基于BIM技術(shù)的智慧工地建設(shè)

文｜馬明磊 李敏

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，軟件輔助手段已滲透到工程設(shè)計、施工與運維的各個階段。然而在工程建設(shè)的全生命周期，也存在信息傳遞共享不及時、不準確等問題。BIM(Building Information Modeling)技術(shù)很好地解決了這一問題，各種信息始終整合于一個三維模型信息數(shù)據(jù)庫中，設(shè)計、施工、運維等各方人員都可以基于BIM進行協(xié)同工作，有效提高工作效率、節(jié)省資源、降低成本、以實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。“十二五”、“十三五”期間，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部重點推進BIM技術(shù)的普及應(yīng)用，在2015年6月發(fā)布的《關(guān)于推進建筑信息模型應(yīng)用的指導意見》中提出了“到2020年末，建筑行業(yè)甲級勘察、設(shè)計單位以及特級、一級房屋建筑工程施工企業(yè)應(yīng)掌握并實現(xiàn)BIM與企業(yè)管理系統(tǒng)和其他信息技術(shù)的一體化集成應(yīng)用。以下新立項項目勘察設(shè)計、施工、運營維護中，集成應(yīng)用BIM的項目比率達到90%：以國有資金投資為主的大中型建筑；申報綠色建筑的公共建筑和綠色生態(tài)示范小區(qū)”的發(fā)展目標。BIM技術(shù)的應(yīng)用極大地提升了工程管理和質(zhì)量水平，而BIM作為智慧建造的核心內(nèi)容，極大地推動了工程建設(shè)向信息化發(fā)展。

BIM在智慧工地中的應(yīng)用

智慧工地建設(shè)首先通過BIM+GIS技術(shù)進行項目前期場地的選址，通過BIM三維建模對施工場地內(nèi)各功能區(qū)的劃分，包括場站建設(shè)、便道修筑路線等，通過模型對塔吊的工作范圍、吊重、塔吊的利用率，工作人員和車輛的入場、出場路線進行模擬，實現(xiàn)三區(qū)分離、人車分流，塔吊能滿足施工的需求，在用人高峰期及車輛進出場高峰期施工場地能井然有序的運行。

智慧工地的建設(shè)基于施工現(xiàn)場管理云平臺，集成了進度、質(zhì)量、安全等所有工程信息，這些信息又整合在一個三維模型中。大部分情況下，BIM模型的精確度決定了智慧工地的開展程度。智慧工地建設(shè)中，BIM模型的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

一、工程量的統(tǒng)計

BIM模型創(chuàng)建完成后，通過對模型的計算，能夠分析出不同施工節(jié)點鋼筋、混凝土等材料用量。以中建八局杭州某高架橋梁工程BIM建模為例，通過Revit模型可以直接提取混凝土工程量信息，與設(shè)計圖紙工程量幾乎一致，與現(xiàn)場施工混凝土用量之差可以控制在2%以內(nèi)。在鋼結(jié)構(gòu)中，可以通過對模型的分解，直接根據(jù)三維模型加工鋼構(gòu)件。

二、可視化交底

通過BIM的可視化特點，對施工方案進行模擬，對施工人員進行3D動畫交底，極大地提高了施工工藝的可視化程度，更有利于技術(shù)人員和現(xiàn)場施工人員了解方案的實施。

三、節(jié)點分析

通過對設(shè)計圖紙的解讀，對復(fù)雜節(jié)點進行BIM建模，通過模型對復(fù)雜節(jié)點進行分析。比如復(fù)雜的鋼筋節(jié)點，在模型建立后，對模型進行觀察，找到鋼筋的碰撞點，對鋼筋的布置進行優(yōu)化；也可以模擬模板支撐體系的受力狀況，以確保模板支撐體系的施工安全。

