BIM+智慧平臺在住宅工程施工階段的應用

楚英元 王獻華

（八冶建設集團有限公司第一建設公司，甘肅 蘭州 730101）

0 引言

蘭州源善智慧港項目位于甘肅省蘭州市安寧區，東側臨桃林路，南側臨安寧西路，北側臨蘭州機床廠家屬院、蘭州制膠廠家屬院，西側臨地塊內。項目屬于商住兩用，多種結構類型，異性構件形式多樣，專業工程覆蓋面廣，專業隊伍多。為了達到智慧工地的標準，公司采用BIM+智慧平臺新技術，為項目降本增效、科技引領、智慧工地觀摩等起到了重要作用[1]。本文以蘭州源善智慧港項目為案例，就BIM+智慧平臺在施工階段的應用及產生價值影響進行介紹。

1 BIM應用策劃

源善智慧港項目（見圖1）初期，公司安排BIM工程師提前進行駐場，協調設計與施工模型規范；對設計總包移交的每版二維圖紙與三維模型進行審核，形成審核意見單并進行反饋。施工與設計總包持續不斷地對BIM模型進行問題溝通與修改。提前介入以消除錯漏碰缺、圖紙變更以及施工中可能出現的問題，以達到圖紙實現“零”變更的要求，減少我方風險項。BIM應用策劃分工見圖2。

圖1 源善智慧港項目效果圖

圖2 BIM應用策劃分工

在建設初期，施工單位根據設計提供的圖紙、場地等依據，完善施工模型，對機電管線進行深化，并報監理、第三方檢測單位層層審批，重重把關，最終形成可指導施工的BIM模型、各階段場布、各重難點的節點模型以及工序指導，確保工程品質。

在施工過程中，與建設方基于BIM模型、人物漫游、虛擬動畫等技術，不斷地探討各檢測空間、安裝效果、各不同方案的推演、安裝進度以及重難點管控等各種問題，對現場施工實行動態管理。

工程竣工后，將施工中的變更、深化調整以及設備選型等信息匯總，并創建竣工模型，提交與現場施工一致并賦予各設備完整信息參數的BIM模型，供商管后期檢修運營等使用。

2 基于BIM技術的應用

2.1 BIM輔助總平面布置及CI策劃

根據工程現場設施資源,使用BIM模型采用視覺化圖像產品進行現場布置，CI計劃的各個階段可以直接表示,項目日程、現場條件的不同階段中,參照模擬靈活性實現網絡現場布局,合理且高效[2]。避免場地變動過多而造成重復施工，確保工期安排。

2.2 BIM輔助方案編制

針對本工程重難點、復雜的施工節點以及各專業的構造做法進行三維建模，形象直觀地表述施工中的重難點及嚴格把控指標，輔助方案編制，并指導施工。提高溝通效率，避免窩工等現象，加快施工進度、提高施工質量。以地下防水的樁頭防水為例，樁頭防水是地下防水的重點部位，稍有不慎就有可能造成漏水現象。針對樁頭部位詳細創建節點模型（見圖3），將細節點一一展現，嚴格把控，確保施工質量。

圖3 樁頭防水節點模型

2.3 可視化施工交底

項目部在傳統設計模式施工方案的交底過程中，方案中全部為文字和二維圖片，這就要求被交底人有豐富的工作經驗和讀圖識字能力，方能將文字和二維圖片在自己腦子中轉換為三維實物模型。但是對于一些經驗有所欠缺的工人和管理人員，對于方案的理解就容易出現偏差，進而影響施工質量和安全，造成返工[3]。

而通過BIM技術創建節點三維樣板模型及施工動畫視頻（見圖4），逼真形象地演示施工方案的施工過程，使技術交底更加直觀、易懂，能夠讓現場文化程度較低的工人更好、更深入、更準確地理解施工方案，從而能夠更好地控制現場的施工質量[4]。

圖4 部分可視化交底模型

2.4 管線綜合優化布置

本工程核心筒走廊附近管道密集，多功能廳、門廳等跨空間區域管道錯綜復雜、且規格較大，凈高要求高，管線綜合難度大。在遵守排布原則的情況下，對重點區域利用BIM技術進行多次排布優化（見圖5），確保管線排布有序、整齊，標高、坡向一致。

圖5 管線優化布置

2.5 BIM商務管控的優勢

在建模過程中對不同標號的混凝土采用公司標準化手冊中要求的顏色進行區分，提示現場管理人員所澆筑樓層混凝土標號。項目管理人員通過模型導出混凝土量，限額控制，較傳統方法減少材料浪費20余萬元。

