挖深度為 4.50 m，建筑基地面積3 672.65 m2，具體建筑信息如下表1所示。場區(qū)交通便利，大型施工設(shè)備可進(jìn)場施工，擬采用樁基礎(chǔ)施工。

表1 住宅建筑層數(shù)、高度、面積及建筑分類

該住宅小區(qū)建筑結(jié)構(gòu)形式為高層住宅采用剪力墻結(jié)構(gòu)、部分底部帶商鋪?zhàn)≌捎貌糠挚蛑Ъ袅Y(jié)構(gòu)，垃圾站、公廁、沿街商業(yè)及地下車庫采用框架結(jié)構(gòu)?；又苓叕F(xiàn)地面標(biāo)高約為2.00～2.50 m(絕對(duì)高程，下同)，地下室底板墊層底標(biāo)高為-0.70 m及-1.70 m，承臺(tái)底標(biāo)高為-1.40 m及-2.40 m。其中1～3區(qū)、5區(qū)基坑設(shè)計(jì)深度考慮至底板墊層底，故基坑開挖深度為1.70～2.70 m；4區(qū)及6區(qū)基坑設(shè)計(jì)深度考慮至承臺(tái)底，故基坑開挖深度為2.90～3.40 m。

2 BIM技術(shù)在施工前期的應(yīng)用

因該項(xiàng)目的工程量大，工期緊，且部分工序采用平行施工，施工前期的施工規(guī)劃和整體布署，對(duì)后續(xù)施工通暢性和便利性以及施工進(jìn)度、施工成本、施工質(zhì)量都有極大的影響。故該工程應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行施工前的模擬應(yīng)用，分別對(duì)施工圖紙進(jìn)行自審，根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)對(duì)施工方案進(jìn)行優(yōu)化選擇，對(duì)施工進(jìn)度進(jìn)行合理布置，對(duì)重點(diǎn)難點(diǎn)施工工序進(jìn)行動(dòng)畫模擬，提前準(zhǔn)備，為項(xiàng)目實(shí)施保質(zhì)爭優(yōu)，綠色環(huán)保施工打好基礎(chǔ)。

2.1 施工前BIM場地平面布置合理化設(shè)計(jì)

運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行施工前期準(zhǔn)備，利用BIM三維場布軟件，在施工前期就可將擬建建筑及場地基礎(chǔ)信息繪制成直觀可視的三維模型，利用軟件進(jìn)行模擬各階段的施工場地布置，合理安排臨時(shí)設(shè)施的搭建，建筑材料、機(jī)械設(shè)備的堆放保存場地及堆放位置，水網(wǎng)電網(wǎng)的布置，使場地布置合理化，減少二次搬運(yùn)概率(圖1)。

圖1 場地三維模型

2.2 施工前BIM進(jìn)度計(jì)劃優(yōu)化設(shè)計(jì)

本工程根據(jù)施工圖預(yù)算利用傳統(tǒng)的管理人員經(jīng)驗(yàn)粗略編制施工進(jìn)度計(jì)劃，然后采用BIM技術(shù)進(jìn)行計(jì)劃編制精細(xì)合理化的施工模擬。首先，利用廣聯(lián)達(dá)BIM算量；然后再進(jìn)行施工過程、施工段、施工層的劃分并且排序，并且根據(jù)施工時(shí)所需的技術(shù)間歇和組織間歇，合理安排施工流水；再以施工進(jìn)度計(jì)劃導(dǎo)入Navisworks軟件進(jìn)行全過程的模擬施工，探討施工合理性，再以此編排更科學(xué)客觀的施工進(jìn)度計(jì)劃，做好全面布署工作。

2.3 施工前BIM施工方案合理性挑選

美瑞花園工程地下一層，開挖深度為 4.50 m，根據(jù)分段分層的原則進(jìn)行開挖，土石方開挖及運(yùn)輸?shù)囊?guī)劃空間較大，第一層土方于現(xiàn)地面開挖，首先，需清理平整施工臨時(shí)道路路基，在路基上鋪設(shè)臨時(shí)道路出運(yùn)土方；其次，模擬實(shí)地環(huán)境，根據(jù)標(biāo)高控制，在地下工作面鋪設(shè)臨時(shí)道路出運(yùn)土方，經(jīng)過BIM動(dòng)畫模擬，可以優(yōu)化余土外運(yùn)工程的施工路線找到最合適的施工方案，。

