BIM技術(shù)在智慧工地中的應(yīng)用與實踐

謝丁壽 賀治邦

（青海送變電工程有限公司 青海西寧 810000）

智慧工地是順應(yīng)智慧城市的發(fā)展需求、滿足新時期精品工程建設(shè)管理的新要求、能為建筑工程提供的全面而有效的智能管理方案。

“BIM+智慧工地”建設(shè)已成為工程建設(shè)精益化管理的重要技術(shù)，圍繞BIM 模型，通過BIM 專業(yè)技術(shù)，實現(xiàn)BIM 模型輕量化應(yīng)用。通過BIM 應(yīng)用專業(yè)工具，實現(xiàn)模擬建造、可視化交底、管線綜合及BIM模型信息查詢。通過“智慧工地”智能管控系統(tǒng)在竣工前的應(yīng)用，形成以結(jié)構(gòu)、材料、設(shè)備、施工組織信息于一體的竣工模型和數(shù)據(jù)庫，為后續(xù)運維檢修提供詳實的依據(jù)。同時，提高各方協(xié)作水平，加強(qiáng)質(zhì)量安全管理，使施工現(xiàn)場的生產(chǎn)效率、管理效率和決策能力大幅提高［1］。

1 應(yīng)用背景

工程全過程深度應(yīng)用BIM 技術(shù)和“智慧工地”管理，貫穿全壽命周期，工程竣工后，交付BIM 模型供甲方使用，其涵蓋了10 余個專業(yè)及分包的交叉施工，管理和協(xié)調(diào)工作繁冗，包含的信息量大；綠色施工要求高，在項目施工建造過程中，最大限度節(jié)約資源，減少污染。

傳統(tǒng)的施工方式已無法滿足目前的建設(shè)需求，加之建筑施工行業(yè)是一個安全事故多發(fā)的高危行業(yè)，且近年來建筑項目的建筑質(zhì)量問題也日益成為社會關(guān)注的焦點。為有效解決管理中的實際問題，全面提升工地現(xiàn)場管理水平和效率，樹立質(zhì)量為先的管理理念，該項目提出了BIM技術(shù)與智慧工地管理相結(jié)合的解決方案。借助“BIM+智慧工地”，打造數(shù)字工程、智能工程，打造青海省智慧工地示范性基地［2］。

2 總體思路

工程以BIM 技術(shù)為基礎(chǔ)、智慧工地為手段，通過BIM 技術(shù)在智慧工地管理模式中的應(yīng)用，突出四新引領(lǐng)，實現(xiàn)五化目標(biāo)，精心打造基建精品工程。

“BIM+智慧工地”管理模式：BIM 管理（關(guān)鍵工藝展示、施工方案模擬、三維技術(shù)交底、施工工藝模擬、工程量核算、竣工結(jié)算）；智慧工地管理（數(shù)字工地、質(zhì)量、安全、勞務(wù)、進(jìn)度管理、環(huán)境監(jiān)測、塔吊防碰撞、材料設(shè)備管理）。

四新引領(lǐng)：新技術(shù)（二維碼、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)）；新工藝（海綿城市、清水混凝土模板）；新材料（光伏發(fā)電、光溫聲自動控制、裝飾保溫一體板）；新方法（手機(jī)APP、云平臺）。

五化目標(biāo)：成本管理精準(zhǔn)化；技術(shù)工藝標(biāo)準(zhǔn)化；關(guān)鍵工序可視化；過程管理精益化；檔案資料電子化。以BIM 技術(shù)與智慧工地平臺為依托，配備相應(yīng)的BIM 軟件及智慧大屏、工地寶、智能安全帽、環(huán)境監(jiān)測、塔吊防碰撞、吊鉤可視化等一系列硬件設(shè)備，形成數(shù)據(jù)集成、統(tǒng)一管理、智慧物聯(lián)、綜合分析的數(shù)字項目平臺，讓項目管理更精細(xì)、協(xié)作更有效、風(fēng)控更精確，按時保質(zhì)保量完成工程。

