BIM技術在總承包單位建設工程管理中的應用

邵彬彬

(合肥燃氣集團有限公司，安徽 合肥 230075)

0 前 言

隨著我國城市化進程的不斷推動，舊的建筑模式因其效率低下，資源消耗較大已不能滿足時代發展的要求，這時候迫切需要一種新的建筑模式和技術，用有限的資源創造出更高的價值。建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)應運而生。從2011年發布的《2011-2015年建筑業信息化發展綱要》[1]中首先提出的“ BIM”技術到住房和城鄉建設部2016年提出的《2016-2020年建筑業信息化發展綱要》，政府部門已經不斷探索和發展BIM信息化技術，促進建筑企業加大力度對BIM技術的應用，此舉讓我國的建筑業發展煥然一新，建筑質量的提高、成本降低、工期的縮短得到顯著的改善。

1 總承包單位工程管理中存在的問題

1.1 圖紙審查階段

總承包單位取得施工圖紙后進行熟悉、審查，核對其中有沒有錯誤或者不合理的地方，圖紙會審一般存在于紙質二維的基礎上，實際施工過程中往往因為設計變更等原因造成圖紙反復更換，此時總承包單位不得不多次審查并核對，無形中增加了圖紙管理的難度。與此同時，還得將變更后的信息及時傳達給施工一線，否則會造成返工，浪費資源。所以在實際施工中如何提高圖紙審查的工作效率，減少變更，是現階段總承包單位不得不面對的問題。

1.2 深化設計階段

深化設計是總承包單位各專業設計負責人對圖紙有著更深一步的理解，再用設計語言反饋到圖紙之中。由于AutoCAD等二維出圖軟件僅僅只反映平、立、剖三個面上的圖形，不夠形象，對于大型工程來說，深化設計只能依靠設計師的頭腦構圖及豐富的專業知識，同時一個專業的改變往往也需要其他各個專業隨之改變，深化設計效率比較低下。即便總承包單位能夠很好地完成深化設計的任務，實際施工中也往往會產生構配件的遺漏或者交叉碰撞等現象，比如梁和樓梯的“打架”，不同專業之間也會發生沖突。因此，總承包單位深化設計階段工作量巨大且效率低下的問題急需解決。

1.3 施工方案編制階段

總承包單位的施工方案往往是項目負責人依據相關圖紙、施工規范、標準圖集等組織編制，具體施工過程中往往還依據現實情況進行修改和調整，專業技術水平要求較高，隨著施工規模的增大，高層、超高層建筑越來越多，建筑結構越來越復雜，牽涉的專業也越來越多，對專業技術人員的要求也就越來越高了，方案的編制難度也隨之提升。實際施工中，總承包單位一般不會對編制的施工方案進行模擬，而是邊施工邊改變，實際情況不一樣的時候再想著去進行調整，如果編制不夠完美，會造成施工中的各種問題，帶來施工質量、工期、成本等惡劣影響，對項目造成一系列的損失。

1.4 施工現場管理及技術交底

施工現場做好管理是總承包單位建設優質工程最關鍵的一步，現場平面布置一般是項目管理人員根據現場地形、資源使用、項目特點等利用平面軟件設計完成，涵蓋了擬建建構筑物和其他基礎設施的位置、用地范圍內的加工、運輸、存儲、供電、供水、排水排污設施以及臨時道路和辦公、生活用房、大型機械設備、必備的安全、消防、保衛和環保設施等。往往因為建筑材料或者機械設備較多，擺放位置狹小，擺放不合理等原因造成現場混亂不堪，甚至產生一系列安全隱患，這時對施工現場進行有效的管理尤為重要。

施工作業之前，總承包單位需要進行層層技術交底，目的是施工人員能夠知道如何進行施工和作業。交底往往都是口口相傳，或者采用平面、書面的形式，較為單一和抽象。對于一些復雜的部位、復雜的施工方法和工藝往往不能有效傳達到一線作業人員，或者作業人員根本不理解交底的內容，這樣就導致技術交底不夠深入、不透徹，進而導致施工過程不規范，施工質量難以達到設計要求。因此，高效的技術交底對項目的成功開展至關重要。

1.5 工程進度管理

總承包方通常采用橫道圖或單、雙代號網絡圖來對施工進度計劃進行描述。編制這些進度計劃需要較高的專業技術水平，而這些進度計劃僅停留在二維層面上，不那么立體、可視，難以清楚地表示出項目的施工進度以及各種工作之間的復雜邏輯關系。在工程建設中，總承包方一般是根據過往的工程經驗以及所參與項目的實際情況來進行編制，通過估算每一個施工工序所需要的工程量以及所需時間，現實中，很少會按著計劃進行，一旦出現一些不可控因素就會導致該項工作所需要的時間與計劃不一樣，施工單位就會出現盲目趕工或者窩工的現象，所需要的成本大大超過預算，工期也會發生調整。因此，總承包單位迫切需要采用一種新的技術或者新的工作模式來改變現狀，以求更好地對施工進度進行把控，同時用最短時間高效地完成工作，這樣才能達到預期的收益。

2 BIM在總承包工程管理中的應用

BIM技術在總承包單位施工管理中的應用優勢主要體現在圖紙審查，碰撞檢測，施工仿真與方案優化，施工技術管理，施工進度控制等方面[3]。

2.1 圖紙會審，減少工程變更

總承包方的BIM工程師會根據施工圖紙將二維平面圖轉化為三維立體模型，施工人員觀看立體圖形便可發現建筑構件之間是否“打架”、交叉，所有建筑的位置也可顯示出來，更加容易進行審圖和發現問題，會審效率也大大提高，圖紙也就更加準確。與此同時，建模工作人員也可將不同專業的模型建立在同一個模型之中，所顯示出來的狀態更加逼近于建成后的狀態，不同專業人員溝通更加簡便、高效。對于審查出來的問題，總承包單位也可反饋給設計單位或者業主單位及時進行修改，減少了變更的發生，同時網絡信息化、電子化也簡化了以往的紙質手續流程，對于這些問題，設計院在修改后及時反饋到BIM模型中，業主單位可以直接在BIM模型中進行確認并存檔，更加便于總承包方對工程變更的把控，也有利于減少返工和窩工的發生，節約了人、材、機等資源。

