曹立朋

中鐵十二局集團(tuán)第三工程有限公司 山西 太原 030024

引言

北京市通州區(qū)廣渠路東延（怡樂西路～東六環(huán)路）是廣渠路的一部分，起點(diǎn)接怡樂西路高架橋、終點(diǎn)與東六環(huán)相交，全長約7.6km，該道路分為地面道路及地下道路兩系統(tǒng)，地下道路采用明挖法施工，基坑深度19～25m。經(jīng)濟(jì)的快速進(jìn)步和發(fā)展大大提高了現(xiàn)代人的財(cái)產(chǎn)和生活質(zhì)量，這使得人們對深基坑工程項(xiàng)目的施工成本質(zhì)量管理有了許多更高效、更優(yōu)質(zhì)的管理需求。因此，合理配置和采用專業(yè)的BIM技術(shù)措施進(jìn)行深基坑工程相關(guān)的過程管理是非常必要的。專業(yè)BIM技術(shù)的應(yīng)用，既滿足了提高過程效率的需要，又最大限度地降低了深基坑工程質(zhì)量過程管理中的操作失誤和效率風(fēng)險(xiǎn)，可以節(jié)約施工成本，充分發(fā)揮BIM技術(shù)在深基坑工程造價(jià)監(jiān)督管理中的重要作用。

1 BIM技術(shù)在深基坑工程領(lǐng)域中的應(yīng)用特點(diǎn)

1.1 有效收集和整理相關(guān)數(shù)據(jù)和信息

通過將BIM技術(shù)合理應(yīng)用到深基坑工程施工中，可以高效地收集和存儲相關(guān)項(xiàng)目的數(shù)據(jù)信息，方便相關(guān)管理人員及時(shí)獲取所需的數(shù)據(jù)信息。比如，通過對深基坑工程施工材料的具體數(shù)量和規(guī)格進(jìn)行匯總整理，管理人員可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)不符合要求的施工材料或機(jī)械設(shè)備，以便及時(shí)處理問題，確保深基坑工程施工符合規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。在深基坑工程的前期準(zhǔn)備階段，通過BIM技術(shù)的合理應(yīng)用，可以輔助管理人員對施工現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查，了解工程材料的配置和施工要求，優(yōu)化施工材料和機(jī)械設(shè)備的管理。管理人員也可以將獲取的工程數(shù)據(jù)信息上傳到BIM信息模型中，為以后的項(xiàng)目驗(yàn)收提供參考。

1.2 具有可視化的特點(diǎn)

就BIM而言，其視覺特征主要是借助3D技術(shù)以三維形式展現(xiàn)二維平面的線條結(jié)構(gòu)，將設(shè)計(jì)圖紙轉(zhuǎn)化為具有高度真實(shí)性的動態(tài)模型或形式，尤其是可以將抽象、不容易理解的圖紙進(jìn)行可視化處理。而且在動態(tài)建模的過程中，可以將施工過程中的結(jié)構(gòu)交叉和相互干擾反饋為可視化，在可視化的層面上很好地處理工程項(xiàng)目，可以幫助施工現(xiàn)場簡化工作流程，提高管理效果。在BIM技術(shù)應(yīng)用于施工領(lǐng)域之前，我們主要是依靠二維設(shè)計(jì)圖紙來研究線性特征、曲線特征、平面條件、立面條件、剖面條件等深基坑防護(hù)結(jié)構(gòu)。大量的設(shè)計(jì)圖紙導(dǎo)致工作量增加，遇到復(fù)雜煩瑣的項(xiàng)目，只能靠想象去理解。應(yīng)用BIM技術(shù)后，工程部門可以使用建立的項(xiàng)目模型，明確不同深基坑工程防護(hù)構(gòu)件與結(jié)構(gòu)的關(guān)系，了解冠梁、連梁、混凝土支撐、格構(gòu)柱、鋼管撐、預(yù)應(yīng)力錨索、降水井、主體結(jié)構(gòu)等的尺寸和材料類型。在可視化表達(dá)深基坑防護(hù)結(jié)構(gòu)的同時(shí)，保證每一項(xiàng)工作都可以借助深基坑工程模型完全對接，解決以往施工時(shí)設(shè)計(jì)圖紙表達(dá)能力低的問題，更好地進(jìn)行復(fù)雜建模施工[1]。

2 傳統(tǒng)深基坑工程現(xiàn)場施工中存在的問題

2.1 施工中質(zhì)量控制問題

質(zhì)量控制過程中的動力機(jī)制不足。目前，在深基坑工程項(xiàng)目的施工現(xiàn)場管理過程中，很多工作人員仍然固守以往的質(zhì)量管理方法，只關(guān)注施工項(xiàng)目的成果，卻無法對施工作業(yè)過程中隱含的各種危險(xiǎn)給出合理的防范措施，這為項(xiàng)目施工過程中的質(zhì)量控制埋下了隱患。目前我國深基坑工程施工領(lǐng)域的信息化還未完全普及，很多施工單位還沒有與建設(shè)、監(jiān)理等單位建立質(zhì)量控制相關(guān)的信息交流平臺。即使一些企業(yè)已經(jīng)創(chuàng)建了相關(guān)的質(zhì)量管理軟件，但已建立的軟件仍然不夠完善，無法準(zhǔn)確地進(jìn)行信息交流和共享，無法形成完整的項(xiàng)目信息化。

