基于三維可視化技術(shù)的施工場地布置

王亞浩

摘 要：施工場地的布置作為施工開始前準備工作的重要內(nèi)容，其布置的合理性與可行性將直接影響工程開工后能否順利進行。本文以內(nèi)鄉(xiāng)縣交通小區(qū)1號樓為例，應(yīng)用三維可視化技術(shù)對其施工場地進行模擬分析和研究，建立三維可視化模型，并與傳統(tǒng)的施工場地布置方式相比較，突出三維可視化技術(shù)的優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞：三維可視化技術(shù);三維模型;場地布置

中圖分類號：U445.4文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2021）16-0102-03

Abstract： As an important part of the pre-construction preparation， the rationality and feasibility of the layout of the construction site will directly affect whether the project can proceed smoothly after construction begins. Taking building 1， Jiaotong community， Neixiang County as an example， this paper applied three-dimensional visualization technology to simulate， analyze and study its construction site， established three-dimensional visualization model， and highlighted the advantages of three-dimensional visualization technology compared with the traditional construction site layout.

Keywords： three-dimensional visualization technology;three-dimensional model;site layout

三維可視化仿真技術(shù)能逼真地演示施工方案的動態(tài)過程[1]。相對于傳統(tǒng)的施工場地布置來說，施工場地可視化布置可以采用虛擬施工的方法，先試后建、先分析后優(yōu)化，這將對工程的順利開工提供充足的保證。施工單位通過建立三維動態(tài)模型，能在開工前實現(xiàn)場地的合理布置，更好地控制施工進度、施工成本，保證施工安全。

1 進行施工場地布置的優(yōu)點

科學(xué)、合理地進行施工現(xiàn)場布置，能展現(xiàn)施工項目的空間關(guān)系，使機械設(shè)備、臨時設(shè)施、道路、擬建工程等各個構(gòu)筑物之間的空間關(guān)系具有條理性[2]。施工場地布置的合理性對工程質(zhì)量、成本控制、安全控制、進度管理等具有非常重要的影響，將會直接決定項目開工后的實施效率和成果。因此，施工場地布置的重要性不容小覷，工程項目的管理人員必須加強對施工場地布置的重視程度。

1.1 降低安全隱患

工程項目涉及的工序繁雜，施工過程中出現(xiàn)的不可控因素也會隨之增多。因此，項目管理人員必須注重事前控制，對工程開工前的場地布置情況給予高度重視。工程建設(shè)一般都是露天建造，其現(xiàn)場的施工機具擺放、施工材料堆放、現(xiàn)場防護措施等都會產(chǎn)生不可控制的安全隱患?？茖W(xué)、合理的場地布置則能有效消除這些隱患，保證工程順利開展。

1.2 減少施工成本支出

成本問題一直是項目管理人員非常重視的問題，也是建設(shè)單位進行投資控制的重要依據(jù)。合理的場地布置能使工程開工后減少返工現(xiàn)象，便于施工人員更好地進行施工操作，從而降低成本支出。如果施工場地布置不合理，會增加成本投入。例如，施工機具擺放位置不合理，會造成開工后材料無法正常加工、加工后的材料運輸距離遠等問題;施工現(xiàn)場道路硬化不合理，會導(dǎo)致機械設(shè)備無法進廠、施工現(xiàn)場車輛擁堵，不僅會加大成本支出，還會影響工程進度;施工作業(yè)人員作業(yè)面設(shè)置不合理，會導(dǎo)致工程開工后施工人員無法正常作業(yè)，最后不得不返工重新布置場地。

1.3 有助于現(xiàn)場的文明施工

工程項目建設(shè)周期長，現(xiàn)場人員流動量大，施工現(xiàn)場的機械設(shè)備及材料的堆放會隨著施工進度的開展越來越混亂，因此，施工場地布置要隨著施工進展不斷做出調(diào)整。合理的場地布置有助于規(guī)范場容場貌，保證作業(yè)環(huán)境干凈衛(wèi)生;有助于創(chuàng)造文明有序和安全生產(chǎn)的條件和氛圍;有助于減少施工過程中對居民和環(huán)境的不利影響，從而提高企業(yè)的形象。

2 三維可視化技術(shù)

三維可視化技術(shù)主要運用Revit軟件進行核心模型的建立，然后在Navisworks Manage 軟件中，創(chuàng)建施工項目現(xiàn)場內(nèi)的建筑、機械設(shè)備、材料堆場、臨水臨電等模型，規(guī)劃施工工藝路線，之后，利用Navisworks Manage軟件中的Animation功能提供施工現(xiàn)場的整個施工運作動畫[3]。在工程開工前進行施工模擬，查看在施工運行時場地布置是否會影響工程進度、是否能對資源進行合理運用，通過建立3D模型，將施工現(xiàn)場的機械設(shè)備擺放、材料堆放、項目部的位置、擬建建筑物的建造過程等模擬出來，進行可視化操作。

2.1 三維可視化技術(shù)的含義

三維可視化可將地圖上的地表形態(tài)和地理要素轉(zhuǎn)化為具有三維交互特征的地表形態(tài)景觀，使得有進入真實環(huán)境之感，便于進行觀察和分析，提高認知效果[4]。三維可視化技術(shù)可貫穿于項目的全壽命周期中，能形象逼真地演示工程施工的動態(tài)過程，以發(fā)現(xiàn)施工開始后可能存在的技術(shù)問題、安全隱患，然后及時進行修改。三維可視化技術(shù)也更加有力地證明了工程項目事前控制的重要性，不僅能保障施工過程的風險控制，還能促進工程順利完工。其發(fā)展歷程如圖1所示。

