BIM技術在江南村鎮住宅翻建施工中的應用

鄧鵬 趙宇飛 林桂武

摘? ?要： 施工階段是建設項目的重要一環，將BIM技術應用于建設項目施工階段，有助于增強多專業、多主體間的協同效應，提升工程建設管理水平。以江南傳統村鎮住宅翻建項目為研究對象，結合其產業化建設模式，在施工階段采用項目集成化管理理念，構建了基于BIM技術的4D（3D實體+時間）虛擬施工模型，實現了虛擬施工管理。BIM技術應用后，減少了施工變更，降低了施工成本，工程共計減少施工變更13個，累計節省施工成本135.94萬元，并保證了施工質量與安全。BIM技術在村鎮住宅建設中具有廣闊的應用前景，為村鎮工程施工管理提供了管理理論和方法支撐。

關鍵詞： 村鎮住宅;產業化建設;施工管理;BIM技術;協同效應

中圖分類號：TU241. 4? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：2095-8412 （2020） 05-137-05

工業技術創新 URL： http：//gyjs.cbpt.cnki.net? ? DOI： 10.14103/j.issn.2095-8412.2020.05.025

引言

村鎮基礎設施是為村鎮經濟、社會、文化發展及村鎮居民生活提供公共服務的各種要素的綜合[1]。其中，村鎮房屋建設是村鎮基礎設施建設的重要內容，業已成為我國建筑科學的一項重要分支。同時，村鎮房屋建設存在地理分散、能耗高、污染大、效率低等問題，找到一條適用于村鎮地區的高質量房屋建造管理方式，已顯得尤為迫切。

近些年，BIM技術在房屋施工建設中得到了應用和發展。本文首先闡述BIM技術在村鎮房屋建設中應用的必要性和可行性，然后以江南傳統村鎮住宅翻建項目為研究對象，結合總體目標與要求，通過實例展現BIM技術在該項目施工管理中所達到的效果，以期為村鎮基礎設施建設模式創新提供可參考的解決方案。

1? BIM技術應用必要性和可行性分析

當前村鎮住宅建設主要包括自行建設、合作建設、產業化建設（新民居建設）三種模式[2]，其中前兩種模式存在土地集約化程度低、開發效能差、建設效率低等問題。產業化建設模式是一種基于標準化程序實現村鎮住宅建設集約化、高效化、專業化的模式，可有效解決前兩種模式存在的問題[3]。然而，產業化建設模式要求工程各專業在該模式下高效協同運作，對工程建設提出了更高的要求。同時，鑒于建筑業上下游產業鏈長、建設周期長、細分專業多、風險因素多等眾多因素，多專業、多主體間的協同管理顯得更加必要。

近年來，隨著BIM技術在政策、標準、軟件平臺、項目應用等方面的長足發展[4]，BIM技術的應用越來越多地為多專業、多主體間的協同提供了更為便捷的平臺，特別是在建設項目施工階段，BIM技術的應用有助于提升工程建設效率，保證項目在執行過程中有效控制施工變更、減少返工、降低成本。目前，BIM技術在村鎮住宅建設項目中展現了諸多可喜成果。程呈等[3]提出了融合BIM技術的、適用于村鎮住宅設計的低成本、綠色建造技術體系。姜曦[5]、康鵬[6]提出了應用于新農村建設的、基于“BIM+PC”的住房設計施工流程方法。趙宇飛等[7]提出了基于“BIM+體系化設計”的住宅設計控制方法，為促進村鎮住宅建設體系的變革提供了解決方案。以上論述表明，BIM技術在村鎮住宅建設中具有廣闊的應用前景，將BIM技術應用于此次江南村鎮住宅翻建項目中是可行的。

2? 工程項目概況

按照總體安排[8]，江蘇省無錫市錫山區2019年全面啟動了農村住房翻建、農田生態整治、農村綠化提升等工程。本項目地處無錫、常熟、蘇州三地交界，村莊區位優越，內外交通出入方便，總規劃面積約3.57平方千米。其中謝蕩、漁墾兩個自然村共有農村居民176戶589人，住房問題尤為突出，普遍存在宅基地建筑占地面積小（65 m2）、住房建造年代久遠（20世紀70年代末期）等問題，群眾要求改善居住條件的呼聲最為強烈。

