BⅠM 技術在施工組織管理中的應用價值研究

徐超XU Chao

（寧波衛(wèi)生職業(yè)技術學院，寧波 315000）

0 引言

傳統(tǒng)的工程項目管理形式極大地影響信息在參建單位間的交流，在設計、施工、運維等階段存在協(xié)同管理難度大、效率低、安全穩(wěn)定性差、資源浪費嚴重等問題，BIM 技術的應用為解決以上問題打開了新的思路。當前，針對BIM 技術的應用研究在地下空間工程、橋梁工程、隧道工程及鐵路工程等各建筑領域中已初具成果。李芊[1]等以BIM 為核心搭建運維管理協(xié)同平臺，探究了BIM 技術在綜合管廊運維管理階段的可行性。王同軍[2]等構建以BIM為管理內(nèi)涵的協(xié)同管理理論框架，從單項目云化建設管理管到項目協(xié)同管理進行應用實踐，為鐵路工程建設現(xiàn)代化管理建立起系統(tǒng)的解決方案。胡振中[3]等運用BIM 和數(shù)據(jù)驅動技術對運維數(shù)據(jù)進行深入挖掘分析，推動運維管理智能化水平的穩(wěn)步提升。李曉軍[4]等的研究指出BIM 技術在隧道工程設計階段的應用已較為成熟，但在隧道動態(tài)設計與施工等方面仍需進一步深化。曾旭東[5]等的分析表明BIM 正向設計促進了初步設計階段各相關專業(yè)的協(xié)同管理，實現(xiàn)了視圖的聯(lián)動性，有效保證設計進度及施工圖質(zhì)量。李菲[6]等采用“分布式”BIM 模型的方法構建成本分析模型，實現(xiàn)全過程精細化造價管理。

由此可見，當前以BIM 技術為理論基礎的應用分析及研究主要集中于項目管理的設計及運維階段，而針對施工階段的研究也較多圍繞造價及成本方面，因此開展建設工程項目施工階段BIM 技術的應用研究具有重要意義。

1 國內(nèi)BIM 標準現(xiàn)狀分析

自2010 年起，我國住建部及以北京、上海、深圳為主的發(fā)達城市就建筑工程、城市交通工程、鐵路工程、公路工程等各工程建設領域發(fā)布多項BIM 技術標準，限于篇幅原因，本文僅列示部分相關標準，如表1 所示。BIM 技術標準主要可分為基礎技術性標準及實施應用性標準兩大類，涵蓋編碼、存儲與交換、建模、交付及應用6 個具體類別。相較于其他工程領域，我國針對建筑工程領域的BIM 標準體系仍需進一步完善，且相關技術標準對建筑工程施工階段的針對性相對較弱。

表1 國內(nèi)BⅠM 技術標準分類

2 工程背景

本工程為西安市某地鐵停車場建設項目，是陜西省首個有蓋上二次建筑開發(fā)的地鐵項目，占地面積13.6 公頃，總建筑面積146608.12m3，功能區(qū)主要包括運用庫、咽喉區(qū)、洗車庫、綜合辦公樓等生產(chǎn)性及輔助性生產(chǎn)房屋、辦公房屋，其中綜合辦公樓及運用庫三維模型示意圖見圖1。本文將通過BIM 技術建立項目管理平臺，搭建建筑及機電模型，以實現(xiàn)項目在施工階段的智能化管理。

圖1 三維模型示意圖

項目建設初期，項目部基于當前較為主流的“廣聯(lián)達數(shù)字項目管理平臺”，搭配建模軟件Revit2019、深化設計軟件MagiCAD、后期效果處理軟件3Dmax 等技術工具，建立起項目施工組織管理的技術支持框架，如表2 所示。

表2 BⅠM 管理平臺及技術支持框架

3 BIM 技術在施工組織管理中的實際應用

綜合考慮地鐵停車場項目的施工特點，以平面施工圖紙為基礎建立土建及機電模型，重點進行圖紙審查、碰撞檢查、綜合管線優(yōu)化、深化設計、可視化交底等施工組織管理的研究，實現(xiàn)以BIM 技術為核心的精細化施工過程管理。

