基于BIM技術(shù)的建筑工程大穿插施工技術(shù)應(yīng)用

【摘 要】隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，建筑信息模型（BIM）可視化、動態(tài)化、協(xié)調(diào)性、模擬性等優(yōu)點，促使其在建筑施工中的應(yīng)用范圍越來越廣泛。主要探討如何將BIM技術(shù)系統(tǒng)地應(yīng)用于建筑工程大穿插施工中，并結(jié)合案例分析其應(yīng)用效果及價值，以期為同類似工程提供經(jīng)驗借鑒。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù)； 建筑工程； 大穿插工藝

【中圖分類號】TP317.4【文獻標(biāo)志碼】A

0 引言

隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，BIM技術(shù)因其可視化、動態(tài)化、協(xié)調(diào)性、模擬性等優(yōu)點，其應(yīng)用價值也逐漸被挖掘出來。如今BIM技術(shù)逐漸被應(yīng)用于工程施工項目全過程，包括設(shè)計、采購、施工、使用、運維等階段［1］。通過BIM技術(shù)的運用，能夠為項目管理者提供更為精細的質(zhì)量和成本控制。大穿插施工是指在主體施工的同時，將后續(xù)工作分層合理安排，實現(xiàn)主體結(jié)構(gòu)、二次結(jié)構(gòu)、室內(nèi)裝修、外立面裝飾的施工流水段劃分，每個施工段進行合理的工序分解，按工序組織等節(jié)奏流水施工，形成空間立體交叉作業(yè)［2］。相較而言，現(xiàn)有實踐對BIM技術(shù)運用于大穿插施工中的關(guān)注較少，如何將BIM技術(shù)優(yōu)勢與大穿插施工技術(shù)特點結(jié)合起來，從而達到提高效率、穩(wěn)定質(zhì)量、縮短工期、節(jié)約成本的目標(biāo)，值得深入探究。

1 BIM技術(shù)在大穿插施工中的優(yōu)勢

1.1 圖紙優(yōu)化

在項目建造過程中，BIM技術(shù)能夠發(fā)揮自身技術(shù)優(yōu)勢，對各專業(yè)間圖紙問題提前查找、提出解決方案，提高施工效率和質(zhì)量，縮短工期。其主要應(yīng)用于綜合管網(wǎng)的碰撞試驗與優(yōu)化布置，大致分為五個步驟：將建立好的土建工程、安裝工程模型提交到相應(yīng)檢測軟件中；審核和修正模型，根據(jù)施工流程進行后臺碰撞檢測并輸出檢測結(jié)果；專家查找和核對相關(guān)沖突圖紙，撰寫碰撞檢測報告；在做完碰撞檢查以后，基于BIM軟件的三維可視化對碰撞點逐個分析處理；同時結(jié)合建筑功能性及施工便利性，對管線等的排布原則進行綜合設(shè)計，最終完成對管線的二次排布最大程度上杜絕碰撞點的出現(xiàn)，合理完成圖紙優(yōu)化（圖1、圖2）。

基于BIM技術(shù)模型的工程量計算。在工程實施前針對不同部位、不同種類的材料明細及總量進行統(tǒng)計、制定材料進場計劃、精心組織材料進場時間，確保施工現(xiàn)場材料達到最優(yōu)利用率。

基于BIM技術(shù)模型，進行施工場地合理布置，能有效保證項目順利實施。主要包括施工道路布置、塔吊及施工電梯布置、鋼筋棚設(shè)置、材料堆場等；并開展疊合板構(gòu)件吊裝模擬、工序施工進度模擬。

1.2 三維可視化交底

設(shè)計單位基于BIM技術(shù)模型對施工總承包單位進行可視化設(shè)計交底，能夠使總承包單位更好理解項目設(shè)計意圖、提升項目建設(shè)完成效果；總承包單位也可以借助BIM技術(shù)模型對施工班組進行重要部位、關(guān)鍵節(jié)點的可視化安全技術(shù)交底，讓施工班組直觀感受和理解施工安全技術(shù)要點。

1.3 動態(tài)化、數(shù)字化管理

BIM云平臺的構(gòu)建與應(yīng)用，使得建筑工程施工過程中可隨時在移動設(shè)備上查看BIM技術(shù)模型、模型中上傳設(shè)計變更、標(biāo)注變更信息、跟蹤落實變更執(zhí)行情況、檢查對比BIM技術(shù)模型與實體工程差異情況，實現(xiàn)建造工程中高效的信息化互通與數(shù)字化管控。

2 BIM技術(shù)在大穿插施工工藝中的具體應(yīng)用

2.1 工序穿插

借助BIM技術(shù)模型的動態(tài)化現(xiàn)場模擬，進行主體結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)層工序的穿插施工，實現(xiàn)穿插施工工序安排的科學(xué)化、精準(zhǔn)化。主體結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)層工序穿插施工主要包括鋼筋分項工程穿插施工、模板分項工程穿插施工、混凝土分項工程穿插施工。