本次住宅翻建項目的一項重要內容是將謝蕩、漁墾兩個自然村異地新建至46畝（非法定計量單位，1畝≈666.67 m2）的漁新地塊，該地塊目前可新建住宅153戶，其中獨棟房型7戶，聯排房型86戶，疊拼房型60戶。該項目依據實際情況分期改造建設，一期主要進行田園社區住宅建設，實施鄉野漁趣、粉墻黛瓦、漁新印象等重要節點提升改造。下文即以一期60戶疊拼房型為例，在施工階段開展BIM技術的應用。

3? BIM技術應用

3.1? 項目管理

在傳統工程項目管理模式下，工程建設全壽命周期各個環節的信息會在傳遞過程中出現損失，從而產生信息孤島[9]?；贐IM技術的項目集成化管理是解決信息孤島的重要支撐[10]。BIM技術改變了傳統的項目管理理念，在施工過程中，各種工程信息數據集成于BIM數據庫中，實現了項目的集成化管理[11-12]。

3.2? 虛擬施工管理

施工階段是將工程藍圖轉換為工程實體的階段，是工程建設全壽命周期中耗時最長、任務最多、協同最復雜的環節，起著承上啟下的關鍵作用。施工階段能否對施工技術實現高效把控，直接影響工程建設全壽命周期建設效率。

虛擬施工管理是基于BIM技術的施工階段管理方法，其流程圖如圖1所示。

現場施工圖如圖2所示。結合圖1所示的流程圖，本文通過商業軟件Revit，以設計階段圖紙為基礎，構建模型構件空間數據共計931組。在此基礎上，結合該項目施工進度計劃，提取進度數據，通過商業軟件BIM5D，賦予每組構件施工屬性，并進行進度關聯，從而建立基于BIM技術的4D（3D實體+時間）虛擬施工模型。該虛擬施工模型主要包括場地布置方案、進度模擬方案、外立面裝修方案及內部裝修方案等，如圖3所示。其中場地布置方案如圖3a所示，其主要基于場地模型對施工臨時建筑進行三維設計，包括施工內部道路、活動板房、機械設備、物料堆放區、現場監控等，進而可通過三維模擬對場地布置方案進行調整和優化，如對塔吊進行模擬運行碰撞檢測，從而確保施工的順利進行;進度模擬方案如圖3b所示，可通過施工構件進行屬性關聯，對合理劃分施工流水段，確定流水節拍、步距，優化資源曲線具有重要指導意義;外立面裝修方案及內部裝修方案分別如圖3c和3d所示，可為業主帶來直觀的視覺感受，同時VR漫游技術可為業主提供沉浸式個性裝修體驗，可提前確定裝修方案，減少變更，便于施工方提前確定材料，實現項目提前交付。

3.3? 討論

應用過程體現了BIM技術的巨大優勢，具體如下：

一是在施工模擬過程中，可實現項目可視化。

二是在施工成本管理方面，可以與實際施工現場形成對比，并且預判施工的過程和結果，進一步減少施工變更。在應用BIM設計中，使用了可視、模擬、預測等模型管理技術，設計單位出具施工藍圖后，施工單位根據藍圖進行了BIM建模及施工模擬，與施工藍圖相比：

變更1：施工藍圖上為直接進行樁基工程，未考慮前期場地平整;

變更2、6、10、12：施工藍圖上為直接進行樁基工程，未考慮河塘清淤回填后，清淤量為10 565立方，回填量為10 565立方;

變更3、4：施工藍圖為現狀污水管改道以及進出道路，未考慮新建房屋造成原別墅住戶污水管破壞以及進出，新建污水管44.5米，新建道路48.61平方;

變更5、7：施工藍圖并未將前期場地清障基礎挖除，共計挖除2 048立方，回填2 048立方;

變更8：施工藍圖未考慮施工便道，便道面積約2 100平方;

變更9：施工藍圖遺漏房屋定位放線;

變更11：該地塊目前可新建住宅153戶，其中獨棟房型7戶，聯排房型86戶，疊拼房型60戶。獨棟房型7戶，聯排房型86戶已建成，未應用BIM技術，變更中同樣出現上述問題;