四、碰撞檢查

管線施工中，預(yù)留孔洞未預(yù)留、機電、設(shè)備管線安裝時發(fā)生碰撞等問題時常發(fā)生。面對這些情況，傳統(tǒng)解決辦法就是在墻體、樓板上再次開鑿，安裝管線時相互交叉而減少樓層實際使用空間。而應(yīng)用BIM技術(shù)，在設(shè)計圖紙下發(fā)后，根據(jù)設(shè)計圖紙，對建筑物進行綜合建模，把預(yù)留孔洞在三維模型中高亮顯示，直觀的顯示出各個位置的預(yù)留孔洞，并給施工人員交底，防止遺忘。在結(jié)構(gòu)、建筑、機電、設(shè)備模型都創(chuàng)建完成后進行合模，分析出各碰撞點，與設(shè)計進行溝通，對設(shè)計圖紙進行修改。利用BIM技術(shù)解決碰撞問題，最大限度降低施工返工，節(jié)約工期，節(jié)約成本。

五、物料的實時管控

傳統(tǒng)的工地管理模式中對物料、設(shè)備的管控力不強。一般由技術(shù)部門提出材料計劃后，由物資部門進行采購，然后由物資部門反饋材料到達現(xiàn)場的時間，材料到達現(xiàn)場后由物資部門進行簽收。在這個過程當中，物資不能按時到場，到場材料不足或不合格等情況時常發(fā)生。

而基于BIM技術(shù)和云平臺技術(shù)的物資系統(tǒng)可對進場物料跟蹤管理。結(jié)合二維碼等電子標簽，對進場材料、機電設(shè)備、鋼結(jié)構(gòu)、取樣試件等進行物料進度跟蹤管理。對材料的進場情況進行實時監(jiān)控，管理人員能隨時了解主要材料的進場情況。在機械、設(shè)備管理方面，可以根據(jù)施工進度計劃模擬，合理安排機械、設(shè)備的進、出場時間。

六、視頻監(jiān)控

現(xiàn)今視頻監(jiān)控技術(shù)已成為絕大多數(shù)工地施工的標準化要求之一，而結(jié)合BIM技術(shù)，可以更直觀更方便地查看工程中每一個點的視頻監(jiān)控。

“智慧工地”中的遠程監(jiān)控，不僅僅是對施工場地及周圍裝幾個攝像頭、然后在項目部成立一個監(jiān)控室，對施工場地進行監(jiān)控。而是通過互聯(lián)網(wǎng)，使建設(shè)單位、施工單位、監(jiān)理單位、建設(shè)主管部門通過手機APP和PC端，實時地了解施工現(xiàn)場的進展情況，做到透明施工。例如在中建八局杭州某高架橋梁工程中，通過智慧工地云平臺系統(tǒng)，可以查看模型中相應(yīng)點位的視頻監(jiān)控，隨時掌握現(xiàn)場施工進度，以及安全、質(zhì)量、勞動力等信息。

七、 BIM5D全方位模擬

BIM5D模擬除了將三維模型結(jié)合了人、機、料，還將時間和成本等信息加入進去。利用可視化的BIM5D模型，其能提供給現(xiàn)場管理人員的信息程度較圖紙所能顯示的更為豐富，能使得團隊對工程有更好的描述性、解釋性、評估性與預(yù)測性，使團隊間的溝通變得順暢，幫助團隊對于工程執(zhí)行的決策更加完善，促使工程質(zhì)量變得更良好。

BIM5D的應(yīng)用更能反應(yīng)智能化和精細化，因為其強調(diào)工地各方的融合，包括安全、生產(chǎn)、技術(shù)、商務(wù)各個體系，基于時間要素形成成本的動態(tài)管控，更精準的控制現(xiàn)場生產(chǎn)。

結(jié)語

BIM技術(shù)為項目的生產(chǎn)與管理提供了大量可供深加工和再利用的數(shù)據(jù)信息，通過以BIM、無人機技術(shù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、綠色建造等為代表的當代先進技術(shù)的綜合應(yīng)用，為項目精細化管理提供了強有力的保證，安全、綠色、智能的智慧工地必將成為建筑施工行業(yè)發(fā)展的方向。