李越宇，丁應(yīng)章，徐 強(qiáng)，王 飛

(中建三局集團(tuán)有限公司(滬)，上海 200129)

0 引言

BIM即利用數(shù)字模型對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)的過(guò)程[1-2]。根據(jù)GB/T 51235—2017《建筑信息模型施工應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》，建筑信息模型為在建工程的物理和功能特性進(jìn)行數(shù)字化表達(dá)，并依此進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)的過(guò)程和結(jié)果的總稱(chēng)。

杭州蕭山國(guó)際機(jī)場(chǎng)三期(交通中心)工程以施工圖為基礎(chǔ)，建立全專(zhuān)業(yè)完整的施工模型，并在施工階段全面應(yīng)用BIM技術(shù)。

1 工程概況

杭州蕭山國(guó)際機(jī)場(chǎng)三期(交通中心)工程總建筑面積647 744m2，地下建筑面積400 196m2，地上建筑面積247 548m2(見(jiàn)圖1)。工程包含4層地下室，3層裙房，2棟10層星級(jí)酒店，2棟9層配套業(yè)務(wù)用房。其中最大建筑高度44.5m，最大挖深約19.55m。

圖1 杭州蕭山國(guó)際機(jī)場(chǎng)三期建筑效果

2 工程重難點(diǎn)

1)工程體量大，工期緊 該項(xiàng)目基坑覆蓋面積達(dá)11萬(wàn)m2，分7個(gè)基坑區(qū)域同時(shí)施工，且實(shí)際施工工期比原投標(biāo)工期壓縮約4.5個(gè)月(見(jiàn)圖2)。為合理劃分流水段、安排施工順序，采用Fuzor軟件模擬施工進(jìn)度，以合理排布進(jìn)度計(jì)劃及施工方案。

圖2 基坑分區(qū)

2)平面管理難度大 周邊環(huán)境較復(fù)雜，施工區(qū)域內(nèi)僅1條道路可作為出土道路，同時(shí)，按照工期要求，土方開(kāi)挖階段平均日出土量高達(dá)1.5萬(wàn)m3，故調(diào)度車(chē)輛的合理進(jìn)出及交通路線規(guī)劃成為前期施工難點(diǎn)。因此，采用Twinmotion軟件模擬交通組織規(guī)劃，并進(jìn)行方案比選確定最優(yōu)車(chē)輛進(jìn)出路線。

3)工程量大，統(tǒng)計(jì)困難 總混凝土澆筑量約55萬(wàn)m3，模板用量約64.5萬(wàn)m2，在已有Revit建立的全專(zhuān)業(yè)模型基礎(chǔ)上，需通過(guò)Revit創(chuàng)建的模型計(jì)取工程量，制定符合算量軟件的建模規(guī)則，從而將Revit模型導(dǎo)入算量軟件進(jìn)行工程量計(jì)算，實(shí)現(xiàn)一模多用。既滿(mǎn)足BIM模型的幾何信息要求，又為工程量統(tǒng)計(jì)提供服務(wù)，同時(shí)節(jié)省人工管理成本。

4)復(fù)雜基坑群中超大超深逆作法施工 7個(gè)基坑區(qū)域同時(shí)施工，其中C1區(qū)4層地下室采用半逆作法施工，基坑面積約4.1萬(wàn)m2，大面積挖深19.55m，為浙江省最大、最深逆作法基坑?；幽媳眰?cè)與在建高鐵、地鐵相鄰，西側(cè)為在建航站樓，東側(cè)為機(jī)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)航站樓，施工難度極大。施工組織設(shè)計(jì)規(guī)劃初期，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工況，使用Fuzor軟件進(jìn)行逆作法施工模擬，規(guī)劃土方開(kāi)挖與結(jié)構(gòu)施工順序，并體現(xiàn)相應(yīng)的出土路線。通過(guò)土方開(kāi)挖模擬，順作區(qū)和逆作區(qū)的相對(duì)進(jìn)度關(guān)系清晰，對(duì)項(xiàng)目初期規(guī)劃起到重要作用。