2.6 BIM+3D打印技術

本項目塔樓外框柱存在28根型鋼骨柱，柱截面尺寸較大，為1.0m×1.4m、1.0m×2.0m兩種型號。且塔樓為筒子樓，層高為4.5m。需在短暫工期內高質量完成具有高、大、多三個特點的型鋼柱施工，項目創造性地采用定型柱箍加固型鋼柱施工技術，但工人對該創新技術不了解、不清晰。為保證定型柱箍加固型鋼柱質量，項目建立了三維模型并運用3D打印技術制作柱箍實體加固樣板（見圖6），結合施工模擬動畫形象具體地對工人進行交底，確保定型柱箍安裝準確性。定型箍模板加固體系共為本項目節約成本76萬元，節約工期約11d。

圖6 3D打印對比圖

2.7 大體積混凝土施工-埋設測溫點

基于BIM信息模型的二次開發軟件對大體積混凝土溫度變化進行預測，根據模型反應信息，對溫差變化較大位置增設測溫點[5]。將模型數據上傳至平臺，利用軟件校準功能，核對現場測溫點埋設位置及深度（見圖7），如發生偏差，系統將會發出提醒。溫度監測數據自動上傳至采集軟件，實時監測溫度場數據變化。

圖7 現場埋設設備

3 智慧協同平臺搭設

本工程通過BIM技術搭建項目的移動協同管理平臺，通過平臺實現BIM工程師、質量安全人員、項目負責人等管理人員圍繞BIM管理平臺協同工作，對項目的CAD圖紙、文檔資料、施工日志等文件進行集中統一管理，大大提高了工作效率及施工質量。

3.1 質量、安全管理系統

事后安全、質量控制：運用公司BIM平臺手機端，將現場質量、安全問題實時上傳，并由相關負責人對該問題整改回復，形成閉環；通過Cooperation后臺進行數據分析整理，每月度第一次例會對上月度現場施工主要質量問題10條，安全問題10條進行總結，并確定處理措施，會后針對性對工人進行交底，減少因質量缺陷造成的返工、維修所增加的成本12%，提高了建筑產品的品質，在建造期間確保安全事故零發生。同時可以添加模型視口，與模型相應位置鏈接，對其統一管理。

3.2 進度計劃編制與管控

在公司BIM平臺將模型和進度計劃關聯，現場實時更新云平臺數據。當現場實際施工進度較計劃進度滯后時，BIM模型將以紅色提示，現場可及時發現并制定糾偏措施，準確判斷滯后工程量，以便迅速調整人員、材料、機械配置計劃，科學合理安排各工序間的組織，實現進度管控精細化。本項目共處理關鍵線路上的滯后情況5次，經過有效落實并制定措施，施工進度提前3d。

3.3 環境檢測系統

施工現場四周分別設置環境監測裝置（見圖8），實時監測施工現場噪聲、揚塵、風速、風向等數據，使現場噪聲、揚塵等環境污染實現可視化管理，當環境超標時可及時做出施工部署調整，保證綠色文明施工。

圖8 智能噴霧環境監測圖

3.4 智能噴淋系統

通過手機移動端實現遠程控制噴淋，并與環境監測系統聯動，當揚塵指標達到一定數值，自動開啟噴淋系統，使施工現場揚塵污染能夠及時治理，保證綠色文明施工。

3.5 BIM+智能施工放樣系統

為提高5號樓幕墻不規律三角鋁單板的放線精度，項目引入智能施工放樣系統（見圖9）。將幕墻鋁板模型數據處理導入放樣系統中，現場在操作面板中選取需放樣的特征點，放線機器人即可通過藍牙傳輸，自動捕捉反光鏡確定點位偏差，指導作業人員調整。此技術的實施，每面放樣時間較傳統方式縮短10h。

圖9 智能放樣機器人及操作面板

3.6 BIM+VR的應用

（1）管線綜合復查。因為地下室面積大，且管線排布難度大，利用BIM技術的可視化和集成化優勢，結合VR技術身臨其境，更方便快捷檢查出綜合調整管線排布是否合理。

（2）VR安全體驗。現場搭建VR安全體驗館（見圖10），配置16項VR體驗模塊，包括觸電傷害、消防滅火、基坑坍塌、高空墜落、物體打擊、機械傷害等。讓體驗者身臨其境地體驗因不規范操作所致的傷害，提高安全意識。

圖10 BIM+VR體驗

4 結束語

綜上所述，施工企業應用BIM技術及時處理圖紙疏漏、優化深化設計，可直接出圖指導施工；并且實現了方案可視化，避免了施工返工，從而減少返工損失；通過VR身臨其境，消除凈空不足，提高了建筑空間的使用率。經過項目有效的實施并同時由BIM工程師帶動項目全員參與的BIM協同工作模式，培養了大批新技術人才，為施工企業以后進行BIM技術的全面推廣應用打下了堅實的基礎。