3 BIM技術(shù)在施工中的應(yīng)用

3.1 質(zhì)量管控

3.1.1 全面整合各專業(yè)施工圖紙

本工程采取全新的BIM技術(shù)圖紙會(huì)審方式，通過計(jì)算機(jī)將所有專業(yè)施工圖信息集成生成一個(gè)整體三維建筑信息模型，它能涵蓋建筑整體所有各專業(yè)設(shè)計(jì)效果。運(yùn)用BIM碰撞功能，便能提前的將不同專業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)有沖突的部位全部進(jìn)行標(biāo)記，并且提醒專業(yè)人員及時(shí)進(jìn)行協(xié)調(diào)修改。如圖2所示，通過BIM軟件將各施工圖模型整合至一個(gè)建筑模型中進(jìn)行瀏覽和審閱，提前發(fā)現(xiàn)各施工圖之間的沖突，在施工之前就將沖突協(xié)調(diào)修改完善，確保施工時(shí)各專業(yè)工程互不干擾，保障施工的流暢性，從而提升生產(chǎn)效率，保障工程的施工質(zhì)量。

圖2 各專業(yè)施工圖整合三維效果

3.1.2 施工建筑材料與模型材質(zhì)關(guān)聯(lián)管控

BIM三維模型中材質(zhì)可以隨設(shè)計(jì)要求及實(shí)際施工選用材料標(biāo)注，明確設(shè)計(jì)要求中各部位所需材料品種類型和規(guī)格，標(biāo)注材質(zhì)性能和施工工藝要求，并且，利用移動(dòng)APP同步模型所有信息。以便于施工時(shí)，工程師們能實(shí)時(shí)實(shí)地地嚴(yán)格管控所用材料的規(guī)格和要求，確保工程質(zhì)量。

3.1.3 實(shí)測實(shí)量數(shù)據(jù)集成管控，保障工程質(zhì)量

實(shí)測實(shí)量是施工過程中必不可少且任務(wù)量極大的一項(xiàng)重要工作，核查施工完成后工程部位的原始尺寸是否滿足設(shè)計(jì)要求是工程質(zhì)量評(píng)判的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。而利用BIM技術(shù)的可視化模型，則可以對(duì)實(shí)測實(shí)量數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)化的管理，在實(shí)測不滿足要求的部位進(jìn)行標(biāo)記，其精細(xì)程度可以詳細(xì)至某一梁某一柱某一墻，如圖3所示。而大數(shù)據(jù)的積累總結(jié)，也是可以幫助施工單位在后續(xù)同類施工中采取針對(duì)措施改進(jìn)，以此保障工程的施工質(zhì)量。

圖3 三維模型標(biāo)記管理

3.2 安全控制

3.2.1 BIM危險(xiǎn)源標(biāo)識(shí)

本工程為商住建筑群，且各棟建筑樓層高度均超10層，高空作業(yè)多，漏天作多，地下作業(yè)也多。利用BIM技術(shù)將施工中易發(fā)生安全事故的施工工序和部位在BIM模型中進(jìn)行注明標(biāo)記，施工時(shí)著重注意該部位的施工安全管理。施工完成后，需要進(jìn)行的安全防護(hù)及隱患處理的方面也將及時(shí)安排人員進(jìn)行跟進(jìn)管理，采取有效的安全管理措施，實(shí)時(shí)杜絕安全事故的發(fā)生。

3.2.2 BIM高危性分部工程施工模擬施工

本工程為高層商住樓群體建筑，在某些施工中需注意施工安全生產(chǎn)問題，如在塔吊安裝、樓層卸料平臺(tái)安裝、基坑邊坡土方開挖、高大模板支模加固等危險(xiǎn)性較大的施工方面，利用了BIM模擬施工，集中施工人員和管理人員進(jìn)行技術(shù)交底。在本工程樁基礎(chǔ)施工前，利用BIM技術(shù)模擬施工，優(yōu)選出最優(yōu)打樁順序與施工區(qū)域劃分。在基坑北側(cè)靠公園段采用混凝土支護(hù)樁支護(hù)，其施工也具有一定危險(xiǎn)性且工序復(fù)雜，施工質(zhì)量直接影響整個(gè)工程的質(zhì)量，故也使用模擬施工對(duì)工人進(jìn)行施工工藝要點(diǎn)交底。

