BIM技術(shù)在超高層項目穿插流水施工中的應(yīng)用研究

王劍

現(xiàn)階段，現(xiàn)代化的建筑朝著高層和超高層方向發(fā)展，有效緩解了土地資源緊張的問題，擴大了地下和地上空間的利用。相比普通建筑來說，超高層建筑結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，對設(shè)計、施工技術(shù)人員的專業(yè)綜合管理提出了更高的要求。建筑工程項目在實施過程中本身具有復(fù)雜性、系統(tǒng)性，包含不同專業(yè)、不同工種、不同部門之間的交叉工作比較多，隨之而來的施工組織困難、各類資源損耗大、安全隱患多等問題越發(fā)凸顯。建筑工程各參建單位要結(jié)合行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，對施工組織方式、管理手段進行優(yōu)化、改進，積極應(yīng)用信息化、現(xiàn)代化技術(shù)強化建筑工程項目施工全過程的協(xié)同管理。

一、BIM技術(shù)在超高層項目運用的優(yōu)勢

與普通住宅工程相比超高層項目工程量巨大，是高層住宅的三倍甚至以上，施工實施過程中，涉及到大量的建筑材料、設(shè)備和大型的施工機械設(shè)備，以及需要高素質(zhì)的人才作為后盾。運用BIM技術(shù)可以模擬分析項目實施過程情況，進而合理安排調(diào)配資源。在超高層建筑施工中，工序繁多，需要高空作業(yè)，為保證施工過程安全，可以使用BIM技術(shù)制作工序模擬動畫，找出施工過程中的安全隱患，做出合理的計劃并投入充足的安全防護設(shè)施。由于超高層項目的特殊性，對施工質(zhì)量具有非常高的要求，除了一般的要求以外，還要保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及關(guān)鍵節(jié)點施工的可行性。綜上所述，超高層項目的施工過程必須以較高的實施標準來進行，否則會因為組織不周全，導(dǎo)致嚴重的事故。通過建立BIM模型可以實時模擬超高層項目的建設(shè)，在這個過程中規(guī)范超高層項目施工人員的操作行為，更好地規(guī)劃項目實際進程，準確和及時發(fā)現(xiàn)施工過程中潛在的問題和風(fēng)險。

二、BIM技術(shù)在超高層項目穿插流水施工中的應(yīng)用措施

1. 在施工組織機構(gòu)中的應(yīng)用

以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)，通過項目管理平臺，借助BIM三維的可視化效果，更加直觀地反映項目進度情況、質(zhì)量情況、安全管理、施工記錄情況等內(nèi)容?？焖倭私忭椖繉嵤┣闆r，解決施工專業(yè)多、協(xié)調(diào)困難問題。積極構(gòu)建和應(yīng)用BIM技術(shù)，結(jié)合BIM信息管理系統(tǒng)和穿插流水施工管理模式，大幅提高建筑工程項目的集成化、信息化管理水平。研究BIM技術(shù)在超高層項目穿插流水施工中的應(yīng)用是促進建筑行業(yè)實現(xiàn)信息化、現(xiàn)代化、集成化發(fā)展的重要途徑。BIM信息管理系統(tǒng)的構(gòu)建可以統(tǒng)籌協(xié)調(diào)不同施工項目的施工內(nèi)容，根據(jù)高層建筑工程項目的工程特點，在各參建方中設(shè)置BIM負責(zé)人，項目BIM團隊由總包方和分包方的BIM負責(zé)人共同組成，強化BIM信息管理系統(tǒng)的細節(jié)化管控，使得BIM管理技術(shù)貫穿于建筑工程施工的全過程，以推動不同子項目的平行、穩(wěn)定、順利開展。

