BIM技術在大型產業園中的全生命周期應用

曹洪亮 高 迅

合肥光谷聯合發展有限公司 安徽 合肥 230061

當前，運用BIM技術對施工現場進行相應的管控已經在許多項目中得以實現，甚至在相當多的項目中已經出現智慧工地、智慧園區等先進的技術平臺。楊建基等[1]認為，運用BIM技術可以使工程技術人員對各種建筑信息作出正確理解和高效應對，在提高生產效率、節約成本和縮短工期等方面表現尤為突出。宋小月[2]認為在工程建設過程中全生命周期運用BIM技術可解決能耗大、污染波及范圍廣、工作效率低等傳統施工難題，為建筑行業在技術和管理上提供新的突破口。從海虎等[3]認為BIM技術的運用主要體現在技術管理、成本管理、安全管理和進度管理上。

眾多學者在BIM技術和全生命周期建設工程研究中給出了他們的思路，并有大量項目證明了其可行性，但如何運用BIM技術致力于大型產業園區項目全生命周期建設，仍然缺乏較為細致的研究和實踐。

本文依托合肥某大型產業園區項目（圖1），介紹通過BIM技術打造智慧工地、智慧園區，有效對園區項目進行管理的應用情況。該應用成果對后續項目全生命周期運用BIM技術建設和管理運營大型產業園區具有參考意義。

圖1 合肥某大型產業園區項目效果圖

1 工程概況

該產業園區位于合肥市濱湖新區徽州大道與南京路交叉口東北角，總規劃用地114 400 m2（171.6畝），總規劃建筑面積640 000 m2，是合肥國際金融后臺服務基地的重要組成部分，也是構建金融后臺完整產業鏈的關鍵一環。項目在建設過程中，主要有以下3個特點：

1）體量較大，建筑設計較復雜。該大型產業園區項目建設總樓棟數達27棟，相比普通住宅項目，該園區所有樓棟體型各異，大量采用不規則幕墻系統、裝飾線條、異形鋼結構等建筑元素，施工難度大，交底理論知識繁雜。

2）工序搭接類型較多。項目總包單位2家，其他專業分包單位近30家，其中27棟樓在實際施工過程中處在不同施工時期、不同施工階段，工序搭接和項目協同面臨重大挑戰。

3）施工標準較高。項目容積率高達4.2，施工場地狹小，合理布置施工現場作業面尤為重要。相比普通住宅，項目消防設計依據商業樓標準，系統多樣、形式復雜。

2 全生命周期管理實踐

2.1 應用目標

鑒于大型產業園區項目建設過程中可能存在的難題與挑戰，經過不斷探索與實踐，從設計、招投標、施工、維護和運行這4個方面入手，借助數字信息和人工智能等技術進行精細化管理，形成了“一系統+三平臺”（BIM可視化施工管理系統、BIM+VR融合平臺、調度指揮平臺、項目運維平臺）的園區項目管理模式，使項目成本管理、進度管理、質量管理、安全管理效率大幅提升，并促使工程向著信息化、精細化、標準化、綠色化方向發展。

2.2 配置方案

為保證智慧工地的順利搭建和實施，項目依據實際需求及各專業特性配置了專業BIM管理團隊和專業軟硬件設施設備[4]。

2.3 應用方案

2.3.1 設計階段

該大型產業園區在設計階段即運用BIM技術將二維平面圖紙深化為三維立面，系統展現園區總體規劃布局。同時建筑、結構、機電等各專業協同深化設計，突破專業獨立的傳統，實現了單專業的設計模式向整體協同設計模式的轉變。

運用BIM技術進行管線綜合布置設計，在三維空間上展示建筑管線搭接情形，一方面減少碰撞、避免空間沖突，提高設計方案的可實施性；另一方面優化管線排布方式，節約材料，在提高設計準確性的同時提升整體觀感。設備房是園區的核心建設項目之一，合理布置設備房是工程建設的關鍵，項目運用BIM技術對設備房布置情況進行校核，并對預留檢修空間進行詳細校驗，確保設計數據精準。同時，加入場地生態模擬，直觀呈現園區規劃布局，為招投標和施工提供參考。

2.3.2 招投標階段

在招投標正式啟動前，項目要求參加招標的總包單位按照建設單位要求完成BIM技術文件編制，并明確BIM組織架構、BIM軟硬件配置、BIM實施計劃和保障措施等BIM關鍵實施內容，確保BIM技術真正地具備實施條件[5]。

在產業園區項目招標階段，運用BIM技術對設計方案進行優化和調整、項目工期的全方位自動校核，同時自動計算工程量清單，避免因設計錯誤導致招投標工程量及報價出現偏差。

在項目投標階段，尤其是在設施設備用房的競標過程中，運用BIM技術將復雜的機房、電房、泵房進行形象展現，可提高評標客觀性。而BIM技術的成熟運用已成為施工單位成功中標的關鍵指標之一，并且在評標過程中，用BIM技術進行施工工藝模擬，可極大地增強可視化效果。