3 應(yīng)用實踐

3.1 技術(shù)管理

項目管理者及施工人員通過手機(jī)端APP現(xiàn)場實時全方位瀏覽建筑物三維模型，方便了施工人員對圖紙的理解，同時可以隨時與現(xiàn)場已施工結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比，及時發(fā)現(xiàn)問題，提高工作效率。模型或工序動畫交底，提升了交底的可視性。項目部技術(shù)員將做好的交底模型、文檔、施工方案及工序動畫視頻提前上傳系統(tǒng)，鏈接交底資料，生成二維碼分享?，F(xiàn)場作業(yè)人員只需拿起手機(jī)“掃一掃”，就能快速查詢到各工序施工工藝和方案、交底內(nèi)容，不用翻閱資料，全部信息一目了然，輕松獲得，大大推動了施工管理水平的提高。

3.2 工程量的統(tǒng)計

BIM模型創(chuàng)建完成后，通過對模型的分解，能夠統(tǒng)計出各結(jié)構(gòu)各構(gòu)件材料的工程量，如梁、板、柱混凝土的工程量及填充墻砌塊工程量等。在鋼結(jié)構(gòu)工程中，通過對模型的逐層分解，可以直接根據(jù)分解模型的各構(gòu)件對照鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行加工。

3.3 施工進(jìn)度模擬

把制定好的施工進(jìn)度計劃通過斑馬進(jìn)度軟件與BIM模型相關(guān)聯(lián)，對施工過程進(jìn)行模擬演示，提前預(yù)判現(xiàn)場施工進(jìn)度及施工流水作業(yè)條件是否合理。施工過程中，會將實際工程進(jìn)度與模擬進(jìn)度進(jìn)行對比，能夠直觀看出工程進(jìn)度是否滯后；通過前鋒線功能，對項目進(jìn)度進(jìn)行動態(tài)控制和調(diào)整，使項目進(jìn)度更加可控；通過該技術(shù)，能及時暴露進(jìn)度問題、發(fā)現(xiàn)問題，便于及時采取應(yīng)對措施，保證工程項目按計劃完工［3］。

3.4 綜合管線碰撞檢測及孔洞預(yù)留

在施工過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)預(yù)留孔洞未預(yù)留、機(jī)電管線安裝時發(fā)生“打架”碰撞。在以往的施工中，采取的措施就是在墻體、樓板上二次開洞，相互交叉安裝管線，導(dǎo)致樓層使用空間減少。在“智慧工地”應(yīng)用中，根據(jù)設(shè)計圖紙，對建筑物進(jìn)行綜合建模，把預(yù)留孔洞反映在三維模型中，直觀地顯示出預(yù)留孔洞的位置。運用BIM 技術(shù)，可以很好地避免這種錯誤，管線綜合后，輸出BIM 圖紙，指導(dǎo)現(xiàn)場預(yù)留洞口，精準(zhǔn)留洞，提高了洞口預(yù)留的準(zhǔn)確率，避免二次開洞或再次鑿洞。將結(jié)構(gòu)、建筑、機(jī)電、水暖模型都創(chuàng)建完成后，進(jìn)行整體合模，分析出各碰撞點，與設(shè)計進(jìn)行溝通，對設(shè)計圖紙進(jìn)行修改。在工程施工前期解決了管線碰撞問題，節(jié)約人工、縮短工期，確保了工程的順利進(jìn)行［4］。

3.5 管綜優(yōu)化

采用BIM技術(shù)，可以大幅度提高管線綜合的效率，能保證管線布局的合理性，直觀地發(fā)現(xiàn)管線綜合中的問題，及時調(diào)整，對機(jī)電安裝給排水、暖通、電氣專業(yè)管線進(jìn)行綜合布局調(diào)整。明確各區(qū)域機(jī)電控制標(biāo)高，并分析機(jī)電控制標(biāo)高的合理性；明確各功能區(qū)域特殊要求、機(jī)電管線穿梁原則、管線功能區(qū)域布置原則等，確保管線綜合方案確定的快捷性和提高綜合布置方案的經(jīng)濟(jì)性。

