BIM技術在智慧工地中的應用與實踐

謝丁壽 賀治邦

（青海送變電工程有限公司 青海西寧 810000）

智慧工地是順應智慧城市的發展需求、滿足新時期精品工程建設管理的新要求、能為建筑工程提供的全面而有效的智能管理方案。

“BIM+智慧工地”建設已成為工程建設精益化管理的重要技術，圍繞BIM 模型，通過BIM 專業技術，實現BIM 模型輕量化應用。通過BIM 應用專業工具，實現模擬建造、可視化交底、管線綜合及BIM模型信息查詢。通過“智慧工地”智能管控系統在竣工前的應用，形成以結構、材料、設備、施工組織信息于一體的竣工模型和數據庫，為后續運維檢修提供詳實的依據。同時，提高各方協作水平，加強質量安全管理，使施工現場的生產效率、管理效率和決策能力大幅提高［1］。

1 應用背景

工程全過程深度應用BIM 技術和“智慧工地”管理，貫穿全壽命周期，工程竣工后，交付BIM 模型供甲方使用，其涵蓋了10 余個專業及分包的交叉施工，管理和協調工作繁冗，包含的信息量大；綠色施工要求高，在項目施工建造過程中，最大限度節約資源，減少污染。

傳統的施工方式已無法滿足目前的建設需求，加之建筑施工行業是一個安全事故多發的高危行業，且近年來建筑項目的建筑質量問題也日益成為社會關注的焦點。為有效解決管理中的實際問題，全面提升工地現場管理水平和效率，樹立質量為先的管理理念，該項目提出了BIM技術與智慧工地管理相結合的解決方案。借助“BIM+智慧工地”，打造數字工程、智能工程，打造青海省智慧工地示范性基地［2］。

2 總體思路

工程以BIM 技術為基礎、智慧工地為手段，通過BIM 技術在智慧工地管理模式中的應用，突出四新引領，實現五化目標，精心打造基建精品工程。

“BIM+智慧工地”管理模式：BIM 管理（關鍵工藝展示、施工方案模擬、三維技術交底、施工工藝模擬、工程量核算、竣工結算）；智慧工地管理（數字工地、質量、安全、勞務、進度管理、環境監測、塔吊防碰撞、材料設備管理）。

四新引領：新技術（二維碼、物聯網、大數據）；新工藝（海綿城市、清水混凝土模板）；新材料（光伏發電、光溫聲自動控制、裝飾保溫一體板）；新方法（手機APP、云平臺）。

五化目標：成本管理精準化；技術工藝標準化；關鍵工序可視化；過程管理精益化；檔案資料電子化。以BIM 技術與智慧工地平臺為依托，配備相應的BIM 軟件及智慧大屏、工地寶、智能安全帽、環境監測、塔吊防碰撞、吊鉤可視化等一系列硬件設備，形成數據集成、統一管理、智慧物聯、綜合分析的數字項目平臺，讓項目管理更精細、協作更有效、風控更精確，按時保質保量完成工程。

3 應用實踐

3.1 技術管理

項目管理者及施工人員通過手機端APP現場實時全方位瀏覽建筑物三維模型，方便了施工人員對圖紙的理解，同時可以隨時與現場已施工結構進行對比，及時發現問題，提高工作效率。模型或工序動畫交底，提升了交底的可視性。項目部技術員將做好的交底模型、文檔、施工方案及工序動畫視頻提前上傳系統，鏈接交底資料，生成二維碼分享?，F場作業人員只需拿起手機“掃一掃”，就能快速查詢到各工序施工工藝和方案、交底內容，不用翻閱資料，全部信息一目了然，輕松獲得，大大推動了施工管理水平的提高。

3.2 工程量的統計

BIM模型創建完成后，通過對模型的分解，能夠統計出各結構各構件材料的工程量，如梁、板、柱混凝土的工程量及填充墻砌塊工程量等。在鋼結構工程中，通過對模型的逐層分解，可以直接根據分解模型的各構件對照鋼結構構件進行加工。

