BIM技術(shù)在土木工程施工中的應(yīng)用

趙超峰

(中鐵建設(shè)集團(tuán)有限公司, 河南三門峽 472400)

BIM技術(shù)成為當(dāng)今建筑業(yè)發(fā)展的重要助手。傳統(tǒng)的土木工程施工很難對大量信息清晰地進(jìn)行分類整理儲(chǔ)存，很多問題不能及早發(fā)現(xiàn)；各在建單位溝通困難，信息矛盾嚴(yán)重。BIM技術(shù)的使用可以優(yōu)化建筑施工系統(tǒng)，為項(xiàng)目整體創(chuàng)造效益。本文結(jié)合某房屋建筑工程項(xiàng)目，研究BIM技術(shù)在施工中的應(yīng)用，分析其應(yīng)用價(jià)值的意義。

1 BIM技術(shù)在工程施工中的應(yīng)用

1.1 工程概況

濮陽中深項(xiàng)目位于河南省濮陽市華龍區(qū)，大慶路與任丘路交叉口東北角。包括1#樓、2#樓及地下車庫，主體為框架剪力墻結(jié)構(gòu)。其中，1#樓建筑面積為26 151.56 m2，建筑高度87.63 m，檐口高度86.53 m；層數(shù)：地下3層(車庫)，地上17層(1～3層為裙樓)，1～16層層高均為5.09 m，17層層高為5.19 m。樓板厚度120 mm，9層以下樓板混凝土強(qiáng)度等級為C35，10層以上(含10層)樓板混凝土強(qiáng)度等級為C30；2#樓建筑面積為29 929.32 m2，建筑高度97.81 m，檐口高度96.71 m；層數(shù)：地下2層(車庫)，地上19層(1～3層為裙樓)，1～18層層高均為5.09 m，19層層高為5.19 m。樓板厚度120 mm，10層以下樓板混凝土強(qiáng)度等級為C35，11層以上(含11層)樓板混凝土強(qiáng)度等級為C30。

1.2 立體化建模

在施工準(zhǔn)備階段，根據(jù)各樓的建筑施工圖、結(jié)構(gòu)施工圖等，使用Revit軟件、Hibim軟件進(jìn)行BIM建模。本工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜，結(jié)構(gòu)四周為弧形，不規(guī)則面較多。以1#號樓為例，建筑模型包含門、窗、填充墻、外立面造型等內(nèi)容。結(jié)構(gòu)模型包含墻柱梁板梯等內(nèi)容(圖1)。在施工策劃階段，通過三維建模，對周轉(zhuǎn)材料、混凝土等工程量進(jìn)行精確計(jì)算，減少算量工作，杜絕材料浪費(fèi)，有效的降低成本。

圖1 1#樓BIM模型

在施工準(zhǔn)備階段，三維建模完成后即可開始腳手架布置、懸挑腳手架布置，根據(jù)布置圖及立體效果圖進(jìn)行施工方案編制，如：超過一定規(guī)模危險(xiǎn)性較大的模板支撐工程、懸挑腳手架方案等，利用三維模型進(jìn)行可視化交底，通俗易懂。通過腳手架布置，精確計(jì)算周轉(zhuǎn)材料用量，杜絕浪費(fèi)情況，有效的降低成本。圖2為1#負(fù)一層腳手架布置效果圖。