5)總承包管理難度大 施工期間需滿(mǎn)足機(jī)場(chǎng)不停航、不停運(yùn)要求，且質(zhì)量安全文明施工要求高。工程涉及專(zhuān)業(yè)較多，包括但不限于機(jī)電、鋼結(jié)構(gòu)、幕墻、精裝修等專(zhuān)業(yè)，分包方多、專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)、各專(zhuān)業(yè)接口繁雜，給施工總承包管理帶來(lái)極大困難。因此采用BIM輕量化平臺(tái)，將業(yè)主、監(jiān)理、審計(jì)及各參建方加入平臺(tái)，通過(guò)在平臺(tái)上進(jìn)行文件共享傳輸及直接查閱圖紙和模型，有效解決多專(zhuān)業(yè)協(xié)同問(wèn)題。

3 BIM技術(shù)應(yīng)用

根據(jù)實(shí)施過(guò)程中的重難點(diǎn)，針對(duì)性地采用BIM技術(shù)解決模型創(chuàng)建、管線綜合、一模多用、可視化交底、進(jìn)度管理、施工模擬等工作。

3.1 模型創(chuàng)建

項(xiàng)目前期根據(jù)國(guó)家規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、業(yè)主提供的BIM技術(shù)規(guī)格書(shū)及公司管理文件等，基于實(shí)際情況，建立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、團(tuán)隊(duì)管理辦法、管理流程及編碼體系等。規(guī)定各專(zhuān)業(yè)的建模標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)施方案、交付標(biāo)準(zhǔn)、使用軟件等，為BIM技術(shù)的實(shí)施打好基礎(chǔ)，減少因標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一造成不同專(zhuān)業(yè)間模型無(wú)法整合的情況。

3.2 管線綜合

3.2.1碰撞檢查

傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)的管線綜合在實(shí)際施工中，由于管線碰撞引起的調(diào)整不低于總工程量的10%，個(gè)別項(xiàng)目的改動(dòng)量高達(dá)15%，甚至20%[2]。因此前期建立模型后，需立即根據(jù)模型調(diào)整管線綜合，首先進(jìn)行各專(zhuān)業(yè)間的碰撞檢查，找出設(shè)計(jì)與施工流程中的空間碰撞。

圖紙會(huì)審前，結(jié)構(gòu)、建筑、機(jī)電碰撞問(wèn)題共1 845個(gè)，對(duì)碰撞點(diǎn)進(jìn)行分類(lèi)總結(jié)后討論并反饋給設(shè)計(jì)方，施工前預(yù)先解決問(wèn)題，防止不必要的變更與浪費(fèi)。

3.2.2方案比選及優(yōu)化

除梳理及排除碰撞問(wèn)題外，對(duì)管線排布方案進(jìn)行優(yōu)化。以地下4層管線排布方案為例，設(shè)計(jì)單位前期要求全部使用管線穿梁方案，項(xiàng)目部根據(jù)實(shí)際情況，列舉僅橋架穿梁、橋架及水管穿梁綜合排布方案，具體如下。

1)僅橋架穿梁綜合排布方案(見(jiàn)圖3) ①?gòu)?qiáng)電與弱電橋架排布在0.4m高梁下，消防管道及噴淋管道等水管排布在0.9m高梁下；②排煙及排煙補(bǔ)風(fēng)管排布在0.4m高梁下，水管及橋架遇風(fēng)管上翻；③照明線槽及燈具排布在最底層并平鋪(消防及噴淋管道底部)。

圖3 僅橋架穿梁綜合排布方案

為盡量減少翻彎，考慮水管、橋架不同層布置，管線交叉時(shí)在梁窩內(nèi)上翻避讓。該方案凈高為2.95(燈線槽底面高度)-0.10(燈管高)-0.25(地坪漆找平層)=2.60m。按此方案排布，橋架穿洞1 555個(gè)。