可以直接用管線綜合優(yōu)化模型進(jìn)行技術(shù)交底，運用三維模型，更快找到最優(yōu)方案，提前定位各管線，各專業(yè)施工次序提前安排，提前協(xié)調(diào)管理，加快施工進(jìn)度。

3.6 支吊架優(yōu)化

支吊架用的角鋼、吊桿、螺絲等的工程量計算不準(zhǔn)確，間距不能按規(guī)范實施到位，支吊架型號只能按規(guī)范及經(jīng)驗估算。運用BIM技術(shù)，可以精確實施，協(xié)助完成綜合支吊架的布置及優(yōu)化，指導(dǎo)支吊架的制作和排布。

3.7 可視化交底

全程采用“BIM三維可視化+二維模式”交底，提升了交底、溝通效率，讓作業(yè)人員能夠直觀地理解設(shè)計意圖，避免了大多數(shù)因圖紙問題交底造成的返工情況。對施工關(guān)鍵節(jié)點工藝提前進(jìn)行模擬、進(jìn)行方案審查及三維技術(shù)交底，通過堅持模擬在前、施工在后、樣板先行、項目復(fù)制，提高了交底的可行性，實現(xiàn)協(xié)調(diào)溝通電子化、現(xiàn)場學(xué)習(xí)教材化、工藝展示模擬化、施工驗收標(biāo)準(zhǔn)化。

4 創(chuàng)新點

將BIM 技術(shù)與智慧工地建設(shè)相結(jié)合，建成了集安全、質(zhì)量、進(jìn)度、成本、建模、材料、機(jī)械、能耗、視頻監(jiān)控、電子檔案十大功能于一體的項目管理智能系統(tǒng)。利用智慧工地和BIM技術(shù)，智能識別項目風(fēng)險并預(yù)警，使項目管理層全面掌握施工過程，為項目管理層提供一個數(shù)據(jù)實時匯總、施工過程全面掌握、風(fēng)險有效管控的“項目指揮中心”，在減少失誤、優(yōu)化工序、壓縮工期、提高功效、溝通提效等方面體現(xiàn)了極大的價值，取得了顯著成效。

BIM技術(shù)在智慧工地管理模式中的應(yīng)用目前已經(jīng)取得了重大的效益。BIM 5D 進(jìn)度、質(zhì)量、安全的管理系統(tǒng)使得管理效率得到提升；BIM 工程量的提取代替?zhèn)鹘y(tǒng)手算，使得現(xiàn)場提量更加準(zhǔn)確，避免浪費；BIM 關(guān)鍵工序的建模使得平面二維復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形式得以通過直觀的三維圖形進(jìn)行展示，不僅大大增加了施工現(xiàn)場作業(yè)人員的理解能力，也使得方案的執(zhí)行及實施率大大提高，加快現(xiàn)場的施工進(jìn)度；砌體排布方案的優(yōu)化節(jié)約施工材料耗損率，降低施工成本；管綜優(yōu)化大幅度提高管線綜合的效率，節(jié)省工作量，減少材料浪費；樁頭破拆優(yōu)化，應(yīng)用BIM技術(shù)，研究出縮短樁頭破拆時間的方案，在現(xiàn)場作業(yè)中起到了顯著成效。BIM 技術(shù)創(chuàng)造了高科技智慧工地，使得生產(chǎn)安全化、高效化、信息化。

5 主要技術(shù)指標(biāo)綜合比較

建筑行業(yè)是一個安全事故多發(fā)的行業(yè)，由于施工現(xiàn)場管理人員復(fù)雜、環(huán)境雜亂、多工種交叉作業(yè)等弊端，且呈現(xiàn)管理粗放、施工地點分散等特性。智慧工地改變了傳統(tǒng)的工地管理方式，更加地細(xì)節(jié)化、模范化、流程化，達(dá)到優(yōu)化管理、整潔環(huán)境、人員規(guī)范、責(zé)任到人等效果。