2.2 工程進(jìn)度監(jiān)管薄弱

進(jìn)度是影響項(xiàng)目綜合效益的關(guān)鍵因素。如果進(jìn)度監(jiān)管不力，很容易導(dǎo)致工程不能如期完工，間接增加不必要的建設(shè)成本，嚴(yán)重時(shí)還會導(dǎo)致“爛尾樓”。目前，我國深基坑工程進(jìn)度管理主要采用CPM關(guān)鍵路徑法，輔以其信息化軟件。在實(shí)際工程中，為了盡可能縮短工期，提高施工效率，企業(yè)一般會合理重疊不同工序，優(yōu)化組織設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)施工工序同步。但影響進(jìn)度的問題仍然很多，比如設(shè)計(jì)之外的事故，管理人員之間缺乏溝通等等，導(dǎo)致整體工期的停滯甚至倒退[2]。

3 BIM技術(shù)在深基坑工程施工現(xiàn)場管理中的應(yīng)用

3.1 設(shè)計(jì)階段的具體應(yīng)用

在整個(gè)深基坑工程施工中，要對工程設(shè)計(jì)中的施工圖紙進(jìn)行更深入的質(zhì)量管理，根據(jù)整體工程的實(shí)際情況，對圖紙內(nèi)容進(jìn)行變更、調(diào)整、補(bǔ)充和更新。在此基礎(chǔ)上，還要保證變更完善的施工圖紙能夠滿足現(xiàn)場操作人員的要求。設(shè)計(jì)師對圖紙的審核與初步施工設(shè)計(jì)圖紙有一定的差異，重點(diǎn)是對初步施工設(shè)計(jì)圖紙的內(nèi)容進(jìn)行更深層次的規(guī)劃，進(jìn)一步考慮初步施工中使用的所有施工材料和設(shè)備[3]。

3.2 項(xiàng)目質(zhì)量管理

3.2.1 準(zhǔn)備階段的質(zhì)量管理。在正式開工建設(shè)前，設(shè)計(jì)師要利用BIM技術(shù)完成深基坑工程的三維模型，并根據(jù)模型調(diào)整圖紙中存在的不足和矛盾。方案確定后，要安排好施工工序的重疊順序，特別要注意鋼筋、構(gòu)件、管線等材料集中位置的工序安排，避免上一道施工工序的結(jié)構(gòu)覆蓋工作面，妨礙后續(xù)施工。借助準(zhǔn)備階段的驗(yàn)證工作，設(shè)計(jì)人員可以很好地消除方案中的隱患和問題，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理，從而全面提高方案的科學(xué)性和可靠性。在準(zhǔn)備階段結(jié)束時(shí)，還可以利用BIM技術(shù)對施工中需要的預(yù)埋件、預(yù)留孔洞進(jìn)行檢查和標(biāo)記，以檢查其合理性。

3.2.2 施工過程中的質(zhì)量管理。施工過程管理是質(zhì)量管理的重點(diǎn)。實(shí)踐表明，在BIM技術(shù)的輔助下，建設(shè)工程的工期、質(zhì)量、成本三項(xiàng)基本指標(biāo)能夠達(dá)到很好的平衡，使得施工水平全面提升。具體來說，BIM技術(shù)的可視化處理可以將設(shè)計(jì)方案中的節(jié)點(diǎn)做法以圖像的形式直觀地展現(xiàn)出來，提高施工作業(yè)人員的技術(shù)水平，幫助他們合理規(guī)劃材料的使用和工藝的重疊。例如，在可視化鋼筋連接過程時(shí)，可以通過立體模型明確定義鋼筋的數(shù)量、類型和位置。此外，還可以提高對預(yù)埋件、預(yù)留孔洞位置和尺寸的控制，加強(qiáng)施工精度。具體來說，在設(shè)計(jì)管道時(shí)，可以自動優(yōu)化其布置，智能確定最佳開啟位置，并準(zhǔn)確定位，從而保證開啟效率，提高其科學(xué)性[4]。

3.3 材料的動態(tài)控制

在建筑領(lǐng)域的傳統(tǒng)工作中，資金和材料的使用數(shù)量主要依靠人工計(jì)算，不僅消耗大量的工作時(shí)間，而且存在計(jì)算不準(zhǔn)確的問題。此外，市場上各種材料的價(jià)格隨時(shí)可能會發(fā)生變化，國家福利政策也會發(fā)生變化，導(dǎo)致施工過程中存在材料價(jià)格波動問題，難以合理控制資金，將對項(xiàng)目收益率產(chǎn)生不利影響。在這種情況下，應(yīng)科學(xué)運(yùn)用BIM技術(shù)，編制相應(yīng)的資金管理規(guī)劃內(nèi)容，借助建模系統(tǒng)整合工程數(shù)據(jù)信息、成本信息、材料信息等，通過3D技術(shù)建立模型和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。在BIM技術(shù)的支持下，根據(jù)項(xiàng)目的具體動態(tài)特點(diǎn)，準(zhǔn)確計(jì)算各節(jié)點(diǎn)工程量，便于對項(xiàng)目涉及的材料價(jià)格和資金進(jìn)行動態(tài)管理。日常施工期間，電子設(shè)備、移動通信設(shè)備等也可用于現(xiàn)場開展跟蹤管理活動，以便隨時(shí)了解施工期間的資金占用和材料申請情況。為防止現(xiàn)場盲目施工，必須利用BIM技術(shù)動態(tài)掌握資金、材料、成本等情況，在合理管理物資的同時(shí)，防范市場價(jià)格波動帶來的影響，確保對物資、資金及相關(guān)項(xiàng)目的有效控制[5]。