3.1 施工圖紙審查

在三維模型建立之前，BIM 技術管理小組將施工技術文件按專業(yè)類別進行劃分，確定統(tǒng)一的建模標準，設立模型同步域，完成項目族庫的建立及補充，建立構件信息庫，有利于施工信息在各專業(yè)間流通，提高施工信息的傳遞質(zhì)量及效率。

依據(jù)建模過程中所發(fā)現(xiàn)圖紙問題，BIM 技術小組建立施工圖紙審查問題跟蹤庫，共計發(fā)現(xiàn)施工圖紙問題210 余處，例如某綜合辦公樓機電專業(yè)施工圖紙問題，五層管綜剖面圖中污水橫管相對標高為2.85m，而在排水原理圖中，五層污水橫管的相對標高為2.96m。施工前期，項目利用三維模型及時將圖紙問題整理后暴露在施工管理人員面前，有效避免返工造成的工期損失，降低施工管理難度，提高了與設計院的溝通效率。

3.2 碰撞檢查及方案優(yōu)化

①碰撞檢查。在施工圖紙設計階段，由于各專業(yè)高度集中，結構構件及管線交叉錯綜復雜，將導致現(xiàn)場結構施工及安裝布設管線時出現(xiàn)諸如管線碰撞、交叉、標高不符合規(guī)范要求等各項問題，并且預埋孔洞及預埋管件的準確定位存在一定難度，在施工過程中極易遺漏缺項。利用BIM 技術通過云碰撞檢查土建專業(yè)中梁、柱、墻體的碰撞以及各專業(yè)管道之間的碰撞，如圖2 所示。基于碰撞檢查結果，組織各專業(yè)工程技術人員對碰撞點逐項檢查，及時與設計單位溝通聯(lián)系，在滿足設計要求及施工特點的條件下調(diào)整施工圖紙，有利于施工單位合理組織各專業(yè)施工，減少因返工造成的工期、人力、資源的浪費。

圖2 結構構件碰撞檢查結果示意圖

②綜合管線布置優(yōu)化。建筑物內(nèi)部管線復雜部位的布置方案通常需要進行多種方案對比，綜合考慮施工序安排、設計要求及空間排布等多項因素，在權衡利弊后選擇出其中一種可實施的方案。項目BIM 技術小組通過建立綜合管線模型，重點剖析施工重難點部位，利弊一目了然，方案優(yōu)化具體實施流程可見圖3。

圖3 方案優(yōu)化實施流程示意圖

根據(jù)機電專業(yè)設計圖紙，綜合辦公樓地下一層布置有新風系統(tǒng)、送風系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)、強電及通信電纜橋架等。綜合管線布置原方案，按照原設計圖紙進行建模，不改變施工圖紙上原始管線的尺寸，錯層排布盡可能把所有管線錯開避免碰撞。其優(yōu)點是可以避免方案變更將會導致管道尺寸及布線路徑發(fā)生改變引起設計變更；其缺點是忽略了檢修上人空間，管支吊架施工復雜，凈高較低，線錯層排布不美觀等。綜合管線布置優(yōu)化方案，在保證截面積不變的情況下，改變大尺寸風管的截面尺寸，并將大尺寸風管上下分層整齊排布。其優(yōu)點是大小管線分布在走廊兩側，排布整齊美觀錯落有致，且凈高得到提升，中間預留空間可作為檢修空間，便于后期運營維護；其缺點是由于改變了原有施工圖紙上管線尺寸信息，需要與設計、監(jiān)理等多方研討確認后方能施工。BIM 技術小組織設計單位及監(jiān)理單位，借助三維漫游視頻、平面圖、軸測圖及局部復雜節(jié)點剖面分析的手段，從施工難易程度、材料消耗、管線美觀度等方面研究討論排布方案的優(yōu)缺點，最終確定以優(yōu)化方案進行綜合管線的排布。