智慧工地的應(yīng)運而生將智慧理念完美地應(yīng)用在施工工程領(lǐng)域中，“智慧工地”改變了企業(yè)以往單憑人員經(jīng)驗的判斷方式，以客觀直接的數(shù)據(jù)為企業(yè)的后期發(fā)展規(guī)劃提供堅實可靠的判斷依據(jù)。相對比傳統(tǒng)工地施工環(huán)境來說，智慧工地管理更加信息化、智能化，提高了施工安全性，并且施工質(zhì)量得到全面監(jiān)管，更是在人員管控方面有很好的優(yōu)勢，全面維護(hù)上傳下達(dá)的信息通道，工作人員之間的交流變得更加輕松和簡單，在節(jié)省工作時間的同時，提高了工作效率，牢牢把握施工現(xiàn)場“人、機(jī)、料、法、環(huán)”這5 個關(guān)鍵要素，完美體現(xiàn)了項目精益化建造、智能化管理［5-6］。

6 應(yīng)用前景

信息技術(shù)的不斷發(fā)展和建筑施工行業(yè)對信息化建設(shè)的探索不斷深入使得運用科技手段促進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展已是大勢所趨。在此背景下，多省份相繼出臺文件，大力推進(jìn)“智慧工地”建設(shè)，助力建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。越來越明確的政策將會使智慧工地項目遍地開花，智慧工地應(yīng)用將在國家政策的推動和助力下茁壯前進(jìn)，發(fā)展前景勢不可擋。

通過BIM 技術(shù)應(yīng)用及智慧工地實施，提高了項目的整體管理能力，加速了項目信息化的實現(xiàn)，實現(xiàn)了數(shù)字建筑，符合國家倡導(dǎo)的節(jié)能、環(huán)保、生態(tài)建筑，在資源優(yōu)化、成本控制、勞務(wù)管控、綠色施工等方面起到了積極作用。BIM與智慧工地兩者的結(jié)合能夠成為項目管理工作開展中強(qiáng)有力的助力，為推動行業(yè)的發(fā)展提供源源不斷的推動力，它的推廣和應(yīng)用保證了建筑工程項目的施工效率和質(zhì)量，提升管理效率，降低勞務(wù)成本，保障施工安全，為施工單位提升了企業(yè)效益。BIM技術(shù)、智慧工地建設(shè)有著越來越廣闊的應(yīng)用前景。

7 經(jīng)濟(jì)社會效益

7.1 經(jīng)濟(jì)效益

通過BIM 技術(shù)在智慧工地管理模式中的應(yīng)用，能大幅提高工程建設(shè)項目施工階段精細(xì)化管理水平，提升施工效率，降低材料耗損，減少施工程序，節(jié)省工作量，優(yōu)化工期，保障施工安全。

7.2 社會效益

（1）在智慧工地管理中綜合運用BIM技術(shù)，與一線生產(chǎn)過程相融合，對施工生產(chǎn)、材料、技術(shù)等管理加以改造，能提高施工現(xiàn)場的生產(chǎn)效率和管理效率，實現(xiàn)工地精細(xì)化、數(shù)字化、智能化管理。

（2）提高項目管理水平。通過BIM 技術(shù)在智慧工地管理模式中的應(yīng)用，對安全、質(zhì)量、進(jìn)度、材料、資料、成本實現(xiàn)信息化管控，輔助項目管理，能提高公司管理人員的項目管理專業(yè)化水平。

（3）驅(qū)動公司創(chuàng)新發(fā)展。通過BIM 技術(shù)在智慧工地管理模式中的應(yīng)用，將為公司其它施工項目樹立典范，起到帶動作用，繼而驅(qū)動整個公司的創(chuàng)新和運用。

（4）形成以結(jié)構(gòu)、材料、設(shè)備、施工組織信息于一體的竣工模型和數(shù)據(jù)庫，為后續(xù)運維檢修提供詳實的依據(jù)。除對本建筑全過程發(fā)揮作用外，該模式下的軟（管理系統(tǒng)）硬件設(shè)備可直接移植到其他類似項目，便于推廣使用，發(fā)揮潛在價值。