BIM技術在狹小施工環境中的應用研究*

李建棟

(紹興職業技術學院，浙江 紹興 312000)

0 引言

BIM技術是集成數字信息的處理技術，在縮短工作周期、節約成本、提高生產效率等方面存在顯著效果，能廣泛應用于各施工階段，受到人們的廣泛關注和運用[1]。在狹小施工環境中應用BIM技術，預設施工方案和環境，可提前得出施工過程中可能遇到的困難和問題，以及時采取措施優化施工方案，從而保證工程順利進行，提高生產效率。

狹小施工環境是指施工用地面積小于首層建筑面積3倍的施工環境[2]。狹小施工環境對現場人員組織、材料堆放、施工技術落實、安全防護等帶來不同程度的影響。為克服狹小施工環境造成的不利因素，施工時往往采取做好各階段平面設計、實行場內外加工、編制材料和機械使用時間等維度協同措施。采用BIM技術能夠利用模型優勢、各維度之間的信息，提高應用效果。

1 BIM技術在狹小施工環境中的應用

1.1 應用內容

1)深化設計 建立基本三維模型后，可利用BIM技術對臨時設施、工程降水、腳手架搭設、模板支拆、塔式起重機使用、垂直運輸等環節進行安全計算，通過施工模擬、碰撞檢查，優化施工方案。

2)現場平面布置 使用BIM技術建立模型，輔助現場布置，有利于施工管理人員準確驗證現場布置的有效性，可及時進行處理和優化[3]。

3)信息化材料管理 BIM技術可為材料采購、堆放、交工、使用計劃和管理，提供更準確的數據支撐。

4)施工工藝模擬 BIM 技術的模擬性應用與施工技術和安全交底實用性強、針對性高、交互性好、體驗性高[4]。

1.2 實施流程

1)制定實施目標與計劃 BIM技術在施工過程中，首先要調研和分析施工需求，然后結合項目部在BIM應用中的資源投入，以及現場管理人員對BIM技術的掌握程度，組建BIM工作小組，制定適合工程建設的BIM應用目標，最后根據施工進度計劃，制定BIM應用整體工作計劃和每個BIM應用點的詳細計劃。

2)選擇精度和標準 應用BIM技術前，首先制定不同實施階段的BIM模型LOD等級。施工階段BIM技術可根據施工現場作業需要，選擇相應的進度和標準，讓建模過程更加有效。

3)專業BIM模型和碰撞檢查 利用BIM軟件分別進行土建和機電建模，通過專業內和專業間的碰撞檢查，事先找出圖紙中的錯誤，進行管線綜合，形成全專業模型。通過Revit、Lumion、品茗BIM等軟件間的數據轉換，制作場地布置、腳手架、模板、砌體等技術模型和安全、材料、質量等管理模型，結合施工進度計劃進行4D模擬，優化施工方案。

4)BIM應用與持續優化 BIM模型能匯集所有的建筑信息，是各建設單位、參與人員協同工作的中心，施工單位通過模型可進行可視化技術交底、信息化材料管理、精細化出圖等。同時基于BIM模型進行施工管理，持續將施工過程中產生的信息、變更及時記錄于模型，形成BIM竣工模型。

2 典型應用案例

2.1 工程概況

杭州第七人民醫院擴建項目位于城市核心區域，包括康復科、藥房及6個病區，建筑高度32.10m，局部34.80m，總建筑面積約18 633m2，其中首層建筑面積為2 532.72m2，地下2層建筑面積4 649.72m2， 地上9層建筑面積13 790m2，連廊390.20m2，施工用地面積4 878.8m2， 屬于典型的狹小施工環境(見圖1)。

圖1 醫院擴建項目效果

2.2 BIM應用組織

施工單位成立BIM應用中心，施工前，BIM中心分析施工圖紙、工程難點和甲方需求，初步確定本工程BIM應用點，制定BIM應用路線，派出BIM駐場代表，協調BIM應用各項事宜，收集施工過程中的信息(見圖2)。

圖2 BIM應用路線

2.3 BIM技術在施工中的應用

2.3.1各專業精細化建模

土建專業建模采用結構、建筑分層流水的施工方法，BIM建模按照實際施工順序模擬施工過程，分析和查找施工過程中可能遇到的難點。機電專業采用消防、給排水、電氣等平行建模，保證機電管道的連續性。建模時采用先翻模后核對的綜合建模法，保證建模進度，提高建模效率。