2. BIM技術(shù)在穿插流水施工工序組織中的應(yīng)用

施工工序組織是決定穿插法施工效果和應(yīng)用價值的關(guān)鍵因素之一。施工組織方案依靠管理人員工程經(jīng)驗進行制定，考察的是設(shè)計、施工、管理人員的專業(yè)水平能力。由于建筑工程項目施工組織工序所涉及的內(nèi)容比較多，在不同施工內(nèi)容、不同工序銜接方面容易出現(xiàn)錯誤。如果對重點、難點、要點、關(guān)鍵點以及施工工序的安排不合理，很容易引發(fā)工程安全事故?；谝陨蠁栴}，在現(xiàn)代化建筑、大型建筑項目中應(yīng)用BIM技術(shù)和穿插施工模式相結(jié)合的方式，對整個工序進行模擬，在設(shè)計階段加強對具體問題的分析，同步考慮空間因素、事故現(xiàn)場環(huán)境、施工設(shè)備、施工材料對建筑工程項目施工質(zhì)量、施工進度產(chǎn)生的影響。建筑工程項目中應(yīng)用穿插式流水施工工序組織BIM技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）土建施工階段的施工方案精細化模擬應(yīng)用。在土建主體結(jié)構(gòu)施工中應(yīng)用穿插式施工模式和BIM信息系統(tǒng)可以對工作面分配和交叉內(nèi)容進行展示，根據(jù)施工質(zhì)量要求選擇、對比多個施工方案，利用BIM技術(shù)和計算機系統(tǒng)進行建模，對施工現(xiàn)場具體情況實現(xiàn)高度模擬和演練，在設(shè)計階段解決設(shè)計不合理、施工方案不科學(xué)或者與實際施工情況不符的問題，通多動態(tài)分析可以提高施工方案的合理性、有效性。在住宅建筑主體結(jié)構(gòu)外墻PC吊裝施工時和主體結(jié)構(gòu)支模階段，利用Navisworks軟件可以對建筑實體進行內(nèi)部瀏覽，同時模擬起重設(shè)備的工作狀態(tài)，判斷在PC構(gòu)件吊裝過程中，在橫向、縱向空間內(nèi)容有無其他施工內(nèi)容交叉。在模擬過程中，若垂直方向或者水平方向出現(xiàn)交叉，可結(jié)合土建施工現(xiàn)場的具體情況進行判斷、調(diào)節(jié)、協(xié)調(diào)，保證施工方案的可行性。

（2）水電安裝階段的碰撞檢查和空間分析應(yīng)用。在選比不同施工方案時，結(jié)合BIM技術(shù)和計算機軟件系統(tǒng)，可以創(chuàng)建相應(yīng)的BIM機電模型。要根據(jù)地下水電系統(tǒng)安裝的具體需求，構(gòu)建與施工現(xiàn)場情況相符合的BIM模擬場景，使用的Revit軟件隱藏其中一類設(shè)備并導(dǎo)入Navisworks軟件，測量藏水管保留風(fēng)管狀態(tài)和隱藏風(fēng)管保留水管狀態(tài)下的空間大小。通過Navisworks軟件進行添加視點，制作工作集，添加不同機電的安裝順序，制作施工動畫，找出最適合的安裝工序，確定各類設(shè)備的先后安裝次序和工作面布置，實現(xiàn)設(shè)備的精細化管理。

（3）精裝修階段的工序管控分析應(yīng)用。在生產(chǎn)管理環(huán)節(jié)，通過BIM5D生產(chǎn)管理系統(tǒng)，BIM模型關(guān)聯(lián)施工進度，將任務(wù)分解，結(jié)合項目進度計劃軟件，制定每周施工進度計劃，通過三維模型與現(xiàn)場進度掛接，明確各項任務(wù)的部位、時間等信息，清晰直觀了解各階段資源配置情況，減少工作面沖突。對重難點部位提前預(yù)警，做好資源配置，使現(xiàn)場有組織地進行管理，保障施工組織策劃的合理性。BIM技術(shù)信息化管理系統(tǒng)的可視化功能，可以對現(xiàn)場施工場景做出真實空間的BIM模型，真實空間的尺寸和360度視角可以讓施工人員清晰地識別施工現(xiàn)場的具體情況，利用模擬分析協(xié)調(diào)施工現(xiàn)場的不同工序。利用Navisworks軟件，對環(huán)境進行測量。在精裝修階段利用穿插流水施工模式和BIM技術(shù)相結(jié)合的施工模式，裝修BIM負責(zé)人利用Revit軟件，根據(jù)施工圖紙進行三維建模，導(dǎo)入到Navisworks軟件之后對施工實地場景進行高度模擬?？梢詮牡谌暯侨轿?、多角度觀測裝修內(nèi)容內(nèi)部的場景，精確計算、測量具體空間內(nèi)的尺寸和面積，得出多個施工工序平行施工過程中存在的安全問題和可能產(chǎn)生的影響。實現(xiàn)施工工序和施工面的合理控制可以大幅提高施工質(zhì)量。傳統(tǒng)的施工控制模式主要依靠管理人員的工作經(jīng)驗和二維施工圖紙，很難發(fā)現(xiàn)各施工工序之間的交叉和碰撞問題，應(yīng)用穿插式施工模式時很容易引發(fā)二次返工問題，延緩施工工期的同時對施工質(zhì)量、施工安全的控制也會造成很大的影響。

