基于BIM的園林工程施工技術(shù)應(yīng)用研究

陳學(xué)芬

(雨發(fā)建設(shè)有限公司，江蘇 南京 211800)

1 引言

近年來，伴隨著城市化加速推進，我國各級政府不斷提升城市基礎(chǔ)建設(shè)力度及人居環(huán)境的品質(zhì)，打造公園城市，其中園林工程占據(jù)重要引導(dǎo)作用，市政園林市場發(fā)展迅速并且壯大，中國于2013年前后開始引進BIM技術(shù)，住建部和各地政府都先后出臺了試點政策，然后BIM技術(shù)在建筑等工程領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展迅猛，園林景觀行業(yè)也對BIM技術(shù)進行了相關(guān)的探索和應(yīng)用，主要用于設(shè)計展示、工程量統(tǒng)計及成本預(yù)算，在前期設(shè)計實現(xiàn)資源、理念以及元素的統(tǒng)籌，獲取足夠的數(shù)據(jù)信息并反饋給園林設(shè)計人員，通過較為完整的軟件整合，建造三維虛擬模型，對植物景觀配置及河流水系進行模擬，還能對其土壤、光照等因素實現(xiàn)智能化分析，也可以將枯燥的二維圖紙轉(zhuǎn)化為直觀的三維，方便查找設(shè)計缺陷，及時完善和改進，在園林工程建設(shè)過程中進行形象的技術(shù)交底，并在后期運營養(yǎng)護中發(fā)揮巨大作用，但在實際運用中，與建筑領(lǐng)域等其他行業(yè)相比，由于建設(shè)單位，施工單位等需求不足，在前期規(guī)劃設(shè)計中缺乏分析與評價以及技術(shù)難度等因素的限制，導(dǎo)致BIM技術(shù)在園林工程發(fā)展相對遲緩，有的園林工程為了BIM而BIM，沒有充分發(fā)揮BIM技術(shù)在園林工程中的作用[1]。

2 國內(nèi)外現(xiàn)有BIM技術(shù)現(xiàn)狀及分析

2.1 BIM概述

BIM(Building Information Modeling，建筑信息模型)即通過數(shù)字化手段，利用計算機中建模軟件建立虛擬的三維建筑模型場景，建筑場景中既包含不同幾何模塊描述的視覺信息，如尺寸、材質(zhì)等，也包含大量場景屬性參數(shù)，如地理位置、太陽光照、材料采購及質(zhì)量信息、工程成本造價及施工進度信息等[2]。

BIM技術(shù)是建筑行業(yè)中最為常見的可視化與協(xié)調(diào)的工具，它不是一個軟件工具所能實現(xiàn)的，也不僅僅是構(gòu)建一個數(shù)字化的三維模型，而是基于三維模型，對其視覺信息及屬性參數(shù)等數(shù)據(jù)整合分析及分配處理管理應(yīng)用，用于支持在建設(shè)生命周期及后期維護提供數(shù)據(jù)共享，可以避免施工中出現(xiàn)的錯誤和遺漏問題，對于提高施工建設(shè)效率并在施工進度、投資及成本控制、安全質(zhì)量管理等方面起到了重要作用。伴隨著建設(shè)領(lǐng)域信息模型平臺應(yīng)用研究及智慧城市應(yīng)用，BIM技術(shù)在建筑領(lǐng)域已經(jīng)成為一個有價值的工具。在BIM信息化處理集成應(yīng)用方面，比如文件處理集成，利用相關(guān)迭代數(shù)據(jù)接口進行信息交換，并通過終端數(shù)據(jù)庫集成處理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)云共享等。

2.2 BIM技術(shù)在建筑行業(yè)項目管理中的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.2.1 生命期信息集成與施工

可以對施工過程的信息模型進行創(chuàng)新應(yīng)用，指出BIM的施工信息模型能夠?qū)崿F(xiàn)施工過程中不同專業(yè)和各個參與單位共享協(xié)作。通過基于BIM與IDM的協(xié)同設(shè)計共享與提取信息化模型，建立針對參照鏈接模型的交換視圖標準，繪制建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備專業(yè)的協(xié)同設(shè)計流程圖，為BIM技術(shù)應(yīng)用于建設(shè)領(lǐng)域不同專業(yè)協(xié)同及基于BIM的軟件開發(fā)提供參考[3]。