2.1.1 鋼筋分項工程穿插施工

鋼筋分項工程穿插施工主要包括：墻、柱豎向受力鋼筋焊接、綁扎、梁鋼筋焊接及綁扎和板鋼筋綁扎。

工序穿插原因：減少工序與工序之間的時間間隔，提前插入下一道工序，縮短整個工程的建設(shè)周期。

一個檢驗批的墻柱鋼筋焊接工程量一般需要1天，完成之后再進行1天的墻柱鋼筋綁扎工作。通過BIM技術(shù)的可視化模擬，開展進一步的工期合理優(yōu)化，即焊接工作面統(tǒng)一從左向右邊推進，在焊接工作開始2 h后提前插入墻柱鋼筋綁扎工作，一天之內(nèi)就能完成墻柱鋼筋焊接機綁扎兩項工作，提前一個工作日便完成鋼筋綁扎工作，縮短了一半工期。

2.1.2 模板分項工程穿插施工

一個檢驗批模板支撐體系包括支撐架體搭設(shè)、模板加工、模板安裝和模板加固。完成一般需要3天，通過合理安排，提前將墻體模板制作、加固成一個分片式大塊模板，提前安排將電梯井模板加固成分片式大塊模板，然后通過塔吊將分片式大塊模板調(diào)運至樓層相應(yīng)部位進行安裝，節(jié)約模板在樓層上制作、加固時間，將模板支撐體系控制在2天完成。

2.1.3 混凝土分項工程穿插施工

一個混凝土檢驗批工程量需要1個工作日。通過BIM技術(shù)優(yōu)化工序安排，將混凝土澆筑時間安排在白天，然后晚上進行混凝土養(yǎng)護，第二天再進行下一道工序施工。若混凝土澆筑安排在晚上進行澆筑，則養(yǎng)護時間只能在白天，養(yǎng)護期內(nèi)無法進行下一道工序施工，無形中增加1個工作日的混凝土養(yǎng)護期。

總體來看，一個標(biāo)準(zhǔn)層施工需要7個工作日，通過BIM技術(shù)的可視化模擬合理安排工序穿插施工，一個標(biāo)準(zhǔn)層只需要4個工作日，縮短了3個工作日。由此可見，借助BIM技術(shù)模型，在標(biāo)準(zhǔn)層施工中實現(xiàn)各專業(yè)大穿插的動態(tài)實時的施工計劃及施工管理，可以做到安全且合理壓縮主體結(jié)構(gòu)工期以支撐整個項目的主體結(jié)構(gòu)的提前封頂。

2.2 專業(yè)穿插

借助BIM技術(shù)模型對各專業(yè)分包實現(xiàn)大穿插作業(yè)的動態(tài)施工計劃布置及現(xiàn)場管理，可以安全且合理壓縮相關(guān)施工工期以支撐整個項目的主體工程提前驗收。

專業(yè)穿插施工一般從第5層開始砌體插入，主體施工到第8層時首層工作面可以移交精裝修，說明樓層大于5層可以插入二次結(jié)構(gòu)施工縮短建設(shè)工期，主體工程在第8層施工時，首層工作面可以精裝修，8層以上樓層可以實現(xiàn)主體結(jié)構(gòu)、二次結(jié)構(gòu)、裝修施工流水作業(yè)。

一般住宅工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件拆模強度需要達到設(shè)計強度的75%，所需時間為7天，第8層進行結(jié)構(gòu)施工時，第6、第7層結(jié)構(gòu)必須進行養(yǎng)護。當(dāng)混凝土強度達到拆除要求時，才能開始模板支撐體系拆除工作。鋼管架體拆除、模板拆除及清理需要3天，1天進行砌體施工準(zhǔn)備。

當(dāng)插入砌體專業(yè)施工時，第1天完成砌體砌筑，第2天進行砌體養(yǎng)護，第3天進行構(gòu)造柱澆筑及安裝預(yù)埋，第4天進行構(gòu)造柱拆模及清理。

當(dāng)插入抹灰專業(yè)施工時，第1天進行抹灰沖筋，第2天進行沖筋養(yǎng)護，第3天進行抹灰施工，第4天進行抹灰養(yǎng)護。

當(dāng)插入室內(nèi)防水、地暖、地坪施工時，第1天進行廚衛(wèi)、陽臺的結(jié)構(gòu)基層處理，第2天進行防水施工，第3天進行地暖施工，第4天進行地坪施工。

應(yīng)用BIM技術(shù)模型進行建筑工程專業(yè)穿插工藝的動態(tài)化模擬演示可見［3］，當(dāng)主體結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)層標(biāo)準(zhǔn)工期按4個工作日每層計算，主體結(jié)構(gòu)施工至第8層時，第6層、7層主體結(jié)構(gòu)進行養(yǎng)護，第5層進行主體模板支撐體系拆除，第4層插入砌體施工，第3層插入抹灰施工，第2層插入室內(nèi)防水、地暖、地坪施工，首層進行移交精裝施工。以此類推，從而達到最優(yōu)的工期安排。

3 實例分析

3.1 項目概況

本文案例項目為雙流區(qū)協(xié)和街道1號地塊項目，位于四川省成都市雙流區(qū)萬順路二段與協(xié)和路交叉口。總建筑面積約166 234.46 m2，共建5棟高層住宅，4棟地上37層，1棟地上36層。