圖2 1#樓-1F模架布置效果

1.3 可視化項(xiàng)目管理流程

在施工管理過程中，在手機(jī)上下載品茗CCBIM軟件，該軟件可將Hibim、Revit等軟件模型一鍵同步，并根據(jù)施工計(jì)劃的要求比較每個(gè)工序的過程管理，使得BIM更廣泛的應(yīng)用與項(xiàng)目中。項(xiàng)目管理中使用BIM技術(shù)生成的3D模型來動(dòng)態(tài)管理施工現(xiàn)場，跟蹤施工進(jìn)度與施工質(zhì)量，計(jì)劃項(xiàng)目施工時(shí)間并簡化施工工作。實(shí)時(shí)監(jiān)控計(jì)劃意味著項(xiàng)目經(jīng)理可以實(shí)時(shí)監(jiān)控施工現(xiàn)場，以通過關(guān)閉所有要素來及時(shí)檢查項(xiàng)目計(jì)劃和建筑物的實(shí)際狀況。當(dāng)檢測到建設(shè)項(xiàng)目或無關(guān)的偏差時(shí)，應(yīng)及時(shí)更新和優(yōu)化施工計(jì)劃，以確保施工過程與目標(biāo)施工過程相符并完成施工，保證項(xiàng)目按期完成。以1#樓為例，在施工過程中發(fā)現(xiàn)-1層結(jié)構(gòu)頂板在混凝土澆筑時(shí)發(fā)生漲模現(xiàn)象，值班人員發(fā)現(xiàn)后第一時(shí)間在CCBIM軟件上進(jìn)行標(biāo)注，以軸線為單位進(jìn)行定位。項(xiàng)目管理人員、勞務(wù)班組等在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)該問題，并且采取有效的措施進(jìn)行補(bǔ)救，保證了項(xiàng)目信息溝通的時(shí)效性(圖3)。

圖3 BIM技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用流程

1.4 復(fù)雜部位碰撞檢查

該項(xiàng)目在施工前通過Revit鏈接功能對土建模型和機(jī)電進(jìn)行碰撞檢查分析，共發(fā)現(xiàn)38個(gè)圖紙問題。以1#樓為例，1#樓-2層部分電纜橋架與管道碰撞報(bào)告(圖4)、風(fēng)管與管道碰撞報(bào)告(圖5)、各管道間碰撞報(bào)告(圖6)。由此可見BIM技術(shù)不僅可以對圖紙進(jìn)行優(yōu)化，還可以對各專業(yè)間進(jìn)行協(xié)調(diào)，從而減少返工，降低成本。

圖4 電纜橋架與管道碰撞報(bào)告

圖5 風(fēng)管與管道碰撞報(bào)告

圖6 各管道間碰撞報(bào)告

1.5 BIM技術(shù)在工程決算方面的應(yīng)用

BIM技術(shù)在最終項(xiàng)目評估中扮演著非常重要的角色。這不僅可以提高最終決算的效率和質(zhì)量，還可以更好地控制最終決算。BIM技術(shù)因其獨(dú)特的功能幾何尺寸和局部縮減而滿足了最高要求。與傳統(tǒng)的最終計(jì)數(shù)方法相比，BIM技術(shù)比最終計(jì)數(shù)方法更準(zhǔn)確，更高效。如果實(shí)際制造過程存在問題并且需要進(jìn)行設(shè)計(jì)更改，則設(shè)計(jì)修改BIM程序不僅可以使用施工效果的成本，而且可以提高更改的效率并降低重復(fù)價(jià)格的成本。在正式施工之前，需要對項(xiàng)目計(jì)劃進(jìn)行徹底的研究，并且專業(yè)人員會(huì)討論施工過程的所有細(xì)節(jié)并支持評估。通過在計(jì)劃分析過程中使用BIM技術(shù)，可以模擬施工過程，并審查和完成所有土木工程。因此，BIM技術(shù)解決了現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的問題并優(yōu)化了設(shè)計(jì)過程，從而使員工能夠以最小的投資獲得最大的設(shè)計(jì)效率并降低成本。從調(diào)查結(jié)果來看，許多建設(shè)項(xiàng)目竣工后，對于不能為重要物資或重要建筑物服務(wù)的許多建筑工地，信息往往不足，信息不完整。在接收特定交付產(chǎn)品的過程中。為了有效解決此問題并提高土建工程中信息的完整性，可以在施工技術(shù)完成后使用BIM技術(shù)。具體來說，BIM收集高效和高質(zhì)量的信息以確保信息和數(shù)據(jù)的完整性和可靠性，并提供接受施工工作流的工作步驟所需的數(shù)據(jù)支持。使用技術(shù)能力。在大多數(shù)情況下，將使用準(zhǔn)確的信息來計(jì)算最終項(xiàng)目報(bào)告的結(jié)果，以確保最終項(xiàng)目報(bào)告的效率和質(zhì)量。