2.3.3 施工階段

1）BIM可視化施工管理。在大型產業園項目施工管理過程中，采取BIM可視化施工交底方式，相對于傳統交底，極大地提高了交底效率和交底準確性。如安裝11臺塔吊時，若僅通過繪制二維平面圖來估算碰撞的可能性，顯然會存在一定的安全風險，因此利用BIM技術通過Revit、Navisworks、lumion等工具繪制各階段的場地布置，模擬樓棟高度、塔吊位置、塔吊臂長度與高度，并進行最不利情況分析、碰撞檢測分析、多因素仿真分析，從而模擬設計效果，優化設計方案。待方案確定后，進行塔吊安裝可視化交底，極大地提高了運行的安全系數和施工管理效率。項目在大體積混凝土澆筑交底時，因混凝土中水泥水化熱產生熱量，其產生的溫度應力有可能大于混凝土本身的抗拉強度，造成混凝土開裂。為避免此類事件的發生，通過BIM演示整體斜面分層無間歇連續澆筑施工，并采用“一個坡度、薄層澆筑、依次到頂”的斜面澆筑方法逐步向上澆筑。在現場實際施工過程中，采用“BIM+無人機”技術對澆筑現場進行整體調度，防止意外發生。同時，在澆筑混凝土前，在鋼筋上設置溫度傳感器，當超過規定溫度時立即報警，以便采取技術措施控制溫差。此外，項目還實施了高支模施工模擬、防水施工模擬、爬架施工模擬、管線綜合優化、施工場布模擬等BIM模擬項目。

2）BIM+VR融合平臺。通過建立產業園區地下室BIM+VR模型（配置HTC VIVE眼鏡）、各具體專業模型、fuzor渲染，實現漫游以及低成本、沉浸式的VR體驗（圖2、圖3），為工程實施提供更多參考依據，豐富管理手段；同時支持園區的運維工作，更加直觀地指導生產實踐，合理配置資源。

圖2 地下室工程三維漫游

圖3 地下室工程構件測量

3）調度指揮平臺。通過BIM模型與所有設備的數據聯動、結合調度指揮平臺和手機交互平臺的運用，打造信息收集、分析、演示一體化，并實現日常跟蹤調查工單任務、安全文明監督等常態化管理，提高質量整改效率。同時大屏端實時顯示揚塵/噪聲預警、天氣預警、執勤狀況預警、安全預警，有效提高園區管理水平[6-7]。同時，通過專業監控系統對項目實施全天候全方位信息采集，如塔吊動態監控、施工升降機動態監控、遠程監控、能耗監控等，通過一系列監控系統的安裝，使管理者能清晰了解工程現狀，提升遠程把控和管理指導能力。

4）項目運維平臺。該大型產業園區建成后有10棟高層甲級商務辦公、14棟多層獨棟辦公、1棟國際服務公寓、1棟四星級酒店及員工食堂、沿街商業等，如此龐大的功能性園區需要專業的運維系統支撐，而基于BIM技術搭建的智慧運維平臺，憑借高效聯動、可視化操作等優勢，可為產業數據分析提供有效支撐；同時搭建運維監控數字平臺，24 h不間斷處理安防監控數據和門禁運行數據，為園區安全管控提供有力支撐。

3 結語

通過以上分析，可以得出一套行之有效的針對大型產業園區項目全生命周期項目管理的模式，即基于BIM技術的“一系統+三平臺”模式。該模式是傳統項目管理、運維模式上的再創新，可為后續大型產業園區項目的全生命周期建設運維提供有價值的指導依據。

[1] 楊建基,賴偉山,孫宗瑞.基于"智慧工地"管理系統和BIM技術的 建筑施工安全生產管理深度協同[J].廣州建筑,2019,47(4):38-44.

[2] 宋小月.基于BIM技術的建設工程全生命周期應用研究[J].建材與 裝飾,2020(4):131.

[3] 從海虎,王旭良,吳紅.基于BIM技術打造四維一體智慧工地實踐研 究[J].智能建筑與智慧城市,2018(11):63-64.

[4] 楊曉毅,李立洪,陸建新,等.基于BIM技術的特大型多方協作智慧管 理[J].土木建筑工程信息技術,2018,10(5):16-24.

[5] 辛業洪.BIM在建筑全生命周期中的經典應用[J].建設科技,2020 (1):13-21.

[6] 朱賀,張軍,寧文忠,等.智慧工地應用探索:智能化建造、智慧型管 理[J].中國建設信息化,2017(9):76-78.

[7] 齊寶庫,李長福.基于BIM的裝配式建筑全生命周期管理問題研究 [J].施工技術,2014,43(15):25-29.