2)橋架及水管穿梁綜合排布方案(見(jiàn)圖4) ①水管與橋架排布在0.4m高梁下，穿0.8m高梁中部；②排煙及排煙補(bǔ)風(fēng)管排布在水管及電纜橋架下，錯(cuò)層排布；③照明線槽及燈具排布在0.9m高梁及風(fēng)管底部，遇管下翻。

圖4 橋架及水管穿梁綜合排布方案

為盡量保證凈高，水管、橋架穿梁同層布置，管線交叉時(shí)在梁窩內(nèi)上翻避讓。該方案凈高為2.95(風(fēng)管底面高度)-0.05(支架)-0.25(地坪漆找平層)=2.65m。按此方案排布，橋架穿洞1 555個(gè)，水管主管(直徑≥65mm)穿洞1 467個(gè)。

在均滿(mǎn)足凈高要求的情況下，橋架及水管穿梁綜合排布方案中，水管穿梁需多穿洞1 467個(gè)，多花費(fèi)73.95萬(wàn)元?？紤]減少開(kāi)洞、節(jié)省成本、節(jié)約工期、方便現(xiàn)場(chǎng)預(yù)留預(yù)埋、管道施工及后期檢修等因素，最終采取僅橋架穿梁綜合排布方案。

僅橋架穿梁方案費(fèi)用如下：留洞1 555個(gè)，綜合單價(jià)600元/個(gè)，共93.3萬(wàn)元。工期如下：①預(yù)留階段 橋架留洞土建專(zhuān)業(yè)施工需考慮降效10%；②安裝階段 安裝需穿洞，且上部作業(yè)面變低，增加支吊架數(shù)量，需考慮降效20%。

通過(guò)管線綜合調(diào)整優(yōu)化排布方案，項(xiàng)目共節(jié)約成本約770萬(wàn)元。

3.2.3凈高分析

根據(jù)方案比選情況進(jìn)行凈高分析。制作地下室凈高分析圖，將發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題分類(lèi)匯總并提交設(shè)計(jì)。通過(guò)凈高分析，在施工前解決凈高問(wèn)題，避免后期返工。若某些問(wèn)題存在較大爭(zhēng)議，邀請(qǐng)業(yè)主、全過(guò)程監(jiān)理、設(shè)計(jì)等單位一同討論解決。

3.3 一模多用

Revit模型統(tǒng)計(jì)的工程量是模型幾何形狀下的實(shí)際量，而廣聯(lián)達(dá)GTJ2018統(tǒng)計(jì)的工程量為算量規(guī)則下的模型工程量[3]。項(xiàng)目采用Revit+廣聯(lián)達(dá)算量軟件，避免多次建模[4]。參考廣聯(lián)達(dá)GTJ2018的工程量計(jì)算規(guī)則，使用Revit創(chuàng)建施工圖模型，并利用GFC插件導(dǎo)入廣聯(lián)達(dá)GTJ2018，即可用于施工圖預(yù)算編制、混凝土工程量計(jì)取、模板腳手架用量統(tǒng)計(jì)、復(fù)雜構(gòu)件計(jì)量等，實(shí)現(xiàn)一模多用，提高效率，節(jié)約管理成本。

利用GFC插件導(dǎo)出Revit文件時(shí)，需重點(diǎn)設(shè)置樓層、混凝土強(qiáng)度等級(jí)、構(gòu)件算量類(lèi)型，按圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求修改后導(dǎo)出全部圖元，保存為GFC格式文件。后用廣聯(lián)達(dá)GTJ2018打開(kāi)該文件，軟件自動(dòng)將模型轉(zhuǎn)為GTJ格式文件，經(jīng)檢查無(wú)誤后進(jìn)行匯總計(jì)算。

3.3.1模型轉(zhuǎn)化注意事項(xiàng)

3.3.1.1構(gòu)件算量類(lèi)別選擇

構(gòu)件自動(dòng)轉(zhuǎn)化結(jié)果不能保證完全準(zhǔn)確和對(duì)應(yīng)，因此導(dǎo)出時(shí)需手動(dòng)設(shè)置對(duì)應(yīng)構(gòu)件的算量類(lèi)別和自定義構(gòu)件轉(zhuǎn)換規(guī)則。