3.3 施工進度模擬

把制定好的施工進度計劃通過斑馬進度軟件與BIM模型相關聯，對施工過程進行模擬演示，提前預判現場施工進度及施工流水作業條件是否合理。施工過程中，會將實際工程進度與模擬進度進行對比，能夠直觀看出工程進度是否滯后；通過前鋒線功能，對項目進度進行動態控制和調整，使項目進度更加可控；通過該技術，能及時暴露進度問題、發現問題，便于及時采取應對措施，保證工程項目按計劃完工［3］。

3.4 綜合管線碰撞檢測及孔洞預留

在施工過程中，經常會出現預留孔洞未預留、機電管線安裝時發生“打架”碰撞。在以往的施工中，采取的措施就是在墻體、樓板上二次開洞，相互交叉安裝管線，導致樓層使用空間減少。在“智慧工地”應用中，根據設計圖紙，對建筑物進行綜合建模，把預留孔洞反映在三維模型中，直觀地顯示出預留孔洞的位置。運用BIM 技術，可以很好地避免這種錯誤，管線綜合后，輸出BIM 圖紙，指導現場預留洞口，精準留洞，提高了洞口預留的準確率，避免二次開洞或再次鑿洞。將結構、建筑、機電、水暖模型都創建完成后，進行整體合模，分析出各碰撞點，與設計進行溝通，對設計圖紙進行修改。在工程施工前期解決了管線碰撞問題，節約人工、縮短工期，確保了工程的順利進行［4］。

3.5 管綜優化

采用BIM技術，可以大幅度提高管線綜合的效率，能保證管線布局的合理性，直觀地發現管線綜合中的問題，及時調整，對機電安裝給排水、暖通、電氣專業管線進行綜合布局調整。明確各區域機電控制標高，并分析機電控制標高的合理性；明確各功能區域特殊要求、機電管線穿梁原則、管線功能區域布置原則等，確保管線綜合方案確定的快捷性和提高綜合布置方案的經濟性。

可以直接用管線綜合優化模型進行技術交底，運用三維模型，更快找到最優方案，提前定位各管線，各專業施工次序提前安排，提前協調管理，加快施工進度。

3.6 支吊架優化

支吊架用的角鋼、吊桿、螺絲等的工程量計算不準確，間距不能按規范實施到位，支吊架型號只能按規范及經驗估算。運用BIM技術，可以精確實施，協助完成綜合支吊架的布置及優化，指導支吊架的制作和排布。

3.7 可視化交底

全程采用“BIM三維可視化+二維模式”交底，提升了交底、溝通效率，讓作業人員能夠直觀地理解設計意圖，避免了大多數因圖紙問題交底造成的返工情況。對施工關鍵節點工藝提前進行模擬、進行方案審查及三維技術交底，通過堅持模擬在前、施工在后、樣板先行、項目復制，提高了交底的可行性，實現協調溝通電子化、現場學習教材化、工藝展示模擬化、施工驗收標準化。

4 創新點

將BIM 技術與智慧工地建設相結合，建成了集安全、質量、進度、成本、建模、材料、機械、能耗、視頻監控、電子檔案十大功能于一體的項目管理智能系統。利用智慧工地和BIM技術，智能識別項目風險并預警，使項目管理層全面掌握施工過程，為項目管理層提供一個數據實時匯總、施工過程全面掌握、風險有效管控的“項目指揮中心”，在減少失誤、優化工序、壓縮工期、提高功效、溝通提效等方面體現了極大的價值，取得了顯著成效。