2.2 碰撞檢測，完善設計深化

BIM模型存儲所有數據信息，例如構(建)筑物中構件大小和空間位置關系，信息量大，參數化和可視化強。因此，BIM技術在深化設計階段的應用不僅可以有效地解決總承包單位深化設計階段存在的問題，幫助總承包方提高設計深化的工作效率。在實際工程建設中，BIM技術在深化設計中“大展拳腳”，應用較為普遍。此項技術可以匯總模型中的所有專業圖紙，涵蓋了各種信息，利用BIM軟件建模功能中的碰撞檢測，可以很快地發現構配件發生交叉的部位，且視角清晰、可視化強，施工人員可以快速溝通和交流并進行修改，也可以根據設定完成檢測報告。在BIM模型中可以使用其自由旋轉和可視化的功能，可以將各個方向的投影和剖面圖展示出來，減少了傳統人工花費大量時間和精力在制作投影和剖面圖上，可視化和自由剖切功能，生成多角度的剖視圖，避免了傳統方法花費大量時間制作剖視圖而造成的工作效率低。正是因為BIM模型可視化強，信息集成化較高，在深化設計階段更加可以廣泛地進行應用，大大地減少了總包方深化設計的工作量，提高深化設計的工作效率。

2.3 BIM模型現場模擬，優化方案

BIM模型中集成材料、場地、人員甚至天氣情況等諸多信息，總承包方可以利用BIM建模，并依據施工現場情況，動態模擬施工流程，并以此來對已編制的施工方案或者施工組織設計進行完善和優化，通過這樣的模擬使得在實際建設中施工方案的可操作性更強，而不僅僅限于紙上談兵[4]。通過BIM模型還可以對施工節點進行模擬，如鋼筋綁扎、模板制作、混凝土澆筑等，三維模擬下，施工作業選材、機械選型更加貼近于實際，這樣施工效率也便會大大地提升，施工過程中的難點和復雜之處在施工之前便會被作業人員所掌握。BIM模型演練中還可以嘗試使用不同的施工方法并找到最符合該項工程，更加有利于總包單位提升施工作業水平，降本增效。

2.4 施工部署及可視化交底

在施工作業之前，總承包方可以使用BIM建模模擬施工現場的建(構)筑物、臨時道路、材料堆場、大型機械設備、安全、消防、保衛和環保設施等。合理安排場地布局，充分利用空間，在完成現場初步布局后，將已建好的模型與施工進度計劃相關聯并對現場部署進行動態模擬仿真，調整不合理之處，完成布局優化。此外，BIM三維模型用于模擬現場安全防護，減少施工現場的潛在安全隱患，并防止發生安全事故。例如，臨邊洞口、腳手架、腳手板、防護欄、掛籃等設施進行了精細建模，并將模型可視化用于安全文明施工，有效地防止了安全隱患的出現。由于現場施工人員眾多，總承包方經常對一線作業的交底僅限于二維層面，實際上存在解釋不明確、不詳細的問題，而BIM可視化是將二維層面轉換成三維模型，平、立、剖面圖能夠轉化為立體結構，同時可以模擬結構復雜的施工過程或關鍵零部件，圖紙一旦確定，三維模型便生動直觀地展現出來，即使現場一線施工人員也能理解好交底的內容，施工效率和質量得以提高。

2.5 項目進度、成本控制

BIM-4D(3D模型+時間)技術是指使用BIM系列軟件中的Navisworks軟件，將三維BIM模型和時間相關聯，變三維為四維模型，從而可以在時間維度上模擬施工過程，該環節可以對已經編制好的進度計劃進行檢查和校對，一旦出現不同施工作業之間發生交叉，出現矛盾之處，就可以對進度計劃進行修編，從而避免了盲目施工或者考慮不充分導致的工期延誤。對于偏差，總包方可以進行分析和論證，及時采取措施進行調整，也可以作為實際案例進行總結，此舉可以對施工進度進行非常高效的控制，總包方的進度管理能力也可以得到提升。

BIM軟件具有自動更新和計算功能，只要總承包商將項目工程數據信息集成到BIM模型中，BIM軟件就會自動計算項目工程量和成本數據，結果準確，從而解決了效率低，預算員手動計算容易出錯的問題。

此外，BIM-5D(3D模型+時間+成本)的出現更好地實現了總承包商的“三控兩管”(進度控制，成本控制，質量控制，合同管理和資源管理)。BIM-5D是指在BIM三維模型的基礎上集成項目進度和成本信息，結合實際施工情況，實現對項目進度和成本的實時控制，從而實現更全面的建設管理?？偝邪娇梢允褂眉蓪I信息的建筑模型在實際施工之前預測項目的空間，演練施工過程、工程成本和使用功能，對項目進行精細管理，并比較在施工過程中形成的數據，有效指導現場施工，從而解決了施工現場在項目管理過程中的協調溝通、成本控制、資源浪費等問題。

3 結 論

隨著時代的發展，BIM技術越來越多地應用于建設工程領域，通過BIM技術模擬施工現場的實際情況，在質量、工期、進度、成本控制和現場管理中能夠更好地服務于總承包單位，服務于工程建設，其自身的應用價值也將會越來越多地體現出來。

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