3.3.1.2混凝土強(qiáng)度等級(jí)設(shè)置

Revit模型導(dǎo)出GFC格式文件時(shí)需先在樓層轉(zhuǎn)化中設(shè)置相應(yīng)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)，否則導(dǎo)入廣聯(lián)達(dá)GTJ2018后，即使統(tǒng)一設(shè)置樓層信息，構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等級(jí)依舊保留導(dǎo)出時(shí)的設(shè)置。

3.3.1.3重疊構(gòu)件處理

Revit中發(fā)生構(gòu)件重疊時(shí)軟件會(huì)自動(dòng)提示，建模時(shí)隨建隨清，也可完成模型后利用第三方插件清查重疊構(gòu)件，構(gòu)件需按照清單計(jì)算規(guī)則統(tǒng)一扣減，避免重復(fù)計(jì)量。

GFC插件導(dǎo)出模型時(shí)會(huì)檢查模型，按檢查報(bào)告逐一修改模型問(wèn)題，產(chǎn)生墻中心線繪制過(guò)長(zhǎng)問(wèn)題，需設(shè)置不允許連接及調(diào)整中心線長(zhǎng)度的規(guī)則。

若墻、梁和板的連接較多，在Revit中修改較不便，且對(duì)計(jì)算機(jī)性能要求較高，修改時(shí)會(huì)反復(fù)重新生成模型，此時(shí)應(yīng)導(dǎo)入廣聯(lián)達(dá)GTJ2018中進(jìn)行調(diào)整。

3.3.1.4復(fù)雜構(gòu)件的建模要求及轉(zhuǎn)化注意事項(xiàng)

1)梁加腋 水平梁加腋需用板繪制，頂標(biāo)高為板底，底標(biāo)高為加腋底，否則導(dǎo)入廣聯(lián)達(dá)GTJ2018后易因存在多個(gè)不同標(biāo)高難以進(jìn)行批量修改。

復(fù)雜造型的加腋梁如圖5所示，在廣聯(lián)達(dá)GTJ2018中難以創(chuàng)建且難以進(jìn)行參數(shù)化精確控制，可直接使用Revit建模并提取工程量，可在算量報(bào)表中稍做修改增加此項(xiàng)。

圖5 復(fù)雜造型加腋梁

2)集水坑 在Revit中使用自建族繪制集水坑，族類(lèi)型屬性選擇結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，導(dǎo)入項(xiàng)目模型后扣除與筏板連接的體積，承臺(tái)扣除與集水井連接的體積，最后匯總計(jì)算為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模型。

若使用Revit直接放置集水坑族，導(dǎo)入廣聯(lián)達(dá)GTJ2018后會(huì)缺失，應(yīng)在廣聯(lián)達(dá)GTJ2018中補(bǔ)畫(huà)該部分集水井。

承臺(tái)集水井及筏板底的墊層工程量統(tǒng)計(jì)中，廣聯(lián)達(dá)GTJ2018可一鍵自動(dòng)生成，并貼合底部造型，此項(xiàng)彌補(bǔ)Revit中的不足。

3)樁承臺(tái) 該項(xiàng)目筏板基礎(chǔ)存在降板及水溝，且與樁承臺(tái)交匯布置，若承臺(tái)頂標(biāo)高按筏板頂標(biāo)高設(shè)置，會(huì)計(jì)量偏多。而在廣聯(lián)達(dá)GTJ2018中，樁承臺(tái)工程量計(jì)算時(shí)應(yīng)扣除與筏板相交部分的體積，因此在Revit建模時(shí)應(yīng)將承臺(tái)頂標(biāo)高設(shè)置為筏板底標(biāo)高。

4)坡道 在Revit中使用樓板繪制并命名為坡道，模型導(dǎo)出時(shí)若構(gòu)件屬性選擇坡道，則導(dǎo)入廣聯(lián)達(dá)GTJ2018后會(huì)顯示定位錯(cuò)誤無(wú)法計(jì)量，因此導(dǎo)出時(shí)選擇斜板，即可導(dǎo)入廣聯(lián)達(dá)GTJ2018中進(jìn)行計(jì)量。

