BIM在質檢高架倉庫樓多專業復雜施工中的應用

鄒鵬威，申詩文，李健，王安，王夢平，郭鵬

（中國建筑第二工程局有限公司華南公司，廣東東莞523808）

1 引言

BIM是一個三維建筑數據庫，能集成大量建筑信息，且具有高度可視化、數據化、信息化等特點，實現了工程項目管理模式的全面升級與革新。近年來，BIM技術在國內發展非常迅速，在許多大中型工程建設項目中，BIM技術都得到了成功應用。但目前BIM技術的應用主要還集中在民用建筑領域，在工業建筑中的應用還很少。本文結合廣東三生制藥有限公司在南方片區修建的質檢高架倉庫樓施工，探究基于BIM技術的工業廠房施工模擬與優化。

2 工程概況

此質檢高架倉庫樓所在項目位于松山湖高新技術產業開發區信息路7號，紅線用地南北長約236m，東西寬約225m，用地面積約為53 333m2，建筑總面積75 350.38 m2。

8號質檢倉庫樓為框架結構（見圖1），地下1層，層高為2.99 m；地上4層，首層層高為6.0 m，2層、3層層高為5.5 m，4層層高為5.550 ～6.094 m，大屋面層高為3.6 m，總高度為27.30 m。南側高架庫部分，地上1層，總高度為2 4.8 m。

圖1 質檢高架倉庫樓模型圖

3 質檢高架倉庫施工重難點

1）北側部分為4層質檢樓，涉及冷庫、常溫庫、潔凈房等土建、暖通、工藝等多專業交叉，南側為單層24m高架倉庫，1/2為常溫庫貨架儲存區，1/2為大面積冷庫，中間設置砌筑高墻及冷庫板隔斷，土建、消防、工藝等多專業交叉作業。

2）鋼結構安裝、消防管及風管安裝在屋面KST板、24m砌筑高墻施工完成后在室內進行施工，同時，施工外側金屬幕墻，最后，進行內側冷庫板施工及常溫庫高大貨架安裝，場內眾多作業交叉，施工組織不當將造成工序混亂、場內交通不暢、長期使用大型機械等情況。因此，利用BIM對場內進行施工組織為工程施工重點及難點。

3）業主要求的工期非常緊，保證施工安全及施工質量是工程控制的重難點。

4）為防止大型機械與屋面梁下鋼結構交叉作業時出現安全隱患，采用BIM輔助高架倉庫鋼結構施工。

5）對高大模板支撐架體進行BIM輔助設計，提前預演超危方案。

4 BIM輔助機電及工藝管道布置

4.1 解決機電管線碰撞及機電管道與土建碰撞問題

在工程中暖通風管、工藝設備管道、給排水管、氣動專業等管道在質檢高架倉庫樓中布置錯綜復雜，且在原建筑設計圖中沒有完全把所有洞口表示出來，需進行二次深化設計，耗費大量人力物力，影響現場施工進度。各專業管道間也存在交叉碰撞現象，在現場施工中易造成返工、材料浪費等問題，不同專業管道安裝過程中距離過近導致后期檢修過程中拆改困難，無安全作業空間。應用BIM技術主要解決高架質檢倉庫樓多專業間不同管道、設備、線管的碰撞以及與砌筑、吊頂標高是否相互影響，工業設備的位置設置是否合理，檢修口的設置是否合理、隱蔽便于后期維修人員施工等問題[1]。

4.2 高架庫鋼梁設置方案對比分析

因業主要求，需在高架庫屋面梁底設置設備夾層，夾層高度為22m，第一種方案采用梁側對穿焊接吊桿，安裝水平槽鋼形成設備夾層（見圖2）；第二種方案采用機械擴底后置鋼板焊接加肋板，安裝鋼梁，平鋪C形檁條，形成設備夾層（見圖3）。2種方案成本接近，第一種方案工程量大、安全風險高、工期長；第二種方案工程量小、安全風險可控、工期短。通過BIM模型可以達到可視化、精細化方案準確對比要求，有效保證施工方案的完善性與整體性。

