徐超XU Chao

（寧波衛(wèi)生職業(yè)技術(shù)學(xué)院，寧波 315000）

0 引言

傳統(tǒng)的工程項(xiàng)目管理形式極大地影響信息在參建單位間的交流，在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維等階段存在協(xié)同管理難度大、效率低、安全穩(wěn)定性差、資源浪費(fèi)嚴(yán)重等問題，BIM 技術(shù)的應(yīng)用為解決以上問題打開了新的思路。當(dāng)前，針對BIM 技術(shù)的應(yīng)用研究在地下空間工程、橋梁工程、隧道工程及鐵路工程等各建筑領(lǐng)域中已初具成果。李芊[1]等以BIM 為核心搭建運(yùn)維管理協(xié)同平臺，探究了BIM 技術(shù)在綜合管廊運(yùn)維管理階段的可行性。王同軍[2]等構(gòu)建以BIM為管理內(nèi)涵的協(xié)同管理理論框架，從單項(xiàng)目云化建設(shè)管理管到項(xiàng)目協(xié)同管理進(jìn)行應(yīng)用實(shí)踐，為鐵路工程建設(shè)現(xiàn)代化管理建立起系統(tǒng)的解決方案。胡振中[3]等運(yùn)用BIM 和數(shù)據(jù)驅(qū)動技術(shù)對運(yùn)維數(shù)據(jù)進(jìn)行深入挖掘分析，推動運(yùn)維管理智能化水平的穩(wěn)步提升。李曉軍[4]等的研究指出BIM 技術(shù)在隧道工程設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用已較為成熟，但在隧道動態(tài)設(shè)計(jì)與施工等方面仍需進(jìn)一步深化。曾旭東[5]等的分析表明BIM 正向設(shè)計(jì)促進(jìn)了初步設(shè)計(jì)階段各相關(guān)專業(yè)的協(xié)同管理，實(shí)現(xiàn)了視圖的聯(lián)動性，有效保證設(shè)計(jì)進(jìn)度及施工圖質(zhì)量。李菲[6]等采用“分布式”BIM 模型的方法構(gòu)建成本分析模型，實(shí)現(xiàn)全過程精細(xì)化造價(jià)管理。

由此可見，當(dāng)前以BIM 技術(shù)為理論基礎(chǔ)的應(yīng)用分析及研究主要集中于項(xiàng)目管理的設(shè)計(jì)及運(yùn)維階段，而針對施工階段的研究也較多圍繞造價(jià)及成本方面，因此開展建設(shè)工程項(xiàng)目施工階段BIM 技術(shù)的應(yīng)用研究具有重要意義。

1 國內(nèi)BIM 標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀分析

自2010 年起，我國住建部及以北京、上海、深圳為主的發(fā)達(dá)城市就建筑工程、城市交通工程、鐵路工程、公路工程等各工程建設(shè)領(lǐng)域發(fā)布多項(xiàng)BIM 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，限于篇幅原因，本文僅列示部分相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如表1 所示。BIM 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要可分為基礎(chǔ)技術(shù)性標(biāo)準(zhǔn)及實(shí)施應(yīng)用性標(biāo)準(zhǔn)兩大類，涵蓋編碼、存儲與交換、建模、交付及應(yīng)用6 個具體類別。相較于其他工程領(lǐng)域，我國針對建筑工程領(lǐng)域的BIM 標(biāo)準(zhǔn)體系仍需進(jìn)一步完善，且相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對建筑工程施工階段的針對性相對較弱。

表1 國內(nèi)BⅠM 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)分類

2 工程背景

本工程為西安市某地鐵停車場建設(shè)項(xiàng)目，是陜西省首個有蓋上二次建筑開發(fā)的地鐵項(xiàng)目，占地面積13.6 公頃，總建筑面積146608.12m3，功能區(qū)主要包括運(yùn)用庫、咽喉區(qū)、洗車庫、綜合辦公樓等生產(chǎn)性及輔助性生產(chǎn)房屋、辦公房屋，其中綜合辦公樓及運(yùn)用庫三維模型示意圖見圖1。本文將通過BIM 技術(shù)建立項(xiàng)目管理平臺，搭建建筑及機(jī)電模型，以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目在施工階段的智能化管理。