3.4 科學(xué)控制施工進(jìn)度

BIM技術(shù)廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)進(jìn)度管理，可為企業(yè)提高工作進(jìn)度、縮短工程建設(shè)工作時(shí)間提供可靠的工程信息人力資源技術(shù)支撐。首先，可以在基于精心構(gòu)建的BIM平臺三維設(shè)計(jì)模型中加入一些時(shí)間約束，構(gòu)建四維設(shè)計(jì)模型，該方法可以有效解決后期施工過程中工程數(shù)量不確定性導(dǎo)致施工進(jìn)度自動變化的問題。其次，基于BIM技術(shù)的智能深基坑工程四維模型系統(tǒng)具有行業(yè)信息化和工程智能化的強(qiáng)結(jié)合，支持不同工程專業(yè)的信息技術(shù)碰撞。管理人員甚至可以根據(jù)現(xiàn)場進(jìn)度的變化隨時(shí)完善后期施工進(jìn)度變更計(jì)劃，有利于有效減少后期施工進(jìn)度變更的現(xiàn)象。

3.5 安全監(jiān)控的應(yīng)用

在BIM技術(shù)安全管理系統(tǒng)中，有很多安全注意事項(xiàng)，可以根據(jù)其不同類型自動列出，從而保證施工安全。而且，在BIM安全管理體系中，安全管理預(yù)防措施可以根據(jù)工程進(jìn)度不斷調(diào)整和更新，每一項(xiàng)安全管理措施都可以在全動態(tài)模式下落實(shí)到位。通過BIM技術(shù)的施工模型，采用智能監(jiān)控技術(shù)，對施工全過程進(jìn)行動態(tài)監(jiān)控，便于及時(shí)管理。監(jiān)督員可以根據(jù)監(jiān)測的實(shí)際情況，對施工現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督管理。此外，為了獲得最新的施工安全管理狀況和具體實(shí)施措施，工程部可以與其他部門密切合作，從而真正實(shí)現(xiàn)深基坑工程的安全管理[6]。

3.6 優(yōu)化現(xiàn)場施工檢查工作

傳統(tǒng)的施工現(xiàn)場檢查工作主要依靠人員、儀器設(shè)備等的操作，具有一定的局限性，如結(jié)果不準(zhǔn)確、檢查工作不充分、未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)工程質(zhì)量隱患和安全風(fēng)險(xiǎn)等，這將對施工現(xiàn)場檢查工作和其他管理工作的有效實(shí)施造成不利的影響。因此，有必要利用BIM技術(shù)優(yōu)化現(xiàn)場檢查流程。首先，在相關(guān)檢測軟件中建立三維模型，模擬工程現(xiàn)場情況，進(jìn)行測試，以最快的時(shí)間發(fā)現(xiàn)工程問題，為相關(guān)施工部門提供準(zhǔn)確的整改依據(jù)，從根本上保證工程質(zhì)量安全。其次，一般來說，深基坑工程建設(shè)產(chǎn)生的廢棄物排放和降解是一個(gè)難題，尤其是在當(dāng)前國家倡導(dǎo)綠色施工的環(huán)境背景下，如果廢物和廢棄物不能得到合理的排放和處理，將導(dǎo)致環(huán)境污染、超標(biāo)排放等。因此，在現(xiàn)場垃圾檢測過程中，有必要使用BIM技術(shù)，借助三維模型對是否存在可回收廢物進(jìn)行檢測和分析，并將可回收的廢物和廢棄物應(yīng)用于工程項(xiàng)目。對于不能重復(fù)利用的廢棄物，也可以通過BIM三維模型分析確定適用的場景和區(qū)域，便于合理處理[7]。

4 結(jié)束語

施工現(xiàn)場管理是深基坑工程項(xiàng)目管理中不可忽視的一步，優(yōu)秀的深基坑工程現(xiàn)場管理要求施工企業(yè)具有科學(xué)的管理理念和較高的管理水平。BIM技術(shù)延續(xù)了這兩方面的要求，因此能夠科學(xué)有效地進(jìn)行協(xié)同輔助工作，促進(jìn)項(xiàng)目建設(shè)管理水平的提升，進(jìn)一步推動深基坑工程領(lǐng)域項(xiàng)目建設(shè)的進(jìn)度和工作效率，所以既能科學(xué)提高工程質(zhì)量，又能有效控制施工成本，避免浪費(fèi)。