BIM 技術(shù)在某房建施工監(jiān)理工作中的應(yīng)用

武 濤

（中交第一航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，天津 300220）

引言

上海洋山港四期房建工程包括綜合辦公樓、中控塔、候工樓、連廊、室外場(chǎng)地等項(xiàng)目，建筑面積21 349.74 m2，室外場(chǎng)地面積19 000 m2。除眾多的結(jié)構(gòu)物及多樣化設(shè)施設(shè)備外，水、電、通信、空調(diào)等管線、井（口）也非常集中、錯(cuò)綜復(fù)雜。在任務(wù)重、工期短、標(biāo)準(zhǔn)高的情況下，房建監(jiān)理結(jié)合傳統(tǒng)監(jiān)理工作模式，通過(guò)BIM 后臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器，利用CAD 繪圖、工程模擬、決策優(yōu)化、可視頻化、無(wú)線視頻甄別等相關(guān)技術(shù)軟件，形成最終成果數(shù)據(jù)，在BIM 系統(tǒng)中進(jìn)行各專(zhuān)業(yè)的統(tǒng)一儲(chǔ)存、檢索、調(diào)用，將這些分散的專(zhuān)業(yè)技術(shù)整合到一起，提高了各專(zhuān)業(yè)技術(shù)的準(zhǔn)確化、系統(tǒng)化、決策化、快速化。

傳統(tǒng)的監(jiān)理工作方法中監(jiān)理工作模式單一，主要采取現(xiàn)場(chǎng)巡視檢查的方式，針對(duì)在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)查、控制、協(xié)調(diào)等方面發(fā)生的難點(diǎn)重點(diǎn)采取預(yù)控措施 。工程上日常的信息溝通往往采取二維視圖、手工填報(bào)、人工傳遞等方法。一旦出現(xiàn)參建各方溝通的誤解、遲緩，可能導(dǎo)致眾多的工程信息處理不及時(shí)、不能有效共享，致使工程管理決策所需的支持信息不完整、不充分。因此，將信息技術(shù)應(yīng)用到監(jiān)理現(xiàn)場(chǎng)工作中是十分必要的。

1 采用BIM 技術(shù)進(jìn)行監(jiān)理工作的優(yōu)勢(shì)

1.1 可視直觀化

傳統(tǒng)的CAD 模式是在建立二維的線條后，在大腦中構(gòu)想成三維圖形，難免會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤、遺漏、矛盾、缺失等問(wèn)題，從而增加不必要的設(shè)計(jì)變更；而融入BIM 技術(shù)的工作環(huán)境下，項(xiàng)目設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的匯報(bào)、溝通、決策等工作，都能利用BIM 技術(shù)，在系統(tǒng)中可視化的進(jìn)行，使各項(xiàng)工作更為準(zhǔn)確、直觀的高效率圓滿完成。如機(jī)電綜合管線圖，見(jiàn)圖1。

圖1 BIM 技術(shù)監(jiān)理可視化模型示意圖

1.2 便捷高效化

利用在施工現(xiàn)場(chǎng)關(guān)鍵工序、節(jié)點(diǎn)、時(shí)段、人物等素材的實(shí)時(shí)拍照、錄像，再分解、組合并與已建立的BIM 模型進(jìn)行對(duì)照分析，可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)工程中的缺陷及問(wèn)題，極大地減少了在隱蔽工程中暴露的質(zhì)量、安全問(wèn)題造成的返工情況，從而避免了可能隱含的質(zhì)量、安全隱患，提高了施工質(zhì)量、安全、及效率。

1.3 信息完備化

通過(guò)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)信息積累、完善而建立的BIM模型中，包含了工程建設(shè)過(guò)程中預(yù)設(shè)、發(fā)生、修改的所有信息和資料，參建各方都能夠隨各自的需求和目的隨時(shí)進(jìn)行查詢(xún)，并通過(guò)BIM 協(xié)作平臺(tái)，在施工過(guò)程中進(jìn)行所需信息和資料的共享，進(jìn)一步避免了由于信息、資料溝通或傳遞的不及時(shí)、不完整，從而導(dǎo)致的信息滯后、缺漏問(wèn)題。