2.2.2 信息共享與交互

在不同參與方之間進行有效流轉(zhuǎn)后，實現(xiàn)建設(shè)項目的有效監(jiān)控就成為建設(shè)項目成功的關(guān)鍵。施工階段作為建設(shè)項目生命期的重要階段，信息獲取的自動性、動態(tài)性、完整性可以使管理人員能夠快速地獲取項目狀態(tài)并做出科學(xué)決策，實現(xiàn)不同參與方之間的信息交流?，F(xiàn)有的施工信息采集主要依賴手工方式獲取，耗時費力且容易產(chǎn)生錯誤。因此將進度信息與BIM模型結(jié)合可有效實現(xiàn)施工進度的自動監(jiān)測，提供實時準確的施工信息，從而及時發(fā)現(xiàn)和處理施工問題。通過產(chǎn)品、組織、流程數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)建了模型，并對施工階段質(zhì)量控制的4D-BIM應(yīng)用進行了驗證，并可將BIM應(yīng)用于實時施工過程動態(tài)監(jiān)測[4]。

2.2.3 建筑領(lǐng)域合規(guī)性檢查

可以通過建立建筑安全體系，并基于職業(yè)健康安全規(guī)則進行場景安全系數(shù)建模，實現(xiàn)了項目在BIM中進行職業(yè)健康安全規(guī)則的檢查，并給出專家推薦的具體解決方案。為支持實時建筑檢測，還可以利用相關(guān)技術(shù)構(gòu)建了基于傳感器的建筑實時監(jiān)控框架。將紅外線傳感技術(shù)應(yīng)用到工程質(zhì)量管理模型中，通過實時監(jiān)測實現(xiàn)模型屬性信息跟蹤實際施工進度、安全質(zhì)量等信息對比協(xié)同。

3 園林工程施工過程現(xiàn)狀及問題

3.1 按圖施工后景觀達不到預(yù)期效果

盡管園林施工過程中，嚴格按圖紙進行施工，但在施工過程中不能及時比對施工實際與成景效果的要求，成景完全依賴于施工經(jīng)驗及運氣，尤其是園林植物配置完工后即使達不到成景效果也難以補救，或補救需要花費更高的成本，園林工程與其他工程不同，栽植的每一種植物形態(tài)都不一樣，栽植后所形成的景觀效果都不一樣，而且植物是有生命特征的，植物所表現(xiàn)出來的景觀效果不僅跟自身因素有關(guān)，也會因其生存環(huán)境或氣候條件或者移栽季節(jié)，栽植方向等各種因素的影響，所以很難像建筑施工那樣，完全呈現(xiàn)出設(shè)計效果，而且園林施工完成后，還要一直養(yǎng)護[5]。

3.2 施工過程影響因素眾多，難以實現(xiàn)標準化

3.2.1 對種植土壤理化性狀不重視

不同項目、不同地點的園林工程面臨著不同的pH值、有機質(zhì)含量、養(yǎng)分指標、容重參數(shù)粒徑大小等理化性狀參數(shù)，在缺少信息系統(tǒng)平臺支撐的條件下，綠化施工人員難以對土壤理化性質(zhì)進行針對性的科學(xué)合理的分析及相關(guān)改良工作，同時對種植土壤平整或深翻處理不重視，最終導(dǎo)致苗木因為土壤因素死亡，或后期出現(xiàn)地形沉降積水及水土流失等多種多樣的質(zhì)量問題。

3.2.2 定點放線難以精確

園林苗木栽植定點放線精確性不如房建市政，可能存在較大的誤差，有時幾厘米，甚至有時誤差好幾米，栽植定點放線難以精確，在施工過程中確保苗木栽植位置及栽植方向的準確性，不同的栽植位置會有不同的景觀效果，后期隨著在苗木根系及樹冠發(fā)育會帶來一系列的質(zhì)量安全問題。比如將樹木栽植在道路綠化帶的過程中，施工人員如果不重視定位放線精確性，忽視栽植樹穴與地下市政管網(wǎng)、通信電纜及消防管線之間的安全距離，很有可能挖斷相關(guān)設(shè)施，造成不必要損失及賠償，并在后期苗木根系可能破壞地下管網(wǎng)。