變更13：施工藍圖未考慮房屋內部缺土回填，缺方量10 482.82立方。

以上使得該工程與原來工程比較變更中，減少施工變更13次，主要涉及前期場地平整、河塘清淤土方回填、施工便道建設等，累計節省施工成本135.94萬元，占該項目總投資額的6.17%，同時加快了竣工資料準備，從而提升了全過程的協同效率。

三是在施工質量管理方面，通過BIM模型中構建的信息，可加快生產計劃及采購計劃編制，并與現場實際產品信息進行及時比對，實現了施工質量的動態監管。

四是在施工安全管理方面，結合場地布置方案，提前進行虛擬施工環境空間安全性分析，完善了對該地區梅雨季節及臺風天氣下的施工應急預案，并進一步檢驗了施工組織設計方案的合理性及安全技術可靠性。

五是在施工進度管理方面，運用進度關聯模型，進一步優化各分部分項工程施工段數、流水節拍、流水步距等，實現了施工全過程進度動態監控。

六是在裝修設計方面，由于該項目屬于裝修交付，因此依托BIM+VR技術，實現了傳統平面戶型圖集向VR戶型圖集的轉變，可進一步為業主裝修設計提供智能化、個性化設計方案，同時可提前確定方案，實現由土建到裝修的無縫對接，進一步提高了交付效率。

4? 結束語

本文以60戶疊拼房型為例，介紹了BIM技術在江南傳統村鎮住宅翻建項目中的應用，在施工階段開展了虛擬施工管理，實現了項目管理可視化，在成本、質量、安全、進度等方面，根據可視化效果預判施工的過程和結果，進一步減少了施工變更，降低了施工成本，保證了施工質量與安全，從而提升了施工全壽命周期的協同效率。

總之，BIM技術在村鎮住宅建設中具有廣闊的應用前景，為村鎮工程施工管理協同提供了理論與數據支撐，可進一步推動村鎮住宅建設領域發展。

基金項目

國家自然科學基金（51368008）、廣西科技大學創新團隊支持計劃項目、教育部產學合作協同育人項目（201802132067）

參考文獻

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[3] 程呈， 楊維菊. BIM技術在江南村鎮住宅設計中的可行性研究[J]. 中外建筑， 2014（4）： 48-50.

[4] 林佳瑞， 張建平. 我國BIM政策發展現狀綜述及其文本分析[J]. 施工技術， 2018， 47（6）： 73-78.

[5] 姜曦. 淺析基于BIM的PC住宅在新農村民居建設中的應用[J]. 土木建筑工程信息技術， 2016， 8（4）： 100-104.

[6] 康鵬. 基于BIM的預制裝配式建筑在新農村建設中的應用研究[D]. 西安： 西安科技大學， 2017.

[7] 趙宇飛， 倪志剛， 鄧鵬. 基于“田園綜合體”發展模式下的江南傳統村鎮住宅“BIM+體系化設計”重塑研究[C]// 第五屆全國BIM學術會議論文集. 2019.

[8] 無錫市農村人居環境整治提升三年行動計劃[EB/OL]. http：//www.wuxi.gov.cn/doc/2018/06/06/1861682.shtml， 2018-06-06/2020-08-18.

[9] Cahill D A， Puybaraud M. Constructing the team： The Latham Report （1994） [M]// Construction Reports 1944-98. Blackwell Science Ltd.， 2003.

[10] Svensson K. Integrating facilitates management information： a process and product model approach [D]. Stockholm： The Royal Institute of Technology， 1998

[11] BIM工程技術人員專業技能培訓用書編委會. BIM技術概論[M]. 北京： 中國建筑工業出版社， 2016.

[12] 楊紅偉. 應用信息化和智能化提升智慧工程建設的項目管理[J]. 工業技術創新， 2019， 6（3）： 107-110.

作者簡介：

鄧鵬（1992—），男，碩士研究生，工程師。主要研究方向：建筑信息化應用研究。

E-mail： dengpengone@outlook.com

趙宇飛（1993—），通信作者，男，碩士研究生，工程師。主要研究方向：建筑信息化應用研究。

E-mail： zhaoyufei_2011@126.com

林桂武（1968—），男，碩士研究生，高級工程師。主要研究方向：土木工程建造與管理。

（收稿日期：2020-08-14）