經(jīng)過BIM 綜合管線排布方案優(yōu)化及深化后，解決了大量交叉碰撞問題，各類管道排布整齊美觀，層次分明，室內(nèi)空間凈高有了顯著提升。

3.3 MagiCAD 在綜合支吊架及管道預制的應用

①綜合支吊架設計。結合項目經(jīng)驗，根據(jù)優(yōu)化后的綜合管線模型，從支吊架布置范圍（包括布置區(qū)域、承擔的管線等）、支吊架類型選擇（包括綜合支吊架、單層支吊架、多層支吊架等）、支吊架設計規(guī)則（包括管道保溫層厚度、防冷橋木托尺寸、管間距規(guī)定、支吊架底部與吊頂?shù)拈g距設定、支吊架間距設定等）三個方面，進行支吊架的選型及排布，利用MagiCAD 對支吊架進行受力分析，確定支吊架是否滿足要求，并生成校核報告，出具綜合支吊架平面布置圖及安裝大樣圖，為現(xiàn)場支吊架安全布置提供數(shù)據(jù)，指導現(xiàn)場施工。

②風管預制加工。利用MagiCAD 將風管分段、編號，并輸出平面圖、剖面圖和軸測圖，指導風管預制加工，減少現(xiàn)場加工工作量，解決現(xiàn)場安裝場地狹小、焊接危險性大的問題，保證了施工質(zhì)量和安全。同時工廠標準化的生產(chǎn)大大縮短了施工工期。

3.4 三維可視化交底

以土建模型為例，通過BIM 模型及3DMax 施工模擬動畫對復雜節(jié)點、工藝進行可視化交底。地下管溝與列車檢查坑、結構基礎之間相互干擾，通過BIM 模型進行交底，可直觀地表達其空間位置關系，合理安排施工順序，如圖4 所示；梁柱節(jié)點處鋼筋與型鋼位置關系復雜，通過BIM 模型及施工動畫（見圖5）可清晰地展示鋼筋排布和穿型鋼柱原則，可以直觀地傳達施工圖紙設計意圖，使作業(yè)人員明確施工方法，確保施工質(zhì)量和施工安全。

圖4 運用庫地下管溝、列車檢查坑及結構基礎動畫模擬

圖5 梁柱節(jié)點施工動畫模擬

3.5 BIM5D 平臺在進度、安全及質(zhì)量管理中的應用

①進度管理。BIM 技術小組利用Project+斑馬夢龍網(wǎng)絡計劃有效編排項目施工組織形象進度，依靠BIM 5D 平臺，通過兩端一云（web 端+移動端）的信息化手段，施工管理人員可查看關鍵工程施工節(jié)點，優(yōu)化全線施工任務布局，模型按每件構件劃分施工段，與進度計劃進行關聯(lián)，進行施工進度模擬，提前發(fā)現(xiàn)施工進度不合理之處，進行方案的調(diào)整。同時計劃進度和實際進度進行對比模擬分析，進行進度預警。

②安全及質(zhì)量管理。基于BIM5D 協(xié)同管理平臺，項目質(zhì)量、安全管理人員每天巡視時，將現(xiàn)場施工問題整理上傳至管理平臺，相關負責人收到提示后及時對所存在的問題進行核實整改并將整改結果相關材料上傳至協(xié)同管理平臺。待主管人員確認整改完畢后，在平臺上可直接打印整改通知單及整改回復單，有效提高各部門協(xié)作效率。

4 結語

綜上所述，BIM 技術在施工組織管理中發(fā)揮了重要作用，在建筑工程項目施工階段的應用已成為必然趨勢，而我國在施工階段BIM 技術應用仍需進一步深入研究及應用，挖掘其在施工組織管理中的潛在價值。本文結合實際工程項目進行BIM 技術在施工組織管理中的應用，得出以下結論：①利用BIM 模型進行圖紙審查，共發(fā)現(xiàn)圖紙問題210 多處，提交設計單位后，得到及時反饋，大大降低了因圖紙問題導致的窩工的風險，提高了施工單位與設計單位的溝通效率。②利用BIM 進行管綜、結構節(jié)點的優(yōu)化設計，出具深化安裝圖，可直接用于現(xiàn)場指導施工，可有效提高施工準確性，合理避免了工期、人力及資源的浪費。③通過三維可視化交底，清晰傳達設計圖紙意圖及施工方法，提高了施工交底的效率，從而為施工安全和施工質(zhì)量提供了保障。④利用BIM5D 數(shù)字項目管理平臺對項目施工進度、質(zhì)量、安全進行精細化協(xié)同管控，可提升施工單位組織管理水平。