圖2 高架倉庫鋼結構布置方案一

圖3 高架倉庫鋼結構布置方案二

5 BIM輔助質檢高架倉庫樓施工組織與實施

質檢高架倉庫樓的施工組織與實施按照先地基與基礎，后結構，再建筑，裝飾裝修開始時同時進行外立面金屬幕墻板龍骨安裝，下一步安裝KST預制屋面板，掛外立面金屬幕墻板，安裝高架庫鋼結構梁，高架庫冷庫板，最后安裝放置高架常溫庫貨架，其中，穿插施工制藥間金屬壁板、耐火紙面石膏板、玻璃隔斷、金屬及隔音板吊頂、機電管道安裝、制藥設備吊裝、傳送帶基礎安裝等。質檢高架倉庫樓多專業管道分五橫四縱非正交式分布網狀布置，呈平面、立體交叉狀態，各業態作業面交織在一起，涉及多個分包作業，施工條件非常復雜。施工組織前，需要解決施工流水段銜接困難、材料運輸困難大、場內重型吊裝設備及高空車多導致場內交通擁堵等問題。

施工組織與實施關鍵點為：（1）施工工序與施工流水段的合理分解；（2）垂直運輸的方案選擇；（3）水平運輸的動態控制。

5.1 施工流水段布置

地下管廊、獨立基礎、機電管線、工藝設備、內外墻板等，從施工開挖至分段分層施工上工序復雜、相互重疊。對此，采用“先深后淺、從底往上”的施工工序控制原則。根據其分布特點以及現場臨時道路情況，將施工區域進行分區。根據各個施工區段完成情況在模型內標注不同顏色，初步安排施工區段模擬的施工順序，從而更直觀、更動態地反映工程進度情況，便于及時糾偏。

確定施工區域先后次序后，對整體施工組織進行設計，更細致地劃分施工區，保證各工序間銜接施工有序進行。每段勞動力需要根據每日計劃進程進行資源調配，以免造成窩工或勞動力積壓情況出現。

5.2 高大模板支撐架模擬布置施工

1）采用BIM模擬施工，對高架倉庫腰梁模板支撐施工提前進行預演，排查具有一定危險性的工程安全隱患。分段施工，評估其對道路的影響情況，制定施工順序，保證至少有1條道路與施工通道可以正常通行。

2）空間內地下結構施工采用單向車道運輸管理，根據施工材料機械入場需求，按時段安排進入時間、停留時間、出場時間，保證施工道路暢通有序。

3）每日對現場材料進行收盤統計，根據次日模擬施工工程量，確保材料是否充足，避免在行車時間段外出現補料情況，造成交通阻塞[2]。

5.3 高架庫金屬幕墻外板及屋面預制KST板可視化交底

在水平道路限制下，垂直運輸也會受到影響，布置汽車吊、泵車等難度較大。塔式起重機相比汽車吊具有占地較小、覆蓋范圍廣的優勢，垂直運輸設備初步方案優先考慮使用塔式起重機。塔式起重機在限定空間內布置，需要考慮以下3點：（1）避開地下連廊，布置時盡量使其覆蓋范圍廣；（2）室內空間高度為24m，對塔吊基礎深度要布置合理，避開室外管廊結構；（3）塔吊大臂不能與下部結構相碰撞并且要在4m以下，大臂端部距質檢樓小屋面內側的女兒墻操作架距離至少1m以上[3]。

通過BIM技術輔助屋面KST板吊裝分析，對屋面板吊裝作業進行了有效組織，具體優勢體現在以下3個方面：（1）降低了外金屬幕墻龍骨吊裝作業與屋面板吊裝時的碰撞風險；（2）加快了屋面板吊裝進度，提前進行了穿插填縫作業；（3）節省了材料，使所有設備安裝均一次成功，除業主變更或額外要求外，無多余拆改現象，現場外金屬幕墻龍骨及墻板、收邊件安裝基本無拆改，節省了大量材料（見圖4）。

圖4 高架庫金屬幕墻外板

6 結語

由于制藥廠質檢倉庫樓工藝復雜，在施工組織、設備安裝、各專業協調、開挖順序及深度等方面均存在很大的施工難度，豐富的現場施工經驗此時也不能起到很好的作用，施工時會遇到各種突發情況導致工期延緩。利用BIM可改進機電管道及結構碰撞問題，避免施工時出現問題，且對實際布置標高一目了然。進行深化設計時，有效采用BIM四維進度模式規劃了其整體結構、裝修施工順序，勞動力投入情況，模擬外墻巖棉夾芯板，冷庫保溫板，貨架施工。本文主要針對BIM在制藥廠復雜工藝、多專業條件下輔助施工時的特點、應用點進行了總結，希望對后續類似工程提供了經驗及參考案例。