3.2.3 技術(shù)交底不充分

因為缺少可視化的技術(shù)交底資料支撐，僅靠平面圖及個人經(jīng)驗進行技術(shù)交底，往往不能讓施工人員掌握不同成景園林種植的過程與技術(shù)，從而導(dǎo)致種植質(zhì)量及成景效果不如人意。

3.2.4 種植現(xiàn)場管理薄弱及技術(shù)資料收集困難

當前種植現(xiàn)場管理自動化程度較低，依靠人力較多，當人數(shù)過多時，對工人的管理較為困難，而工人因文化程度的不足，也往往導(dǎo)致技術(shù)資料滯后，難以實現(xiàn)實時管理與跟蹤。

3.2.5 后期精準養(yǎng)護管理難

我國園林工程多是重視前期建設(shè)栽植，施工周期相對較短，一旦景觀結(jié)束就開展人海戰(zhàn)術(shù)，大面積栽植綠化苗木，但是很難實現(xiàn)預(yù)期的景觀效果，工程結(jié)束進入養(yǎng)護期，如果忽視后期精準養(yǎng)護，實行靠天吃飯的放養(yǎng)模式，或者施工單位交接給養(yǎng)護單位交接困難，不僅造成苗木死亡，還會增加后期返工的費用，得不償失。

4 BIM技術(shù)在園林工程中運用的整體思路

4.1 應(yīng)用規(guī)劃策略

緊密圍繞國家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略、“互聯(lián)網(wǎng)+”行動等相關(guān)要求，加快推動BIM等信息技術(shù)與建筑領(lǐng)域發(fā)展深度融合，充分發(fā)揮新技術(shù)的引領(lǐng)和支撐作用，塑造建筑行業(yè)發(fā)展轉(zhuǎn)型的新態(tài)勢。持續(xù)推動開展施工階段的BIM技術(shù)應(yīng)用，建立基于BIM的項目管理信息系統(tǒng)是園林施工行業(yè)實現(xiàn)信息化的重要內(nèi)容，新的施工管理模式和協(xié)同工作機制也是園林施工企業(yè)轉(zhuǎn)變管理模式、園林綠化產(chǎn)業(yè)鏈一體化的必然要求，對提升園林建設(shè)行業(yè)發(fā)展水平、提高我國人民生活品質(zhì)具有重要意義(圖1)。

圖1 園林工程應(yīng)用思路

總之，通過建設(shè)基于BIM的園林建設(shè)維護信息管理平臺，能夠充分利用現(xiàn)有信息技術(shù)，提升園林施工的科技含量及維護管理水平，達到國際先進、國內(nèi)領(lǐng)先的水平(圖2)。

圖2 園林工程應(yīng)用路線策劃

4.2 應(yīng)用方法分析

通過建立可動態(tài)更新的園林模型場景、植物族庫、種植標準化模型庫及精準化維護方法庫，園林工程施工及維護管理平臺，實現(xiàn)事前虛擬種植及成景效果，事中實時指導(dǎo)種植過程，事后精準維護，具體流程為：建立樣板標準(確定初始建模標準)→建立模型及族庫(建立各專業(yè)模型及族庫，并匯總在一起)→3D應(yīng)用(根據(jù)項目需求進行3D各項應(yīng)用)→4D、5D模擬(根據(jù)項目需要進行4D、5D模擬應(yīng)用)→平臺整合(通過管理平臺的接入，高效運用BIM)。園林植物模型庫能夠容納各類園林景觀植物及景觀小品并且不斷更新園林植物品種的族模型；管理平臺應(yīng)支持種植標準化與精準維護管理，趨勢重點苗木實現(xiàn)“一木一策”[6]。

4.2.1 建立園林工程場景

通過BIM技術(shù)建立園林工程場景，實現(xiàn)在施工前以設(shè)計圖對園林成景進行虛擬的可能，能夠以可視化形式進行技術(shù)交底，在施工過程中實時比對實際施工與設(shè)計方案的偏差，及時調(diào)整從而避免園林工程達不到設(shè)計目標的矛盾。BIM的環(huán)境舒適度分析軟件，其所具備之基地視域分析及基地微氣候分析功能，對景觀專業(yè)所重視之視景及微氣候掌控，具有顯著的使用效益，可提供更科學(xué)化的設(shè)計運用。