BIM技術在智慧工地管理模式中的應用目前已經取得了重大的效益。BIM 5D 進度、質量、安全的管理系統使得管理效率得到提升；BIM 工程量的提取代替傳統手算，使得現場提量更加準確，避免浪費；BIM 關鍵工序的建模使得平面二維復雜的結構形式得以通過直觀的三維圖形進行展示，不僅大大增加了施工現場作業人員的理解能力，也使得方案的執行及實施率大大提高，加快現場的施工進度；砌體排布方案的優化節約施工材料耗損率，降低施工成本；管綜優化大幅度提高管線綜合的效率，節省工作量，減少材料浪費；樁頭破拆優化，應用BIM技術，研究出縮短樁頭破拆時間的方案，在現場作業中起到了顯著成效。BIM 技術創造了高科技智慧工地，使得生產安全化、高效化、信息化。

5 主要技術指標綜合比較

建筑行業是一個安全事故多發的行業，由于施工現場管理人員復雜、環境雜亂、多工種交叉作業等弊端，且呈現管理粗放、施工地點分散等特性。智慧工地改變了傳統的工地管理方式，更加地細節化、模范化、流程化，達到優化管理、整潔環境、人員規范、責任到人等效果。

智慧工地的應運而生將智慧理念完美地應用在施工工程領域中，“智慧工地”改變了企業以往單憑人員經驗的判斷方式，以客觀直接的數據為企業的后期發展規劃提供堅實可靠的判斷依據。相對比傳統工地施工環境來說，智慧工地管理更加信息化、智能化，提高了施工安全性，并且施工質量得到全面監管，更是在人員管控方面有很好的優勢，全面維護上傳下達的信息通道，工作人員之間的交流變得更加輕松和簡單，在節省工作時間的同時，提高了工作效率，牢牢把握施工現場“人、機、料、法、環”這5 個關鍵要素，完美體現了項目精益化建造、智能化管理［5-6］。

6 應用前景

信息技術的不斷發展和建筑施工行業對信息化建設的探索不斷深入使得運用科技手段促進建筑產業發展已是大勢所趨。在此背景下，多省份相繼出臺文件，大力推進“智慧工地”建設，助力建筑業高質量發展。越來越明確的政策將會使智慧工地項目遍地開花，智慧工地應用將在國家政策的推動和助力下茁壯前進，發展前景勢不可擋。

通過BIM 技術應用及智慧工地實施，提高了項目的整體管理能力，加速了項目信息化的實現，實現了數字建筑，符合國家倡導的節能、環保、生態建筑，在資源優化、成本控制、勞務管控、綠色施工等方面起到了積極作用。BIM與智慧工地兩者的結合能夠成為項目管理工作開展中強有力的助力，為推動行業的發展提供源源不斷的推動力，它的推廣和應用保證了建筑工程項目的施工效率和質量，提升管理效率，降低勞務成本，保障施工安全，為施工單位提升了企業效益。BIM技術、智慧工地建設有著越來越廣闊的應用前景。

7 經濟社會效益

7.1 經濟效益

通過BIM 技術在智慧工地管理模式中的應用，能大幅提高工程建設項目施工階段精細化管理水平，提升施工效率，降低材料耗損，減少施工程序，節省工作量，優化工期，保障施工安全。

7.2 社會效益

（1）在智慧工地管理中綜合運用BIM技術，與一線生產過程相融合，對施工生產、材料、技術等管理加以改造，能提高施工現場的生產效率和管理效率，實現工地精細化、數字化、智能化管理。

（2）提高項目管理水平。通過BIM 技術在智慧工地管理模式中的應用，對安全、質量、進度、材料、資料、成本實現信息化管控，輔助項目管理，能提高公司管理人員的項目管理專業化水平。

（3）驅動公司創新發展。通過BIM 技術在智慧工地管理模式中的應用，將為公司其它施工項目樹立典范，起到帶動作用，繼而驅動整個公司的創新和運用。

（4）形成以結構、材料、設備、施工組織信息于一體的竣工模型和數據庫，為后續運維檢修提供詳實的依據。除對本建筑全過程發揮作用外，該模式下的軟（管理系統）硬件設備可直接移植到其他類似項目，便于推廣使用，發揮潛在價值。