BIM技術(shù)在卡孔達(dá)學(xué)校建設(shè)施工中的運(yùn)用

朱峻宏

（中鐵二十局集團(tuán)，陜西西安 710016）

1 BIM技術(shù)概要

BIM技術(shù)可對(duì)目標(biāo)特征進(jìn)行動(dòng)態(tài)提取，根據(jù)工程施工的進(jìn)度，對(duì)各項(xiàng)目的細(xì)節(jié)采取可視化監(jiān)管，制作可反映工程實(shí)際情況的三維立體圖示和施工報(bào)表，納入設(shè)計(jì)、施工技術(shù)、施工管理、項(xiàng)目決策等相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程的全面掌控。通過(guò)BIM技術(shù)中三維模型和時(shí)間推演模式，可精確反映施工方案的可行度，包括施工進(jìn)度的演進(jìn)、應(yīng)急方案的模擬等，可提前識(shí)別和預(yù)防風(fēng)險(xiǎn)。BIM技術(shù)的應(yīng)用，為工程施工提供了功能全面的監(jiān)管系統(tǒng)，將工程施工的各種情況具體化后，由系統(tǒng)和專(zhuān)家共同提出協(xié)調(diào)應(yīng)對(duì)方案，結(jié)合物資、制度、信息等資源情況，優(yōu)化項(xiàng)目的具體細(xì)節(jié)和相關(guān)措施。

2 BIM技術(shù)在建設(shè)施工中的運(yùn)用

2.1 工程概況

工程項(xiàng)目位于卡孔達(dá)12間教室學(xué)校，施工內(nèi)容包括土建、裝飾裝修及安裝，建筑主要用途為教學(xué)，由相關(guān)單位撥款建設(shè)，合同工期為6個(gè)月。工程建筑總面積為11 700 m2，房屋建筑面積1 785.85 m2，籃球場(chǎng)建筑面積439.53 m2。主體為單層磚混結(jié)構(gòu)，吊頂高度3.0 m，飾面主要采用外墻涂料飾面，衛(wèi)生間采用瓷磚貼面，所有地面采用水磨石地面，本工程屋面采用鋼屋架彩鋼瓦屋面。此外，還包括給排水、潔具及電氣安裝等。

卡孔達(dá)12間教室學(xué)校三維概圖如圖1所示。

圖1 卡孔達(dá)12間教室學(xué)校三維概圖

本工程對(duì)建設(shè)施工、管理的要求較高，工期為6個(gè)月，同時(shí)工作人員應(yīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)、科學(xué)管理、降低造價(jià)、節(jié)約投資，因此，需要運(yùn)用BIM技術(shù)對(duì)施工項(xiàng)目進(jìn)行綜合管控。

2.2 準(zhǔn)備工作中的運(yùn)用

在施工準(zhǔn)備階段，應(yīng)優(yōu)化工程的設(shè)計(jì)方案、相關(guān)計(jì)劃，前期設(shè)計(jì)中主體設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、設(shè)備設(shè)施安裝設(shè)計(jì)等應(yīng)高效配合。若關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)間的銜接度和配合性不足，可采集施工人員、設(shè)計(jì)人員、技術(shù)人員等意見(jiàn)，并借助BIM技術(shù)，在模型中對(duì)設(shè)計(jì)的項(xiàng)目進(jìn)行多方案預(yù)演，選定最優(yōu)設(shè)計(jì)圖。

優(yōu)化設(shè)計(jì)方案時(shí)，可利用3D集成效果，對(duì)模型進(jìn)行整體推演，且在原有的圖紙或模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行局部更換或注釋?zhuān)訌?qiáng)設(shè)計(jì)方案的可行性。利用BIM的配套分析系統(tǒng)，可有效處理設(shè)計(jì)方案的細(xì)節(jié)，融入市場(chǎng)價(jià)格、工期等可變信息，對(duì)工程施工過(guò)程進(jìn)行全面預(yù)判，有效控制施工工程成本，提高施工效益。