1.6 BIM技術(shù)在土木工程實(shí)際施工中的應(yīng)用

根據(jù)2D圖紙的現(xiàn)有數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，員工可以根據(jù)計(jì)劃進(jìn)行創(chuàng)建，開發(fā)，而專業(yè)員工可以創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫來創(chuàng)建3D圖紙。作為獨(dú)立的管理軟件，BIM技術(shù)可進(jìn)行直接數(shù)據(jù)建模，跳過2D到3D轉(zhuǎn)換過程，并將顏色合并到3D建筑物中，從而提供對透析模型和設(shè)計(jì)的全面分析。程序中將完整顯示建筑物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和詳細(xì)參數(shù)。當(dāng)前，在建筑物的建造期間產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)或信息。成千上萬個(gè)具有不同結(jié)構(gòu)特征的圖像，每個(gè)鏈接構(gòu)建圖像處于獨(dú)立模式。如果人員沒有有效地與施工過程進(jìn)行交互，則會(huì)造成施工不一致，并導(dǎo)致在施工項(xiàng)目期間重復(fù)進(jìn)行施工。例如，在電氣工程，防火卷簾工程中，作為建筑的綜合標(biāo)準(zhǔn)，每個(gè)單元都是根據(jù)圖紙和所建立文件的規(guī)格制造的。同時(shí)，當(dāng)特定項(xiàng)目中發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)。其他項(xiàng)目承包商未知的施工過程會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的建筑災(zāi)難，從而影響技術(shù)施工項(xiàng)目的開發(fā)。使用基本設(shè)計(jì)模型作為參考，將BIM技術(shù)集成到各種設(shè)計(jì)信息系統(tǒng)程序中，并根據(jù)設(shè)計(jì)模型提供的信息數(shù)據(jù)執(zhí)行每個(gè)設(shè)計(jì)單元的操作參數(shù)。BIM技術(shù)可以對不同設(shè)計(jì)連接生成的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)比較，以確保項(xiàng)目整個(gè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量。在實(shí)際的建設(shè)過程中，BIM技術(shù)可以提供與建設(shè)項(xiàng)目有關(guān)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，必須嚴(yán)格遵守建筑環(huán)節(jié)的所有運(yùn)行特征，控制成本，發(fā)展土木工程和質(zhì)量控制，并提高建筑效率。

1.7 BIM技術(shù)在土木工程項(xiàng)目運(yùn)維階段的應(yīng)用

BIM技術(shù)根據(jù)更新2D數(shù)字或文本需要使用與操作和維護(hù)相關(guān)的3D圖形來提高對空間的管理水平。隱蔽工程管理要求操作員和相關(guān)保管人使用BIM模型執(zhí)行可視化管理，以便管理人員可以隨時(shí)更新和組織信息。應(yīng)急管理是應(yīng)該集中在所有大型公共建筑和高層建筑必須關(guān)注的一個(gè)環(huán)節(jié)。在這些地區(qū)往往存在大量的人群，一旦遇到緊急危險(xiǎn)事故，很難做好疏散工作，因此必須提高這些建筑的應(yīng)急響應(yīng)能力，以便官員可以使用BIM技術(shù)來協(xié)調(diào)應(yīng)急響應(yīng)和相關(guān)設(shè)備，并幫助人們應(yīng)對緊急情況。在節(jié)能減排管理環(huán)節(jié)，BIM + IoT技術(shù)可用于可視化不同建筑物的能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理[4]。

2 結(jié)束語

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，土木工程的數(shù)量和質(zhì)量也在增長，出現(xiàn)了新的更好的管理模式和管理理念。必須繼續(xù)增進(jìn)對新技術(shù)和新思想的使用，尤其是以BIM技術(shù)為代表的3D資源。