2 運(yùn)用BIM 技術(shù)在施工監(jiān)理中提出優(yōu)化方案

通過(guò)運(yùn)用BIM 技術(shù)在圖紙會(huì)審與設(shè)計(jì)交底、審查施工方案、審查材料設(shè)備構(gòu)配件的質(zhì)量證明文件、見(jiàn)證取樣與平行檢測(cè)、質(zhì)量（進(jìn)度、造價(jià)、工程變更）管理、竣工驗(yàn)收與工程維修期服務(wù)等方面進(jìn)行分析與研判，在實(shí)際工作中分別從設(shè)計(jì)圖紙、施工方案、施工平面布置、施工垂直運(yùn)輸、安全防護(hù)措施、模擬施工、優(yōu)化施工流程等幾個(gè)方面提出了優(yōu)化方案建議。

2.1 對(duì)設(shè)計(jì)圖紙的優(yōu)化

根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)結(jié)合建筑物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，11 層以上外挑混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化為鋼結(jié)構(gòu)，核心筒采用型鋼混凝土與鋼結(jié)構(gòu)相連，改現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土為工廠預(yù)制鋼結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖2。

圖2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案

2.2 對(duì)施工方案的優(yōu)化

通過(guò)計(jì)算、驗(yàn)證、設(shè)計(jì)，將原方案中的錨固式懸挑腳手架優(yōu)化為支撐式腳手架，見(jiàn)圖3。

圖3 腳手架優(yōu)化方案

2.3 對(duì)施工平面布置和安全防護(hù)措施的優(yōu)化

針對(duì)施工場(chǎng)地平面布置，考慮安全防護(hù)措施進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，如圖4。

圖4 施工場(chǎng)地布置優(yōu)化方案圖

2.4 對(duì)局部方案的節(jié)點(diǎn)施工流程、安裝順序的優(yōu)化

根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)施工特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)條件和安全要求，通過(guò)三維可視化分析，對(duì)層間窗方案的節(jié)點(diǎn)、施工流程、安裝順序提出建議優(yōu)化，見(jiàn)圖5。

圖5 層間窗施工工藝優(yōu)化方案圖

2.5 對(duì)垂直運(yùn)輸設(shè)備的優(yōu)化

將原施組中的塔吊優(yōu)化為ST60/15 截臂塔，達(dá)到滿足現(xiàn)場(chǎng)使用、保證安全、降低成本的目的。并利用建筑物內(nèi)部正式消防電梯作為臨時(shí)電梯，為砌體結(jié)構(gòu)施工和裝飾裝修運(yùn)輸施工人員和材料，見(jiàn)圖6。

圖6 垂直運(yùn)輸設(shè)備優(yōu)化方案

2.6 對(duì)施工流程的優(yōu)化

1）使用Revit 和Navisworks 軟件，模擬整個(gè)施工工況和流程，提前對(duì)施工中存在的問(wèn)題和風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，并逐一解決。確保在復(fù)雜的施工過(guò)程中，所有工序正常施工。應(yīng)用BIM 技術(shù)，建立三維的現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地平面，可以形象直觀的模擬現(xiàn)場(chǎng)的安全文明施工情況，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)平面布置的靈活高效，及時(shí)有效避免錯(cuò)誤的發(fā)生，減少返工，降低成本。圖7 為施工場(chǎng)地布置三維透視圖。

圖7 施工場(chǎng)地布置三維透視圖

2）從平面和立體兩方面優(yōu)化施工順序和流程。在平面上，對(duì)核心筒結(jié)構(gòu)施工順序流程分解，對(duì)每道工序進(jìn)行優(yōu)化。在中控塔狹小的施工作業(yè)平面上，組織流水施工；在立體上，結(jié)合施工內(nèi)容，不同工序的流水節(jié)拍、施工部位等因素，在采取安全措施的前提下，對(duì)施工工況進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)建筑物立體同步施工。即1-10 層進(jìn)行窗戶安裝和外墻涂料施工；11-12 層進(jìn)行鋁板安裝施工；13-17 層層間窗龍骨與鋼結(jié)構(gòu)錯(cuò)層施工；核心筒混凝土結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)錯(cuò)層施工。