3.2 實際應(yīng)用

（1）利用BIM技術(shù)進行結(jié)構(gòu)施工模板支撐體系驗算、對施工圖紙優(yōu)化、對作業(yè)班組可視化安全技術(shù)交底。

（2）利用BIM技術(shù)對材料進場進行實時監(jiān)管，第一時間進行取樣送檢，請監(jiān)理工程驗收，合格之后材料才能投入使用。

（3）利用BIM技術(shù)對施工現(xiàn)場進行實時監(jiān)控管理，能及時發(fā)現(xiàn)施工現(xiàn)場的安全隱患，并協(xié)助安全監(jiān)督員實現(xiàn)現(xiàn)場安全管控，降低安全事件發(fā)生的概率。

（4）根據(jù)公司質(zhì)量管理為指引，利用BIM技術(shù)實時實現(xiàn)各個工序施工前進行樣板引路，材料送樣制度，避免工期耽誤。

（5）利用BIM技術(shù)落實停止檢查制度：重要部位、關(guān)鍵工序、薄弱環(huán)節(jié)、客戶敏感點、質(zhì)量短板和安全風(fēng)險等強制性地設(shè)置停止點檢查，“抓重點帶一般”，促進項目安全、質(zhì)量快速穩(wěn)健提升。

（6）利用BIM技術(shù)落實舉牌驗收制度。借助BIM模型詳細記錄驗收部位、內(nèi)容、結(jié)論、時間、參與人員，拍照留檔，實現(xiàn)工程質(zhì)量安全責(zé)任可追溯。

3.3 效益分析

3.3.1 縮短工期

以實例項目中一棟37層的標(biāo)準(zhǔn)層樓棟進行工期計算，正常施工標(biāo)準(zhǔn)層工期為7天一層，通過穿插施工標(biāo)準(zhǔn)層4天。結(jié)構(gòu)施工至8層時，第6、第7層結(jié)構(gòu)養(yǎng)護，第5層進行主體模板支撐體系拆除，第4層插入砌體施工，第3層插入抹灰施工，第2層插入室內(nèi)防水、地暖、地坪施工，首層進行移交精裝施工，精裝修一般施工按照7天一層。

主體結(jié)構(gòu)施工大穿插施工一層需要4天，常規(guī)工藝施工一層需要7天，每施工一層節(jié)約7-4=3天。主體結(jié)構(gòu)采用大穿插施工一棟需要37×4=148天。主體結(jié)構(gòu)采用常規(guī)工序施工一棟需要37×7=259天。

砌體施工一層需要4天，抹灰施工一層需要4天，防水、地暖和地坪工序施工總共需要4天。施工一棟的砌體+抹灰+防水、地暖和地坪施工需要工期37×（4+4+4）=444天。

精裝修施工一層需要7天。施工一棟的精裝修需要6×37=222天。

采用大穿插施工提前插入時間（37-4）層×7天/層=231天。采用常規(guī)工藝施工一棟總共需要時間259+444+222=925天。采用大穿插工藝施工一棟總共需要時間925-231-37×3=583天。

基于BIM技術(shù)的大穿插施工工期與常規(guī)工藝施工工期相比節(jié)約（925-583）/925×100%=37%。

由此可見，將BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑工程大穿插施工工藝中，能夠進一步優(yōu)化工期，提升施工效率。

3.3.2 降低成本

建造成本計算按照管理費每天投入2 000元，垂直運輸費每天投入600元，外架租賃費0.08元/（m2·d），外架面積為17 600 m2，采用常規(guī)工藝施工一棟總共需要時間925天，采用大穿插工藝施工一棟總共需要時間583天。

采用常規(guī)工藝施工：管理費+垂直運輸費+外架租賃費=925×（2000+600+0.08×17600）=3707400元

采用大穿插工藝施工：管理費+垂直運輸費+外架租賃費=583×（2000+600+0.08×17600）=2336664元。

基于BIM技術(shù)的穿插工藝比常規(guī)工藝在管理費、垂直運輸費、外架租賃費上節(jié)約（3707400-2336664）/3707400×100%=37%。

由此可見，BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑工程大穿插施工工藝中，能夠更為有效地節(jié)約施工成本。

4 結(jié)論

（1）借助BIM技術(shù)模型，在高層建筑大穿插施工工藝中能實現(xiàn)圖紙優(yōu)化、技術(shù)準(zhǔn)備、現(xiàn)場模擬、三維可視化交底、施工計劃及施工管理實現(xiàn)數(shù)字化及動態(tài)化，施工全過程安全、高效且可控。

（2）借助BIM技術(shù)模型，能夠合理穿插工序、避免間隙時間，縮短主體結(jié)構(gòu)工程建設(shè)工期。

（3）借助BIM技術(shù)模型，提前進行專業(yè)工程插入，能夠有效地縮短項目建設(shè)周期、降低建造成本。

參考文獻

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［作者簡介］吳行州（1973—），男，本科，高級工程師，研究方向為土木工程。