在工程建設(shè)中，各項(xiàng)目的技術(shù)人員、管理人員及施工人員，應(yīng)對(duì)參與建設(shè)的圖紙進(jìn)行審閱分析，記錄圖紙中反映的重點(diǎn)內(nèi)容和關(guān)鍵細(xì)節(jié)，做好各部門(mén)或崗位間配合銜接內(nèi)容的預(yù)設(shè)，明確標(biāo)注涉及的精準(zhǔn)參數(shù)和要求，將相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、圖集、要求等進(jìn)行單獨(dú)注明或記載。

基本審閱分析完成后，將相關(guān)記錄匯總交付公司總技術(shù)負(fù)責(zé)部門(mén)，由技術(shù)總負(fù)責(zé)人和項(xiàng)目經(jīng)理、項(xiàng)目管理人員一同審核，對(duì)施工細(xì)節(jié)進(jìn)行協(xié)調(diào)，備案后成為施工指導(dǎo)文件。成型方案要求應(yīng)說(shuō)明施工工程的細(xì)節(jié)，保證可對(duì)工程建設(shè)的內(nèi)容形成指導(dǎo)，安排項(xiàng)目工作人員對(duì)方案中的內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)，明確各自在工程建設(shè)中需要遵守的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和流程。加強(qiáng)與設(shè)計(jì)方、業(yè)主方的溝通，或直接參與設(shè)計(jì)和業(yè)主方主持的方案會(huì)審，結(jié)合設(shè)計(jì)建設(shè)意圖進(jìn)一步優(yōu)化方案細(xì)節(jié)。由總工程人員負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)編制施工作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，落實(shí)質(zhì)量與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，必要時(shí)須對(duì)施工人員和技術(shù)人員進(jìn)行單獨(dú)講解和培訓(xùn)。

2.3 施工實(shí)踐中的運(yùn)用

BIM技術(shù)運(yùn)用時(shí)，除了原始設(shè)計(jì)方案外，需要使用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際數(shù)據(jù)，為了提高BIM技術(shù)運(yùn)用效果，應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行施工測(cè)量。施工人員應(yīng)測(cè)定縱橫各軸線，建立測(cè)量控制網(wǎng)，設(shè)置引樁，做好引樁的保護(hù)工作，以確保軸線控制的準(zhǔn)確性。在現(xiàn)場(chǎng)不易被破壞、通視的位置建立4個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)，形成水準(zhǔn)控制網(wǎng)，再采用鋼尺、水準(zhǔn)儀進(jìn)行高程傳遞。

結(jié)構(gòu)施工至±0.000后，根據(jù)高程控制點(diǎn)，使用水準(zhǔn)儀將+0.50 m水平線投測(cè)至底層外墻上，使用紅漆予以標(biāo)注。高程傳遞使用鋼尺向上量取，再將水準(zhǔn)儀置于施工層上，對(duì)由下量取的各點(diǎn)進(jìn)行校測(cè)，誤差在±5 mm以內(nèi)。工作人員按照施工圖紙要求，在±0.000以上工程的施工中，應(yīng)做好該工程沉降觀測(cè)控制點(diǎn)的布點(diǎn)和埋設(shè)工作。

獲取現(xiàn)場(chǎng)基本信息后，根據(jù)BIM技術(shù)的特殊功能，優(yōu)化施工中的各項(xiàng)工作。

（1）碰撞檢查。

對(duì)已完成的施工項(xiàng)目，經(jīng)過(guò)BIM模型制作成對(duì)應(yīng)的格式文件，由內(nèi)置碰撞系統(tǒng)整合所有數(shù)據(jù)信息，并進(jìn)行碰撞檢查，記錄碰撞點(diǎn)輸出檢查報(bào)告。