3.3 進(jìn)度控制

進(jìn)度管理一直是工程管理人員的工作重點(diǎn)，管理人員在施工過程中需要對(duì)照施工進(jìn)度計(jì)劃對(duì)工程進(jìn)度進(jìn)行實(shí)時(shí)對(duì)比分析，從而進(jìn)一步對(duì)施工進(jìn)度進(jìn)行管理控制。傳統(tǒng)管理模式一般利用橫道圖對(duì)比法進(jìn)行計(jì)劃與實(shí)施對(duì)比，前后工序進(jìn)度的關(guān)聯(lián)性進(jìn)度控制更多依賴管理人員的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)工程整體計(jì)劃缺乏一個(gè)系統(tǒng)的管理工具。利用BIM建筑信息模型的實(shí)時(shí)性與系統(tǒng)性特點(diǎn)，管理者可以更便捷地了解工程各部位的施工進(jìn)度及實(shí)施情況，并根據(jù)實(shí)際情況對(duì)其做出調(diào)整與管控。

3.4 成本控制

3.4.1 精準(zhǔn)備料

精準(zhǔn)備料是工程項(xiàng)目有效控制成本的一大施工管理目標(biāo)，為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，本工程在各施工階段，利用BIM算量軟件與模擬施工軟件計(jì)算出所需材料、人工，以及為了滿足施工條件所需要投入的人工和材料，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際場地儲(chǔ)存條件，選擇最優(yōu)備料數(shù)量，然后便傳達(dá)至物資管理部門精確備置本階段施工材料。從而避免備料不足時(shí)的影響工期現(xiàn)象，或備料過多超出施工場地儲(chǔ)存容量導(dǎo)致物料損毀或質(zhì)量出現(xiàn)問題而產(chǎn)生浪費(fèi)現(xiàn)象發(fā)生，有效控制了成本。

3.4.2 減少返工整改

返工整改不僅誤工誤時(shí)，甚至還會(huì)帶來較大的經(jīng)濟(jì)損失，故需最大限度減少此類現(xiàn)象出現(xiàn)。利用BIM技術(shù)進(jìn)行施工圖整合、對(duì)關(guān)鍵工序和復(fù)雜工序技術(shù)人員與施工人員進(jìn)行三維動(dòng)畫模擬施工技術(shù)交底等等均能有效降低返工整改現(xiàn)象的發(fā)生概率。減少返工整改，從成本角度來說也是避免了不必要的額外工程支出，也是節(jié)約了工程施工成本。

3.4.3 提前識(shí)別，減少工程額外成本

在本工程基坑支護(hù)施工過程中，因南側(cè)基坑邊實(shí)際場地標(biāo)高與設(shè)計(jì)文件略有不符，導(dǎo)致距離基坑外城市道路也小于基坑支護(hù)設(shè)計(jì)所示，故實(shí)際施工無法采用其放坡方案進(jìn)行放坡開挖、噴錨支護(hù)。在工程測量人員給出現(xiàn)場實(shí)際測量數(shù)據(jù)后，導(dǎo)入其三維建筑模型計(jì)算，結(jié)果表明無法按照設(shè)計(jì)放坡坡度要求進(jìn)行放坡，故迅速聯(lián)系建設(shè)單位與設(shè)計(jì)單位商討，南側(cè)靠近“科技東路”段改用12 m“拉森”鋼板樁支護(hù)，建設(shè)單位承諾給予簽證，這也避免了后續(xù)的諸多麻煩，節(jié)約了額外成本。

4 結(jié)束語

BIM技術(shù)在項(xiàng)目管理上的應(yīng)用，使得工程項(xiàng)目在各項(xiàng)管理上快速、準(zhǔn)確獲取工程管理所需的各種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和信息，對(duì)管理者的決策給予了巨大的幫助。BIM技術(shù)的虛擬三維模型和3D、4D關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫為項(xiàng)目工程進(jìn)度保證，工程成本、安全、質(zhì)量控制，解決工程難點(diǎn)問題等提供了幫助。項(xiàng)目各方管理上的協(xié)同、配合、共享、合作效率也進(jìn)一步提高。利用BIM技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云技術(shù)的結(jié)合擁有與項(xiàng)目部的對(duì)稱的信息，可以及時(shí)、準(zhǔn)確下達(dá)指令，減少了溝通的時(shí)間成本，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目精細(xì)化管理，成就了建設(shè)方與施工方的雙贏。該項(xiàng)目首次利用BIM技術(shù)進(jìn)行虛擬建造提升項(xiàng)目精細(xì)化管理水平，得到了同行和業(yè)界的高度贊賞，也取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。