圖1 三維模型示意圖

項(xiàng)目建設(shè)初期，項(xiàng)目部基于當(dāng)前較為主流的“廣聯(lián)達(dá)數(shù)字項(xiàng)目管理平臺”，搭配建模軟件Revit2019、深化設(shè)計(jì)軟件MagiCAD、后期效果處理軟件3Dmax 等技術(shù)工具，建立起項(xiàng)目施工組織管理的技術(shù)支持框架，如表2 所示。

表2 BⅠM 管理平臺及技術(shù)支持框架

3 BIM 技術(shù)在施工組織管理中的實(shí)際應(yīng)用

綜合考慮地鐵停車場項(xiàng)目的施工特點(diǎn)，以平面施工圖紙為基礎(chǔ)建立土建及機(jī)電模型，重點(diǎn)進(jìn)行圖紙審查、碰撞檢查、綜合管線優(yōu)化、深化設(shè)計(jì)、可視化交底等施工組織管理的研究，實(shí)現(xiàn)以BIM 技術(shù)為核心的精細(xì)化施工過程管理。

3.1 施工圖紙審查

在三維模型建立之前，BIM 技術(shù)管理小組將施工技術(shù)文件按專業(yè)類別進(jìn)行劃分，確定統(tǒng)一的建模標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)立模型同步域，完成項(xiàng)目族庫的建立及補(bǔ)充，建立構(gòu)件信息庫，有利于施工信息在各專業(yè)間流通，提高施工信息的傳遞質(zhì)量及效率。

依據(jù)建模過程中所發(fā)現(xiàn)圖紙問題，BIM 技術(shù)小組建立施工圖紙審查問題跟蹤庫，共計(jì)發(fā)現(xiàn)施工圖紙問題210 余處，例如某綜合辦公樓機(jī)電專業(yè)施工圖紙問題，五層管綜剖面圖中污水橫管相對標(biāo)高為2.85m，而在排水原理圖中，五層污水橫管的相對標(biāo)高為2.96m。施工前期，項(xiàng)目利用三維模型及時(shí)將圖紙問題整理后暴露在施工管理人員面前，有效避免返工造成的工期損失，降低施工管理難度，提高了與設(shè)計(jì)院的溝通效率。

3.2 碰撞檢查及方案優(yōu)化

①碰撞檢查。在施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)階段，由于各專業(yè)高度集中，結(jié)構(gòu)構(gòu)件及管線交叉錯綜復(fù)雜，將導(dǎo)致現(xiàn)場結(jié)構(gòu)施工及安裝布設(shè)管線時(shí)出現(xiàn)諸如管線碰撞、交叉、標(biāo)高不符合規(guī)范要求等各項(xiàng)問題，并且預(yù)埋孔洞及預(yù)埋管件的準(zhǔn)確定位存在一定難度，在施工過程中極易遺漏缺項(xiàng)。利用BIM 技術(shù)通過云碰撞檢查土建專業(yè)中梁、柱、墻體的碰撞以及各專業(yè)管道之間的碰撞，如圖2 所示?；谂鲎矙z查結(jié)果，組織各專業(yè)工程技術(shù)人員對碰撞點(diǎn)逐項(xiàng)檢查，及時(shí)與設(shè)計(jì)單位溝通聯(lián)系，在滿足設(shè)計(jì)要求及施工特點(diǎn)的條件下調(diào)整施工圖紙，有利于施工單位合理組織各專業(yè)施工，減少因返工造成的工期、人力、資源的浪費(fèi)。