4.2.2 建立種植標準化、精準化維護方法庫

種植標準化模型庫能夠?qū)@林施工過程中各類植物種植方法標準化，并依此進行施工，一方面提高了工作效率，另一方面也避免了種植過程中的差錯，精準化維護方法庫可以為每一株植物的后續(xù)養(yǎng)護提供了科學(xué)化、標準化的養(yǎng)護方案，實現(xiàn)精準化養(yǎng)護。

4.3 BIM技術(shù)在園林工程施工過程中的應(yīng)用

4.3.1 實時溝通協(xié)同

BIM技術(shù)在園林工程施工過程中，通過建設(shè)維護信息管理平臺，能夠在施工前對成景效果進行模擬、對成景施工要素進行分解；施工中及時比對實際與預(yù)期效果，避免施工偏差，最終實現(xiàn)設(shè)計的成景效果。基于BIM的園林建設(shè)平臺所支持的手持設(shè)備APP，可以實時記錄現(xiàn)場施工過程，發(fā)現(xiàn)問題并及時溝通，能夠方便快捷收集現(xiàn)場資料，從而完成工程技術(shù)資料的管理工作，并在后期對苗木的澆水、修剪、施肥、病蟲害防治措施等進行信息化，從而制定基于本項目的最科學(xué)、最合理的苗木養(yǎng)護方案，不僅可以節(jié)省維護費用，而且能夠提升工程質(zhì)量效果和園林工程的社會與經(jīng)濟效益，實現(xiàn)后期養(yǎng)護管理標準化與信息化。

現(xiàn)場施工人員可以及時從平臺獲取不同土壤預(yù)處理方案，并將處理結(jié)果向平臺報備，從而達到監(jiān)管與支撐并舉的目的。并且能夠及時掌握種植周邊地下管線信息，避免發(fā)生因定位不準造成的損失。園林建設(shè)平臺還能夠根據(jù)設(shè)計圖生成虛擬3D模型，虛擬種植過程，從而形成可視化的技術(shù)交底過程，從而保證交底準確、高效。

4.3.2 施工進度管理

在園林工程施工過程中，施工總進度管理是園林工程管理中的一項關(guān)鍵內(nèi)容，建筑信息模型實現(xiàn)是BIM 技術(shù)應(yīng)用于園林工程項目進度管理的核心，有利于增強進度控制能力，降低工期延誤風(fēng)險，可以通過BIM 賦予園林施工構(gòu)件時間屬性，模擬施工建造工程，使其變得清晰、可視。面對園林工程施工過程交叉復(fù)雜因素，影響施工進度管理的因素頗多，如降雨、高溫等天氣因素、材料設(shè)備、施工機具、施工人員的素質(zhì)等因素都會影響到園林工程的施工進度。在施工進度管理過程中，可對施工進度總計劃的編制及優(yōu)化過程進行模擬展示，確保開始時間、持續(xù)時間、結(jié)束時間、邏輯關(guān)系的準確性，并能夠分析計劃執(zhí)行中可能存在的問題，并能夠及時調(diào)整計劃安排。應(yīng)用可視化模擬分析后的信息化模型和施工進度計劃為進行施工組織安排，指導(dǎo)各項工作時間和內(nèi)容，能夠有序安排施工材料設(shè)備的進場施工，防止材料堆壓或缺貨，以防返工、施工進度拖延情況發(fā)生，實現(xiàn)對整體實際進度的有效控制。

4.3.3 施工質(zhì)量管理

通過調(diào)取BIM模型中材料信息，生成材料設(shè)備采購清單，并對現(xiàn)場選用的進場材料及設(shè)備提取相關(guān)質(zhì)量參數(shù)，參照進場檢查驗收標準，對進場材料信息與模型中材料信息進行對比，檢驗設(shè)備材料的質(zhì)量是否符合本工程的設(shè)計標準規(guī)定，并對材料設(shè)備見證取樣、材料送檢審批進行跟蹤，對不合格材料的處置進行跟蹤復(fù)核。