應用于狹小施工環境的建筑實體BIM模型成果重點是各階段材料與機械的類型和數量。因此，按照構件尺寸、位置、方向等LOD300等級標準進行建模。建模過程中不僅得到分部分項工程的各項數據，且發現5處土建圖紙問題、23處機電圖紙問題。BIM工程師及時與設計院溝通后，得到精準的施工圖紙，避免因圖紙錯誤造成的損失。

2.3.2碰撞檢查與優化

施工階段的碰撞檢查是各專業BIM工程師將設計文件和施工方法融入BIM模型設計中，提前發現問題，通過協同優化設計，避免工程返工。

項目在已建BIM模型基礎上，將各專業模型分為基礎、主體、安裝、裝飾等標志性的施工階段。以施工階段開始工作為界限，合成各專業的BIM模型，并進行碰撞檢查和優化，此時產生的BIM模型是各階段施工場地布置的依據。

對BIM模型的任何優化都能生成相應變更后的數據，利用Excel對比變更前后的材料，建立材料采購和管理機制。

2.3.3三維動態場地布置

布置三維場地前先進行現場勘察，收集施工環境數據。施工現場東面緊貼醫療綜合樓，建好后地下室相互連通；南臨市政道路，圍護樁距路邊約6m；西面圍墻外為市政道路，圍護樁距路邊6～8m；北側為2號樓，距地下室底部結構約6m。

利用BIM場地布置軟件對場地進行三維布置(見圖3)。當進行材料堆放、道路布置時，對場地基礎施工、主體施工、裝飾裝修階段進行動態布置與模擬，制定有效的施工管理方案。

圖3 基礎施工階段場地布置

2.3.4信息化材料管理

利用BIM4D 施工模擬軟件關聯建筑項目 3D模型與施工進度計劃，得到每日計劃施工任務，自動統計工程量及每種材料需用量，從而精確提供每個施工任務所需的材料指導限額領料，一旦建設過程中出現變更，材料使用計劃會自動實時更新[5]。

按照材料性質及適宜的存儲方式分為集中存儲(A類)、庫房存儲(B類)、臨時存儲(C類)[6]。A 類材料一般指用量較大、檢測時間長、不能直接用于工程、不適合動態布局的非成品材料和周轉材料，如鋼筋、鋼管扣件、水泥、模板木材等。這種材料占據大部分施工場地，且與加工機械、運輸機械的位置密不可分，安排存儲時間最長。B 類材料一般體積較小、適合在庫房中存儲，如卷材、電焊條、部分水電材料等。庫房采取相應的保存措施，設置在辦公和生活區內，不占據施工堆放場地。C 類材料包括采購速度快、能直接應用于施工的成品，以及能夠隨著施工空間變化而動態布局的材料，如黃砂、碎石、砌體、面磚、成品門窗等。施工前根據材料采購計劃，優先考慮A類材料，綜合考慮B類材料，重點分析C類材料，以制定每日材料臨時存儲計劃(見圖4)。

圖4 基于BIM技術的材料管理計劃

通過BIM進行材料臨時存儲動態模擬，提前發現材料存儲問題，制定混凝土場外輸送、鋼筋場外加工、使用成品模板等措施，避免因材料供應不足影響施工工期。基礎階段施工過程中，施工場地不能滿足混凝土泵送要求，應采用場外泵送。

2.3.5可視化施工管理

技術交底是現場管理人員指導與過程管控的重要手段，包括設計單位對施工單位的設計交底，施工單位對項目管理人員的施工技術交底，項目管理人員對施工班組的專項交底。采用 BIM 技術，通過模型、動畫和細部出圖進行可視化交底，形象直觀地了解設計意圖、施工步驟、工藝流程、重點環節、質量控制要點及注意事項，不受交底場地制約，使交底工作更加有效。

管理人員在現場管理過程中，需及時收集施工照片，通過對比分析優化后的BIM模型，及時改善工程質量，避免施工人員盲目施工。

3 結語

1) 施工前，通過BIM對項目進行建模、碰撞模擬，可提前發現施工中存在的問題。利用BIM分析和模擬狹小施工環境帶來的不利因素，優化施工專項方案，節約成本，提高效率，保證工程順利進行。

2) 基于BIM專業建模、碰撞檢查、三維場布、材料管理和可視化等施工應用點，通過模型數據交互，使狹小施工環境的施工場地、進度、質量、安全等管理更加有效。

3) 應用BIM技術相比傳統施工模式，可提高信息化管理水平，建立針對性的BIM工作機制能有效提高BIM應用效果。

4)工程項目建設過程中，各單位和部門應加強BIM人才培養和技術推廣，進一步發揮BIM技術優勢，實現BIM技術的深化應用，提升建設工程信息化全過程管理水平。