圖2 結(jié)構(gòu)構(gòu)件碰撞檢查結(jié)果示意圖

②綜合管線布置優(yōu)化。建筑物內(nèi)部管線復(fù)雜部位的布置方案通常需要進(jìn)行多種方案對比，綜合考慮施工序安排、設(shè)計(jì)要求及空間排布等多項(xiàng)因素，在權(quán)衡利弊后選擇出其中一種可實(shí)施的方案。項(xiàng)目BIM 技術(shù)小組通過建立綜合管線模型，重點(diǎn)剖析施工重難點(diǎn)部位，利弊一目了然，方案優(yōu)化具體實(shí)施流程可見圖3。

圖3 方案優(yōu)化實(shí)施流程示意圖

根據(jù)機(jī)電專業(yè)設(shè)計(jì)圖紙，綜合辦公樓地下一層布置有新風(fēng)系統(tǒng)、送風(fēng)系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)、強(qiáng)電及通信電纜橋架等。綜合管線布置原方案，按照原設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行建模，不改變施工圖紙上原始管線的尺寸，錯層排布盡可能把所有管線錯開避免碰撞。其優(yōu)點(diǎn)是可以避免方案變更將會導(dǎo)致管道尺寸及布線路徑發(fā)生改變引起設(shè)計(jì)變更；其缺點(diǎn)是忽略了檢修上人空間，管支吊架施工復(fù)雜，凈高較低，線錯層排布不美觀等。綜合管線布置優(yōu)化方案，在保證截面積不變的情況下，改變大尺寸風(fēng)管的截面尺寸，并將大尺寸風(fēng)管上下分層整齊排布。其優(yōu)點(diǎn)是大小管線分布在走廊兩側(cè)，排布整齊美觀錯落有致，且凈高得到提升，中間預(yù)留空間可作為檢修空間，便于后期運(yùn)營維護(hù)；其缺點(diǎn)是由于改變了原有施工圖紙上管線尺寸信息，需要與設(shè)計(jì)、監(jiān)理等多方研討確認(rèn)后方能施工。BIM 技術(shù)小組織設(shè)計(jì)單位及監(jiān)理單位，借助三維漫游視頻、平面圖、軸測圖及局部復(fù)雜節(jié)點(diǎn)剖面分析的手段，從施工難易程度、材料消耗、管線美觀度等方面研究討論排布方案的優(yōu)缺點(diǎn)，最終確定以優(yōu)化方案進(jìn)行綜合管線的排布。

經(jīng)過BIM 綜合管線排布方案優(yōu)化及深化后，解決了大量交叉碰撞問題，各類管道排布整齊美觀，層次分明，室內(nèi)空間凈高有了顯著提升。

3.3 MagiCAD 在綜合支吊架及管道預(yù)制的應(yīng)用

①綜合支吊架設(shè)計(jì)。結(jié)合項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)優(yōu)化后的綜合管線模型，從支吊架布置范圍（包括布置區(qū)域、承擔(dān)的管線等）、支吊架類型選擇（包括綜合支吊架、單層支吊架、多層支吊架等）、支吊架設(shè)計(jì)規(guī)則（包括管道保溫層厚度、防冷橋木托尺寸、管間距規(guī)定、支吊架底部與吊頂?shù)拈g距設(shè)定、支吊架間距設(shè)定等）三個方面，進(jìn)行支吊架的選型及排布，利用MagiCAD 對支吊架進(jìn)行受力分析，確定支吊架是否滿足要求，并生成校核報(bào)告，出具綜合支吊架平面布置圖及安裝大樣圖，為現(xiàn)場支吊架安全布置提供數(shù)據(jù)，指導(dǎo)現(xiàn)場施工。

②風(fēng)管預(yù)制加工。利用MagiCAD 將風(fēng)管分段、編號，并輸出平面圖、剖面圖和軸測圖，指導(dǎo)風(fēng)管預(yù)制加工，減少現(xiàn)場加工工作量，解決現(xiàn)場安裝場地狹小、焊接危險(xiǎn)性大的問題，保證了施工質(zhì)量和安全。同時(shí)工廠標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)大大縮短了施工工期。

