濟(jì)南護(hù)理職業(yè)學(xué)院實(shí)訓(xùn)樓施工階段BIM技術(shù)應(yīng)用

(濟(jì)南二建集團(tuán)工程有限公司，濟(jì)南 250001)

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

本項(xiàng)目位于風(fēng)景秀麗的玉嶺山西麓，濟(jì)南護(hù)理職業(yè)學(xué)院校園內(nèi)。建筑面積12 000m2，筏板基礎(chǔ)，框架結(jié)構(gòu)，地下一層，地上四層。該工程建成后將成為集教學(xué)和科研為一體的綜合性建筑。項(xiàng)目效果圖如圖1所示。

1.2 工程特點(diǎn)及難點(diǎn)

本工程處在護(hù)理學(xué)院教學(xué)區(qū)域內(nèi)，對(duì)施工環(huán)境的要求苛刻，安全文明施工極其嚴(yán)格。另外工程在四月份開(kāi)工建設(shè)，同年九月就要投入使用，工期特別緊張。同時(shí)質(zhì)量目標(biāo)、成本目標(biāo)要求高，常規(guī)手段難以保證項(xiàng)目目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

2 BIM組織及應(yīng)用環(huán)境

2.1 BIM應(yīng)用目標(biāo)

建立BIM常態(tài)化應(yīng)用機(jī)制，無(wú)論工程規(guī)模大小，重要程度如何，均需應(yīng)用BIM技術(shù)，做到BIM技術(shù)推廣應(yīng)用的全覆蓋。不但要努力實(shí)現(xiàn)BIM在標(biāo)志性建筑中的應(yīng)用，更要積極探索它在常規(guī)項(xiàng)目中的推廣實(shí)施。

2.2 團(tuán)隊(duì)建設(shè)

公司BIM中心負(fù)責(zé)項(xiàng)目BIM技術(shù)的應(yīng)用指導(dǎo)，挑選BIM骨干成員擔(dān)任項(xiàng)目各專業(yè)BIM工程師，項(xiàng)目管理各部門(mén)、各分部分項(xiàng)工程管理小組、各專業(yè)分包圍繞模型展開(kāi)具體應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)各專業(yè)、各環(huán)節(jié)的全員參與。

3 BIM應(yīng)用

3.1 BIM建模

BIM工作小組首先編制了本項(xiàng)目樣板文件，制定了建模標(biāo)準(zhǔn)及系統(tǒng)顏色分類。基于Revit平臺(tái)分專業(yè)、分系統(tǒng)建模，各專業(yè)模型在Navisworks中整合后進(jìn)行碰撞。通過(guò)三維可視化、碰撞檢測(cè)等手段的應(yīng)用，預(yù)判可能會(huì)產(chǎn)生的實(shí)際問(wèn)題，對(duì)項(xiàng)目精細(xì)化管理提供幫助。為保證模型的真實(shí)性和實(shí)用性，各專業(yè)構(gòu)件、設(shè)備模型均符合現(xiàn)場(chǎng)材料參數(shù)，模型深度等級(jí)不低于LOD350。

3.2 BIM應(yīng)用情況

3.2.1 土建方面

(1)利用三維掃描技術(shù)，在工程?hào)|側(cè)安全隱患較大的山體邊坡部位，通過(guò)多次掃描模型的對(duì)比，觀測(cè)邊坡位移情況，防患于未然。

邊坡掃描操作如圖2所示。三維掃描模型如圖3所示。

圖2 邊坡掃描操作 圖3 三維掃描模型

圖4 傾斜攝影生成模型計(jì)算土方量

圖5 可視化交底

(2)工程選址于玉嶺山西麓，地形起伏大，為保證在2017年9月開(kāi)學(xué)使用，運(yùn)用無(wú)人機(jī)+傾斜攝影快速生成三維場(chǎng)地模型[1]，優(yōu)化地基處理方案，大大節(jié)省了土方抄測(cè)、工程量計(jì)算、方案敲定的時(shí)間，確保工程按期完成。傾斜攝影模型土方工程量計(jì)算如圖4所示。

(3)可視化交底、虛擬樣板。進(jìn)行BIM可視化技術(shù)交底，動(dòng)態(tài)演示施工過(guò)程。通過(guò)這種新穎的技術(shù)交底方式提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，提升安全質(zhì)量管控水平[2]。用虛擬樣板代替實(shí)體樣板，降低成本，節(jié)約場(chǎng)地。可視化交底如圖5所示。