2.2 三維可視化技術(shù)的特點

三維可視化技術(shù)通過面向?qū)ο蟮姆绞?，集成項目全生命周期中的?shù)據(jù)，建立一個信息模型，表達三維幾何和各種屬性等具有可計算及可復(fù)用的信息，可完整地描述工程項目[5]。三維可視化技術(shù)的特點主要表現(xiàn)為以下幾方面。

第一，三維渲染，效果更佳。通過利用三維可視化技術(shù)，工作人員具有更為直觀的感受，能更好地理解圖紙內(nèi)容，便于開展施工作業(yè)。

第二，事前控制，減少返工。采用三維可視化技術(shù)可以在工程開工前進行動態(tài)模擬施工，針對出現(xiàn)的問題提出相應(yīng)對策，避免開工后出現(xiàn)返工現(xiàn)象。

第三，精確計算，更好控制。利用Revit軟件建立5D關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫，使工程項目的管理人員能快速準確地獲取想要的信息，實現(xiàn)更為精細化的管理。

第四，虛擬施工，各方協(xié)同。采用先試后建、先分析后優(yōu)化的方式進行工程項目的虛擬施工，有利于提高工程效率、按期完工、減少成本、消除安全隱患。

第五，碰撞檢查，查漏補缺。BIM三維可視化技術(shù)可以在工程施工之前進行碰撞檢查，優(yōu)化內(nèi)部的管線布置情況，發(fā)現(xiàn)問題之后及時處理。

第六，協(xié)調(diào)合作，避免沖突。三維可視化技術(shù)是動態(tài)控制的過程，其優(yōu)勢是可以實現(xiàn)各個部門的信息互通，且能把工程項目出現(xiàn)的問題第一時間傳達給相應(yīng)單位。

3 基于三維可視化技術(shù)的場地布置

3.1 工程概況

內(nèi)鄉(xiāng)縣交通小區(qū)1號樓位于河南省內(nèi)鄉(xiāng)縣花園東路與龍園路交叉口，其建筑整體采用現(xiàn)澆混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用平板式筏板基礎(chǔ)。建筑共21層，地下一層高度為3.9 m，一層到三層高度為4 m，四層到二十一層高度為3 m。建筑總面積為10 894.87 m2，建筑基地面積為633.17 m2

3.2 基于三維可視化技術(shù)的場地布置

傳統(tǒng)的施工場地布置主要依靠管理人員的從業(yè)經(jīng)驗，操作過程主要表現(xiàn)為：建筑設(shè)計師設(shè)計建筑圖紙，結(jié)構(gòu)工程師針對建筑圖紙建模分析，機電工程師根據(jù)結(jié)構(gòu)圖紙進行管線布置，傳遞的過程非常煩瑣，并且在設(shè)計過程中，專業(yè)圖紙也會不可避免地出現(xiàn)沖突的情況。其信息的決策主要依靠2D的施工圖紙，難以形象、直觀地反映施工現(xiàn)場的概況。

利用三維可視化技術(shù)進行場地布置建立的三維模型如圖2、3所示。首先采用Revit軟件創(chuàng)建施工場地地形模型，然后與其他軟件進行交互使用，實現(xiàn)進度、資金等信息的管理。在此系統(tǒng)中，首先在相應(yīng)工具欄中找到場地命令，如果施工現(xiàn)場存在其他建筑物，則要把已有的地上和地下建筑物也表達出來，然后以此輸入各個精確測量后的控制點，保證數(shù)據(jù)無誤后，單擊確定按鈕即可生成3D模型。此模型要包含擬建建筑物、現(xiàn)場材料堆放位置、施工機具位置、道路、項目部、生活區(qū)等出現(xiàn)在施工現(xiàn)場的所有實體物品，然后對其賦予時間的動態(tài)屬性，運用Navisworks Manage軟件進行仿真分析，使其擬建建筑隨著工程進度的開展實時變換，若出現(xiàn)場地布置不合理的情況，要及時糾正錯誤，確保施工場地布置的科學(xué)性和合理性。

3.3 基于三維可視化技術(shù)布置施工場地的優(yōu)勢

與傳統(tǒng)的場地布置方法相比，采用三維可視化技術(shù)進行場地布置具有明顯的優(yōu)勢，具體如表1所示。

4 結(jié)語

合理進行施工場地布置，不僅能降低施工成本，而且能合理分配各項資源，有效控制項目進度。隨著城市化建設(shè)的不斷發(fā)展，工程項目的復(fù)雜程度也逐漸增加，工程項目中出現(xiàn)的成本、質(zhì)量、安全等問題也越來越多，因此，在工程項目中采用三維可視化技術(shù)進行事前管控尤為必要。

參考文獻：

[1]侯春明，任志平，杜福祥，等.淺談施工方案三維可視化技術(shù)交底[J].施工技術(shù)，2015（增刊1）：522-525.

[2]李林凱.基于BIM技術(shù)的施工場地布置[J].房地產(chǎn)世界，2021（7）：94-95，110.

[3]楊東旭.基于BIM技術(shù)的施工可視化應(yīng)用研究[D].廣州：華南理工大學(xué)，2013：2.

[4]張彥召.基于三維可視化技術(shù)的流域仿真模擬研究[D].大連：大連理工大學(xué)，2006：10.

[5]許乃星.基于BIM的海綿城市運維三維可視化研究[J].中國給水排水，2021（8）：48-52.