3.4 三維可視化交底

以土建模型為例，通過BIM 模型及3DMax 施工模擬動畫對復(fù)雜節(jié)點(diǎn)、工藝進(jìn)行可視化交底。地下管溝與列車檢查坑、結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)之間相互干擾，通過BIM 模型進(jìn)行交底，可直觀地表達(dá)其空間位置關(guān)系，合理安排施工順序，如圖4 所示；梁柱節(jié)點(diǎn)處鋼筋與型鋼位置關(guān)系復(fù)雜，通過BIM 模型及施工動畫（見圖5）可清晰地展示鋼筋排布和穿型鋼柱原則，可以直觀地傳達(dá)施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)意圖，使作業(yè)人員明確施工方法，確保施工質(zhì)量和施工安全。

圖4 運(yùn)用庫地下管溝、列車檢查坑及結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)動畫模擬

圖5 梁柱節(jié)點(diǎn)施工動畫模擬

3.5 BIM5D 平臺在進(jìn)度、安全及質(zhì)量管理中的應(yīng)用

①進(jìn)度管理。BIM 技術(shù)小組利用Project+斑馬夢龍網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃有效編排項(xiàng)目施工組織形象進(jìn)度，依靠BIM 5D 平臺，通過兩端一云（web 端+移動端）的信息化手段，施工管理人員可查看關(guān)鍵工程施工節(jié)點(diǎn)，優(yōu)化全線施工任務(wù)布局，模型按每件構(gòu)件劃分施工段，與進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行關(guān)聯(lián)，進(jìn)行施工進(jìn)度模擬，提前發(fā)現(xiàn)施工進(jìn)度不合理之處，進(jìn)行方案的調(diào)整。同時(shí)計(jì)劃進(jìn)度和實(shí)際進(jìn)度進(jìn)行對比模擬分析，進(jìn)行進(jìn)度預(yù)警。

②安全及質(zhì)量管理?；贐IM5D 協(xié)同管理平臺，項(xiàng)目質(zhì)量、安全管理人員每天巡視時(shí)，將現(xiàn)場施工問題整理上傳至管理平臺，相關(guān)負(fù)責(zé)人收到提示后及時(shí)對所存在的問題進(jìn)行核實(shí)整改并將整改結(jié)果相關(guān)材料上傳至協(xié)同管理平臺。待主管人員確認(rèn)整改完畢后，在平臺上可直接打印整改通知單及整改回復(fù)單，有效提高各部門協(xié)作效率。

4 結(jié)語

綜上所述，BIM 技術(shù)在施工組織管理中發(fā)揮了重要作用，在建筑工程項(xiàng)目施工階段的應(yīng)用已成為必然趨勢，而我國在施工階段BIM 技術(shù)應(yīng)用仍需進(jìn)一步深入研究及應(yīng)用，挖掘其在施工組織管理中的潛在價(jià)值。本文結(jié)合實(shí)際工程項(xiàng)目進(jìn)行BIM 技術(shù)在施工組織管理中的應(yīng)用，得出以下結(jié)論：①利用BIM 模型進(jìn)行圖紙審查，共發(fā)現(xiàn)圖紙問題210 多處，提交設(shè)計(jì)單位后，得到及時(shí)反饋，大大降低了因圖紙問題導(dǎo)致的窩工的風(fēng)險(xiǎn)，提高了施工單位與設(shè)計(jì)單位的溝通效率。②利用BIM 進(jìn)行管綜、結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，出具深化安裝圖，可直接用于現(xiàn)場指導(dǎo)施工，可有效提高施工準(zhǔn)確性，合理避免了工期、人力及資源的浪費(fèi)。③通過三維可視化交底，清晰傳達(dá)設(shè)計(jì)圖紙意圖及施工方法，提高了施工交底的效率，從而為施工安全和施工質(zhì)量提供了保障。④利用BIM5D 數(shù)字項(xiàng)目管理平臺對項(xiàng)目施工進(jìn)度、質(zhì)量、安全進(jìn)行精細(xì)化協(xié)同管控，可提升施工單位組織管理水平。