3.2.2 機(jī)電方面

利用BIM具有可視化、互動(dòng)反饋等特性，建立機(jī)電安裝專業(yè)模型，優(yōu)化綜合管線布置。在施工過(guò)程中利用三維掃描逆向建模，將現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際空間及預(yù)留洞口位置掃描成像，并與模型數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比復(fù)核，根據(jù)實(shí)際偏差做出調(diào)整。管線掃描操作如圖6所示。逆向建模如圖7所示。

(2)預(yù)留預(yù)埋洞口的精準(zhǔn)定位一直是困擾安裝專業(yè)的難點(diǎn)，通過(guò)土建模型和機(jī)電模型的碰撞檢查，快速發(fā)現(xiàn)洞口位置是否準(zhǔn)確合理。現(xiàn)場(chǎng)管理人員通過(guò)移動(dòng)端，可以調(diào)取預(yù)留預(yù)埋洞口的定位信息，便于隨時(shí)進(jìn)行跟蹤校核。

(3)通過(guò)三維掃描儀提取建筑物實(shí)際尺寸，錄入修改三維模型，進(jìn)行管線的綜合排布和優(yōu)化。對(duì)安裝管線進(jìn)行模型的拆分和加工圖的編制，交付工廠進(jìn)行定制。工廠根據(jù)加工圖進(jìn)行構(gòu)建數(shù)量提取和備料、加工。施工人員根據(jù)模型信息和優(yōu)化后的圖紙進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)流水安裝。管線預(yù)制加工流程如圖8所示。

圖6 管線掃描操作

圖7 逆向建模

圖8 管線預(yù)制加工流程

3.2.3 裝飾方面

(1)將BIM融入到樣板引路工作中去，進(jìn)行虛擬樣板間建造和動(dòng)態(tài)樣板引路，將施工重要樣板做法、質(zhì)量管理要點(diǎn)、施工模擬動(dòng)畫(huà)等進(jìn)行動(dòng)態(tài)展示，讓技術(shù)管理過(guò)程得到更形象、更直觀的展現(xiàn)。虛擬樣板間如圖9所示。

圖9 虛擬樣板間示例

(2)用三維掃描儀實(shí)測(cè)實(shí)量房間凈尺寸、地面平整度、墻面平整度等數(shù)據(jù)生成三維模型，以該模型為基礎(chǔ)，通過(guò)地磚排版自建族對(duì)地磚規(guī)格、拼縫、做法進(jìn)行設(shè)定，從而實(shí)現(xiàn)所選區(qū)域內(nèi)地磚排版的快速完成。

3.2.4 深化設(shè)計(jì)

(1)本工程外墻窗檐、線條較多，保溫材料又較難現(xiàn)場(chǎng)切割，我們通過(guò)外墻裝飾模型的深化設(shè)計(jì)，將外墻保溫材料進(jìn)行精確排布，確定不規(guī)則材料的尺寸、數(shù)量和位置。材料生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)BIM模型提取數(shù)據(jù)，直接安排生產(chǎn)、配送，工人現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行定位、安裝，實(shí)現(xiàn)實(shí)體和模型的有機(jī)融合。

(2)建立實(shí)訓(xùn)教室模型，進(jìn)行房間布局和采光分析，對(duì)護(hù)理設(shè)備、儀器、操作空間參數(shù)化建模，模擬操作過(guò)程，進(jìn)行房間布局優(yōu)化，為用戶提供有益參考。實(shí)訓(xùn)教室模型如圖10、11所示。

圖10 實(shí)訓(xùn)教室模型1

圖11 實(shí)訓(xùn)教室模型2

3.2.5 BIM 5D平臺(tái)的應(yīng)用

(1)BIM 5D平臺(tái)高度集成了臨設(shè)場(chǎng)布、工期進(jìn)度、質(zhì)量安全、材料及結(jié)算等模塊。在開(kāi)工前期，通過(guò)三維場(chǎng)地模擬布置，優(yōu)化了臨設(shè)、道路、材料區(qū)、加工區(qū)等排布，減少材料的二次搬運(yùn)，提高道路通勤效率，降低臨設(shè)建造成本，推動(dòng)施工現(xiàn)場(chǎng)一體化方案的實(shí)施。