3. 穿插流水施工進度計劃編制BIM應(yīng)用

施工進度的控制也是建筑工程中不可或缺的一部分，在工程進度控制中應(yīng)用BIM技術(shù)可以全面展示出工作面的交叉、分配，以便管理人員合理分析、制定進度計劃。加快施工進度控制的精細化、智能化程度，管理人員可以從多個方面分析影響施工進度的各類因素，收集相應(yīng)數(shù)據(jù)，以更加直觀、形象、具體的形式呈現(xiàn)出交叉、平行、同步施工過程中存在的問題，從而確定工程總工期和關(guān)鍵線路。當(dāng)出現(xiàn)實際施工進度與預(yù)期施工計劃不符的問題時，可以及時發(fā)現(xiàn)，通過調(diào)整施工方案使施工進度計劃與實際施工進度保持一致，以保證參建主體的經(jīng)濟效益和社會效益。

二、BIM運用實例：上海某企業(yè)總部項目

1. 項目難點

（1）樓層高；

（2）項目參與方多；

（3）技術(shù)信息量大；

（4）資金成本控制難。

2. 解決辦法

（1）BIM圖紙會審。為提供最合理的溝通方式，使用BIM可視化的特點，對本工程的圖紙會審與設(shè)計交底。BIM部門采用建模軟件，對本工程進行三維建模，然后對各專業(yè)模型進行復(fù)核和算量統(tǒng)計，從而達到最優(yōu)的方案。

（2）機電專業(yè)綜合管線優(yōu)化。利用BIM技術(shù)對全專業(yè)模型之間進行碰撞檢查（構(gòu)件和管線、建筑與結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)與管線等）。優(yōu)先計劃安排給排水、暖通、電氣照明等機電專業(yè)設(shè)備的安裝順序和空間，對于施工中的設(shè)備擺放、物料位置進行合理規(guī)劃，在施工前期找出未來會產(chǎn)生的問題及矛盾，及時調(diào)整不合理的地方，降低傳統(tǒng)平面圖紙模式的錯、漏、碰、缺等現(xiàn)象的出現(xiàn)，提升施工效率和質(zhì)量，縮短工期。

圖1 BIM綜合管線優(yōu)化圖

（3）BIM施工進度控制。根據(jù)資源限制和總工期需求，考慮施工方案、流水段劃分、施工工藝，在項目3D模型中添加時間進度，從而變成4D模型以便及時調(diào)整施工進度計劃。

（4）利用BIM模型對工程進行質(zhì)量控制。由于在模型的管線綜合階段，已經(jīng)把所有碰撞點一一查找并解決，且模型是根據(jù)現(xiàn)場的修改信息即時調(diào)整。因此以BIM模型為衡量標準判斷施工現(xiàn)場是否是按模型施工。

圖2 BIM質(zhì)量控制圖

在超高層項目工程施工過程中，BIM技術(shù)結(jié)合穿插流水施工的應(yīng)用，能充分發(fā)揮出BIM技術(shù)在穿插流水施工管控和三維可視化模擬應(yīng)用中的技術(shù)優(yōu)勢，顯著的提升項目效益。