依據(jù)BIM模型相關(guān)聯(lián)的檢查規(guī)范及相關(guān)標準，對園林工程施工工序及實體質(zhì)量進行在線監(jiān)控，并針對檢查驗收結(jié)果不合格的部分提出整改意見，并跟蹤復(fù)查整改情況[7]。

4.3.4 成本核算管理

園林施工過程中，傳統(tǒng)的成本核算主要以工程合同、制定的成本計劃、已發(fā)生的工程變更及進度報告為主要參數(shù)，通過計算二維圖紙和統(tǒng)計已完成工程量，作為內(nèi)部材料需求情況和進度偏差分析，外部則為工程計量和申請合同進度款的提供依據(jù)，成本數(shù)據(jù)信息更新不及時，缺乏精細化的管理，無法做到事中的及時控制。而基于BIM技術(shù)的成本動態(tài)管理系統(tǒng)，綜合考慮項目的復(fù)雜程度、地理區(qū)位以及合同付款狀況等因素，模擬分析施工項目成本的可行性，動態(tài)監(jiān)測并不斷調(diào)整確保項目順利進行，在實時錄入實際成本信息時，可以根據(jù)施工進度和現(xiàn)場準確計算出的材料設(shè)備的需求量，并根據(jù)預(yù)算成本指標設(shè)定預(yù)警值，與實際成本指標監(jiān)控對比，方便及時糾偏。

4.3.5 施工安全管理

施工安全管理是園林工程施工過程中最重要的任務(wù)，通過BIM技術(shù)模擬施工過程進行安全檢查、識別危險源，能夠詳細判斷施工不同階段的安全狀況，并針對這些安全隱患情況進行判斷，提供相應(yīng)的安全措施，并以動畫的形式對施工人員進行安全教育及交底工作，能夠促進施工人員現(xiàn)場安全情況認知，并在短時間內(nèi)學(xué)會安全操作規(guī)程，防止事故的發(fā)生。

BIM技術(shù)還能根據(jù)現(xiàn)場情況，對現(xiàn)場圍擋、施工現(xiàn)場布置情況、施工安全方案、安全防護布置、警示標志等內(nèi)容參數(shù)化集合管理，組成一個動態(tài)實時的安全防護系統(tǒng)

5 結(jié)論與展望

推廣BIM技術(shù)在園林建設(shè)中應(yīng)用，具有重要的社會價值，同時，也為類似信息化發(fā)展提供了可借鑒的思路，因此具有較高的社會效益。不僅能夠有效地減少園林種植返工造成的浪費，提升施工效率，預(yù)計每個項目至少能夠節(jié)約2%～5%的成本，具有很好的經(jīng)濟效益，而且能夠在園林項目建設(shè)過程中將施工、設(shè)計、監(jiān)理、監(jiān)管、維護等部門有機地結(jié)合起來，也能夠幫助園林設(shè)計單位、施工監(jiān)理單位、政府監(jiān)管部門更高效地進行設(shè)計、監(jiān)理及監(jiān)管工作，因此具有廣闊的應(yīng)用前景[8]。

在“新基建”的時代背景下，強化BIM技術(shù)在園林工程項目建設(shè)中的全生命周期運用，推動傳統(tǒng)園林行業(yè)與信息化新技術(shù)的融合發(fā)展。

BIM技術(shù)可在風(fēng)景園林行業(yè)中的造價控制、工程實施、環(huán)境分析等方面發(fā)揮出積極的作用，需相關(guān)管理部門加快BIM系統(tǒng)構(gòu)建進程，通過不斷充實各專業(yè)部門人員BIM技術(shù)理論知識，提升BIM系統(tǒng)實際操作能力等方式，從根本上提升BIM技術(shù)在園林工程中的應(yīng)用可行性，為促進園林工程可持續(xù)發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。

期望在園林行業(yè)集中度提高、BIM技術(shù)多專業(yè)逐步整合、技術(shù)成本降低、可用性提高的情況下，BIM技術(shù)的園林景觀項目應(yīng)用或?qū)⒂休^大的發(fā)展。