(2)利用BIM 5D 平臺(tái)整合各專業(yè)模型信息，便于進(jìn)行工程量統(tǒng)計(jì)及成本分析，實(shí)時(shí)快速查詢所需工程量信息。工程報(bào)量、分包預(yù)結(jié)算、材料計(jì)劃、成本分析等各種報(bào)表可以快速生成，再結(jié)合項(xiàng)目信息化管理系統(tǒng)的應(yīng)用，可以快速審批，最大限度地保證了各種報(bào)表的及時(shí)性、準(zhǔn)確性及有效性，大大地提高了工作效率，降低了管理成本[3]。5D平臺(tái)工程量提取如圖12所示。5D平臺(tái)物資查詢?nèi)鐖D13所示。

圖12 5D平臺(tái)工程量提取

圖13 5D平臺(tái)物資查詢

(3)通過(guò)手持移動(dòng)端的應(yīng)用，將現(xiàn)場(chǎng)安全、質(zhì)量檢查情況實(shí)時(shí)傳輸?shù)巾?xiàng)目信息化管理系統(tǒng)中，還可以將三維模型與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行比較，檢查施工質(zhì)量。

4 項(xiàng)目應(yīng)用效果

BIM技術(shù)的落地應(yīng)用，與施工管理相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)交底可視化、施工流程模式化、構(gòu)建加工工廠化、現(xiàn)場(chǎng)安裝流水化、項(xiàng)目管理信息化。優(yōu)化了管線布設(shè)、節(jié)省了材料、節(jié)約了人工、降低了成本、提高了效率。對(duì)各施工工序的質(zhì)量管控、對(duì)施工各環(huán)節(jié)的安全把控持續(xù)增強(qiáng)。通過(guò)BIM在本工程中的應(yīng)用嘗試，進(jìn)一步拓展了BIM的應(yīng)用范圍，提升了BIM的應(yīng)用價(jià)值，為我們推廣BIM在常規(guī)工程中的應(yīng)用積累了不可多得的經(jīng)驗(yàn)。

5 總結(jié)

5.1 創(chuàng)新點(diǎn)

(1)將現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)、噪聲檢測(cè)設(shè)備、揚(yáng)塵監(jiān)控設(shè)備關(guān)聯(lián)三維模型，并將數(shù)據(jù)集成于信息化管理平臺(tái)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳遞。我們正在研究在信息化平臺(tái)中設(shè)置報(bào)警臨界值，一旦超過(guò)該臨界值，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警并將信息推送至相關(guān)責(zé)任人，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

(2)建立VR安全教育體驗(yàn)館，通過(guò)沉浸式交互體驗(yàn)，豐富安全教育形式，增強(qiáng)工人安全意識(shí)。

(3)通過(guò)3D打印技術(shù)的運(yùn)用，將虛擬模型具象化，更直觀的展現(xiàn)方案成果，使溝通交流和方案優(yōu)化更直觀便捷[4]。我們積極探索研究BIM與3D打印技術(shù)、PC構(gòu)件技術(shù)之間的集成應(yīng)用，以服務(wù)于我們的產(chǎn)業(yè)布局，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。

(4)通過(guò)對(duì)Revit功能更深入的研究，在參數(shù)化設(shè)置中靈活的運(yùn)用條件語(yǔ)句進(jìn)行公式設(shè)定，自主開(kāi)發(fā)了地磚自建族、墻體自建族、鋼筋自建族，極大的提高了工作效率。地磚自建族后臺(tái)代碼如圖14所示。墻體自建族后臺(tái)代碼如圖15所示。鋼筋自建族后臺(tái)代碼如圖16所示。

圖14 地磚自建族后臺(tái)代碼

圖15 墻體自建族后臺(tái)代碼

圖16 鋼筋自建族后臺(tái)代碼

5.2 經(jīng)驗(yàn)

通過(guò)BIM的常態(tài)化應(yīng)用，用技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)我們管理創(chuàng)新：我們不僅要聚焦創(chuàng)新課題，培育創(chuàng)新主體及創(chuàng)新平臺(tái)，增加創(chuàng)新投入，穩(wěn)定創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，加大創(chuàng)新力度，營(yíng)造全員創(chuàng)新的新常態(tài)，努力開(kāi)創(chuàng)BIM技術(shù)應(yīng)用的新局面，使BIM技術(shù)在項(xiàng)目應(yīng)用中落地生根，利用BIM技術(shù)信息共享、資源整合的顯著優(yōu)勢(shì)，更好的為工程項(xiàng)目管理服務(wù)。