（2）工藝優(yōu)化。

利用BIM技術(shù)對(duì)施工中的各項(xiàng)技術(shù)和相關(guān)參數(shù)進(jìn)行分析，在3D模型的基礎(chǔ)上，加入4D施工進(jìn)度演化。根據(jù)監(jiān)測(cè)收集的數(shù)據(jù)信息，準(zhǔn)確找出單次或局部施工偏差帶來(lái)的質(zhì)量隱患，可為業(yè)主方隨時(shí)展現(xiàn)可視模型和施工情況。優(yōu)化模板安裝時(shí)，可根據(jù)測(cè)量和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，在BIM模型中確定比例，核對(duì)局部造型和受力構(gòu)造情況等，標(biāo)注特殊位置或關(guān)鍵點(diǎn)。

要求現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁跨度≥4 m時(shí)，模板應(yīng)起拱；設(shè)計(jì)無(wú)要求時(shí)，起拱高度宜為全跨長(zhǎng)度的1‰～3‰。安裝上層梁、板底模及其支架時(shí)，下層樓板應(yīng)保持足夠的強(qiáng)度，確保可承受上層荷載，預(yù)埋件及預(yù)留洞的允許偏差應(yīng)符合規(guī)范要求。管線安裝時(shí)，可借助BIM三維可視化模型，在滿足設(shè)計(jì)要求和實(shí)用需求的情況下，明確管線預(yù)留洞口等，應(yīng)至少提出2套方案，可避免碰撞點(diǎn)，運(yùn)用BIM系統(tǒng)對(duì)剖面和局部圖畫(huà)，在移動(dòng)端和信通工具的幫助下，完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)交底和實(shí)時(shí)指導(dǎo)。

2.4 施工管理中的運(yùn)用

在施工管理中，BIM技術(shù)為核心平臺(tái)納入管理、分析、存檔、通信等功能，改變了傳統(tǒng)施工管理的模式，提高了施工管理的效率及質(zhì)量。BIM技術(shù)為工程項(xiàng)目提供可靠的數(shù)據(jù)與信息，內(nèi)置智能化與自動(dòng)化程序解放了人力工作，降低了錯(cuò)誤發(fā)生概率，在云技術(shù)、5D技術(shù)、人工智能等的輔助下，可快速完成人員定位、實(shí)時(shí)監(jiān)控、快速交互等工作，保障工程在成本、安全、質(zhì)量等方面的效益。

待IFC預(yù)設(shè)文件完成加載并確認(rèn)無(wú)誤后，質(zhì)檢人員開(kāi)始執(zhí)行質(zhì)量檢測(cè)工作，調(diào)用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)信息與預(yù)設(shè)模型數(shù)據(jù)、理論數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，查看實(shí)際數(shù)據(jù)是否符合預(yù)期要求，并應(yīng)做好結(jié)果記錄和報(bào)告等交接工作。圖紙、細(xì)節(jié)報(bào)告等文件和信息，應(yīng)同步提交工程項(xiàng)目的關(guān)聯(lián)主體，可進(jìn)行輔助性說(shuō)明。專(zhuān)業(yè)碰撞檢測(cè)需要采取模型優(yōu)化策略，直至各關(guān)鍵點(diǎn)專(zhuān)業(yè)碰撞率降至0，若需要對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行調(diào)整，應(yīng)由系統(tǒng)進(jìn)行綜合評(píng)估后，生成專(zhuān)業(yè)報(bào)告文件，作為后期查閱或參考的依據(jù)。工作人員制定一種相對(duì)高效簡(jiǎn)便的檢查方法，以工程驗(yàn)收相關(guān)規(guī)定為基礎(chǔ)，須嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范執(zhí)行檢查工作，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行攝像、拍照等，后期將檢測(cè)、施工等各環(huán)節(jié)中的詳細(xì)記錄一并提交系統(tǒng)服務(wù)器，供相關(guān)工作人員直接查看或下載。

2.5 建模與優(yōu)化要點(diǎn)