5)其他復(fù)雜結(jié)構(gòu)構(gòu)件 如復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)等，使用Revit模型計(jì)取，可為施工現(xiàn)場(chǎng)備料及材料用量把控提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

3.3.2算量結(jié)果對(duì)比

該項(xiàng)目地下室結(jié)構(gòu)工程量中，采取廣聯(lián)達(dá)GTJ2018所建模型的混凝土總工程量為393 519m3，Revit模型導(dǎo)入廣聯(lián)達(dá)GTJ2018后工程量為393 654m3， 兩者誤差為0.03%，誤差值在混凝土出量準(zhǔn)確性范圍內(nèi)[5-6]。

3.4 可視化交底

項(xiàng)目C區(qū)為超大超深基坑逆作施工區(qū)，有復(fù)雜節(jié)點(diǎn)，利用BIM技術(shù)將復(fù)雜節(jié)點(diǎn)建立為模型，為深化設(shè)計(jì)、方案編制及交底提供可視化依據(jù)(見(jiàn)圖6)。

圖6 梁柱節(jié)點(diǎn)三維模型

3.5 進(jìn)度管理

傳統(tǒng)項(xiàng)目進(jìn)度管理存在可視性弱、不易協(xié)同、網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃表達(dá)抽象等問(wèn)題，無(wú)法充分優(yōu)化進(jìn)度，導(dǎo)致工期拖延、成本增加[7]。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況建立施工進(jìn)度模型，將二維網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃圖轉(zhuǎn)變?yōu)槿S模型，通過(guò)比對(duì)實(shí)際施工進(jìn)度模型與計(jì)劃進(jìn)度模型，分析進(jìn)度情況，為調(diào)整提供參考。

3.6 施工模擬

項(xiàng)目C區(qū)為逆作施工區(qū)，初步規(guī)劃結(jié)構(gòu)施工順序后，經(jīng)過(guò)模擬，不滿(mǎn)足施工進(jìn)度要求，且由于周邊環(huán)境較復(fù)雜，沒(méi)有足夠的場(chǎng)地進(jìn)行材料周轉(zhuǎn)及交通組織規(guī)劃，于是C區(qū)采用雙棧橋式逆作法，更新后施工順序如下：B0板施工→B2板逆作→底板施工→B3板順作(留土區(qū)B3板逆作)→B1板順作(見(jiàn)圖7)。

圖7 逆作施工順序

經(jīng)過(guò)調(diào)整，將B0板平面空間作為材料堆放場(chǎng)地及加工車(chē)間。其中鋼筋加工車(chē)間、鋼筋堆場(chǎng)等荷載較大，布置在棧橋區(qū)域(限載35kPa)；木工加工車(chē)間、周轉(zhuǎn)料具堆場(chǎng)等荷載較小，布置在非棧橋區(qū)域(限載2.5kPa)。

C1區(qū)B0，B2板均設(shè)棧橋重車(chē)道，并設(shè)置B0板通向B2板的斜棧橋，方便土方暗挖出土及材料運(yùn)輸，提高施工效率。

B0至B2棧橋間的格構(gòu)柱設(shè)置鋼斜撐，增加圍護(hù)體系穩(wěn)定性。棧橋重車(chē)道荷載嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)荷載進(jìn)行控制(樓板均布荷載≤35kPa，單車(chē)最大質(zhì)量≤50t)。

4 結(jié)語(yǔ)

本工程在施工管理全過(guò)程中運(yùn)用BIM技術(shù)，在深化設(shè)計(jì)、施工工藝、工程進(jìn)度、施工組織及協(xié)調(diào)配合方面運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)工程管理由3D向4D，5D發(fā)展，力求提高工程管理信息化水平、工作效率，為工程全生命周期管理中的施工管理階段提供數(shù)字化信息，充分保障后期運(yùn)營(yíng)管理。