3）核心筒外墻模板由木模板優(yōu)化為鋼模板。由于木模板使用次數(shù)只有3～4 次，使用多次后，表面有一定損壞，影響混凝土觀感質(zhì)量；木模板加固時(shí)間長(zhǎng)，影響施工進(jìn)度。使用鋼模板后保證了混凝土工程質(zhì)量與施工安全、加快了施工進(jìn)度，降低工程成本。

2.7 建議及改進(jìn)

1）勁性鋼柱為保證定位精準(zhǔn)，增加臨時(shí)八字支撐和環(huán)形支撐鋼梁。在施工過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)八字支撐對(duì)模板安裝影響較大，改進(jìn)為在600 mm 厚墻體內(nèi)支撐，見(jiàn)圖8。

圖8 支撐改進(jìn)方案

2）為了加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)，創(chuàng)新墻面自動(dòng)養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)。既提高混凝土養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，又可以節(jié)約用水，節(jié)省人工，達(dá)到綠色環(huán)保的要求。

3）鑒于上海地域氣候特點(diǎn)，在塔吊上安裝自動(dòng)測(cè)風(fēng)儀，隨時(shí)掌握風(fēng)力對(duì)施工影響，合理安排施工作業(yè)，確保施工安全，見(jiàn)圖9。

圖9 移動(dòng)設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控示意圖

4）為保證高空實(shí)體施工效果，采用制作實(shí)體模型樣板的形式，模擬高空作業(yè)中的各項(xiàng)工序工況、分析施工中存在的安全風(fēng)險(xiǎn)，在施工現(xiàn)場(chǎng)的西側(cè)以15 層1:1 比例做一個(gè)樣板施工區(qū)，見(jiàn)圖10。

圖10 實(shí)體模型樣板施工區(qū)

3 效果分析

通過(guò)監(jiān)理采用BIM 技術(shù)對(duì)施工過(guò)程提出的合理化建議，增強(qiáng)了傳統(tǒng)監(jiān)理工作模式的管控能力，提高了工程質(zhì)量與施工安全，加快了施工進(jìn)度，降低工程成本。

1）優(yōu)化設(shè)計(jì)后，11～17 層縮短工期187 天，見(jiàn)表1。

表1 分層澆筑時(shí)間記錄表

2）工程成本降低了289.47 萬(wàn)元，見(jiàn)表2。

表2 優(yōu)化設(shè)計(jì)后成本統(tǒng)計(jì)表

3）通過(guò)BIM 技術(shù)在房建監(jiān)理工作中的運(yùn)用，提高了青年員工的專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平、質(zhì)量意識(shí)、問(wèn)題意識(shí)、改進(jìn)意識(shí)、解決實(shí)際問(wèn)題技巧和團(tuán)隊(duì)合作的精神，為以后同類(lèi)型監(jiān)理工作積累了有益經(jīng)驗(yàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

1）BIM 技術(shù)的自動(dòng)算量功能可提升計(jì)算客觀性與效率，還可利用三維模型對(duì)規(guī)則或不規(guī)則構(gòu)建等進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，無(wú)論是效率、準(zhǔn)確率還是客觀性上都有保障。BIM 技術(shù)的應(yīng)用改變了工程監(jiān)理管理中工程量計(jì)算的繁瑣復(fù)雜，節(jié)約了人力物力與時(shí)間資源等，讓監(jiān)理工程師可以更好的做好風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與咨詢(xún)工作，參與進(jìn)行精度更高的預(yù)算控制。

2）BIM 技術(shù)的應(yīng)用有利于項(xiàng)目全過(guò)程各個(gè)階段監(jiān)理管理工作。建筑工程全過(guò)程監(jiān)理管理貫穿決策、設(shè)計(jì)、招標(biāo)投標(biāo)、施工、結(jié)算五大階段，每個(gè)階段的管理都為最終項(xiàng)目投資效益服務(wù)，BIM 模型可提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，提升效率，減少經(jīng)濟(jì)糾紛。利用BIM 技術(shù)可發(fā)揮其自身優(yōu)越性在工程各個(gè)階段的監(jiān)理管理工作中提供更好的服務(wù)。