根據(jù)當(dāng)前技術(shù)，施工中BIM在建模時(shí)考慮兩種模式。

（1）在內(nèi)置建模以及輔助軟件支持下直接進(jìn)行建模，如Autodesk Revit專(zhuān)業(yè)BIM建模軟件通過(guò)內(nèi)置建筑、結(jié)構(gòu)、水暖等模塊直接建立概樣，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)學(xué)校工程的實(shí)際要求，增加相關(guān)的材料、技術(shù)、空間要求等具體信息，形成真實(shí)還原的現(xiàn)場(chǎng)模型。

（2）以CAD圖紙為基礎(chǔ)的建模，根據(jù)CAD圖紙表示的坐標(biāo)和相關(guān)信息，重新形成3D或4D模型。考慮施工環(huán)境和具體操作，工程采用兩種模式靈活應(yīng)對(duì)，以Autodesk Revit為基礎(chǔ)，在相對(duì)平坦和簡(jiǎn)易的空間內(nèi)，采用預(yù)設(shè)模塊+人工錄入數(shù)據(jù)信息的方法制作模型，在相對(duì)復(fù)雜的空間內(nèi)使用CAD導(dǎo)入的辦法輔助完成模型創(chuàng)設(shè)，降低人工錄入的錯(cuò)誤率。若模型輸出存在異常，需要再次使用專(zhuān)業(yè)繪圖的相關(guān)軟件，對(duì)異常情況進(jìn)行檢查和修復(fù)，直至建模型成型無(wú)誤后再由BIM終端輸出設(shè)備出具概圖或分解圖。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）使用了BIM技術(shù)后，工程獲得了整體性的優(yōu)化，進(jìn)行了高精度的質(zhì)量檢測(cè)和模擬施工，合理控制了現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)量，包括基礎(chǔ)、墻柱等關(guān)鍵點(diǎn)的碰撞模擬，避免發(fā)生施工問(wèn)題，減少施工誤差。（2）建立了前期預(yù)購(gòu)材料清單，通過(guò)系統(tǒng)對(duì)工程各部位的施工進(jìn)行三維模擬，分解為各種材料規(guī)格，由系統(tǒng)提供材料加工的精準(zhǔn)數(shù)值，部分加工數(shù)據(jù)被直接錄入數(shù)字化加工設(shè)備中。（3）通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)模擬，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)和環(huán)境的變化進(jìn)行一體化推演，并聯(lián)合信息管理平臺(tái)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)和后臺(tái)進(jìn)行管理互動(dòng)，加強(qiáng)了部門(mén)間的溝通和協(xié)作。

通過(guò)BIM系統(tǒng)給予輔助，卡孔達(dá)12間教室學(xué)校的建設(shè)比預(yù)計(jì)提前了8 d完成，在節(jié)約成本、安全防范、施工質(zhì)量等方面取得了較好的效果。使用過(guò)程中出現(xiàn)了一些實(shí)際問(wèn)題，如BIM技術(shù)對(duì)信息搜集要求較高，需要在現(xiàn)場(chǎng)配置大量的信息數(shù)據(jù)搜集裝置，前段信息搜集失真導(dǎo)致BIM分析脫節(jié)，且應(yīng)增強(qiáng)BIM在某些項(xiàng)目細(xì)節(jié)上的控制能力。

BIM技術(shù)可分析建筑工程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，并依據(jù)可視化、模擬化等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程各方面進(jìn)行優(yōu)化，有效銜接工程設(shè)計(jì)和建設(shè)施工，保障工程質(zhì)量。在推廣和應(yīng)用BIM技術(shù)過(guò)程中，應(yīng)對(duì)原始工程數(shù)據(jù)進(jìn)行反復(fù)比對(duì)，并考慮選擇合適的方案，且應(yīng)做好應(yīng)用中各步驟的記錄工作，為后期技術(shù)應(yīng)用提供經(jīng)驗(yàn)和改良依據(jù)。