基于BIM技術的建筑工程大穿插施工技術應用

【摘 要】隨著信息化技術的發展，建筑信息模型（BIM）可視化、動態化、協調性、模擬性等優點，促使其在建筑施工中的應用范圍越來越廣泛。主要探討如何將BIM技術系統地應用于建筑工程大穿插施工中，并結合案例分析其應用效果及價值，以期為同類似工程提供經驗借鑒。

【關鍵詞】BIM技術； 建筑工程； 大穿插工藝

【中圖分類號】TP317.4【文獻標志碼】A

0 引言

隨著信息化技術的發展，BIM技術因其可視化、動態化、協調性、模擬性等優點，其應用價值也逐漸被挖掘出來。如今BIM技術逐漸被應用于工程施工項目全過程，包括設計、采購、施工、使用、運維等階段［1］。通過BIM技術的運用，能夠為項目管理者提供更為精細的質量和成本控制。大穿插施工是指在主體施工的同時，將后續工作分層合理安排，實現主體結構、二次結構、室內裝修、外立面裝飾的施工流水段劃分，每個施工段進行合理的工序分解，按工序組織等節奏流水施工，形成空間立體交叉作業［2］。相較而言，現有實踐對BIM技術運用于大穿插施工中的關注較少，如何將BIM技術優勢與大穿插施工技術特點結合起來，從而達到提高效率、穩定質量、縮短工期、節約成本的目標，值得深入探究。

1 BIM技術在大穿插施工中的優勢

1.1 圖紙優化

在項目建造過程中，BIM技術能夠發揮自身技術優勢，對各專業間圖紙問題提前查找、提出解決方案，提高施工效率和質量，縮短工期。其主要應用于綜合管網的碰撞試驗與優化布置，大致分為五個步驟：將建立好的土建工程、安裝工程模型提交到相應檢測軟件中；審核和修正模型，根據施工流程進行后臺碰撞檢測并輸出檢測結果；專家查找和核對相關沖突圖紙，撰寫碰撞檢測報告；在做完碰撞檢查以后，基于BIM軟件的三維可視化對碰撞點逐個分析處理；同時結合建筑功能性及施工便利性，對管線等的排布原則進行綜合設計，最終完成對管線的二次排布最大程度上杜絕碰撞點的出現，合理完成圖紙優化（圖1、圖2）。

基于BIM技術模型的工程量計算。在工程實施前針對不同部位、不同種類的材料明細及總量進行統計、制定材料進場計劃、精心組織材料進場時間，確保施工現場材料達到最優利用率。

基于BIM技術模型，進行施工場地合理布置，能有效保證項目順利實施。主要包括施工道路布置、塔吊及施工電梯布置、鋼筋棚設置、材料堆場等；并開展疊合板構件吊裝模擬、工序施工進度模擬。

1.2 三維可視化交底

設計單位基于BIM技術模型對施工總承包單位進行可視化設計交底，能夠使總承包單位更好理解項目設計意圖、提升項目建設完成效果；總承包單位也可以借助BIM技術模型對施工班組進行重要部位、關鍵節點的可視化安全技術交底，讓施工班組直觀感受和理解施工安全技術要點。

1.3 動態化、數字化管理

BIM云平臺的構建與應用，使得建筑工程施工過程中可隨時在移動設備上查看BIM技術模型、模型中上傳設計變更、標注變更信息、跟蹤落實變更執行情況、檢查對比BIM技術模型與實體工程差異情況，實現建造工程中高效的信息化互通與數字化管控。

2 BIM技術在大穿插施工工藝中的具體應用

2.1 工序穿插

借助BIM技術模型的動態化現場模擬，進行主體結構標準層工序的穿插施工，實現穿插施工工序安排的科學化、精準化。主體結構標準層工序穿插施工主要包括鋼筋分項工程穿插施工、模板分項工程穿插施工、混凝土分項工程穿插施工。

2.1.1 鋼筋分項工程穿插施工

鋼筋分項工程穿插施工主要包括：墻、柱豎向受力鋼筋焊接、綁扎、梁鋼筋焊接及綁扎和板鋼筋綁扎。

工序穿插原因：減少工序與工序之間的時間間隔，提前插入下一道工序，縮短整個工程的建設周期。

一個檢驗批的墻柱鋼筋焊接工程量一般需要1天，完成之后再進行1天的墻柱鋼筋綁扎工作。通過BIM技術的可視化模擬，開展進一步的工期合理優化，即焊接工作面統一從左向右邊推進，在焊接工作開始2 h后提前插入墻柱鋼筋綁扎工作，一天之內就能完成墻柱鋼筋焊接機綁扎兩項工作，提前一個工作日便完成鋼筋綁扎工作，縮短了一半工期。

2.1.2 模板分項工程穿插施工

一個檢驗批模板支撐體系包括支撐架體搭設、模板加工、模板安裝和模板加固。完成一般需要3天，通過合理安排，提前將墻體模板制作、加固成一個分片式大塊模板，提前安排將電梯井模板加固成分片式大塊模板，然后通過塔吊將分片式大塊模板調運至樓層相應部位進行安裝，節約模板在樓層上制作、加固時間，將模板支撐體系控制在2天完成。

2.1.3 混凝土分項工程穿插施工

一個混凝土檢驗批工程量需要1個工作日。通過BIM技術優化工序安排，將混凝土澆筑時間安排在白天，然后晚上進行混凝土養護，第二天再進行下一道工序施工。若混凝土澆筑安排在晚上進行澆筑，則養護時間只能在白天，養護期內無法進行下一道工序施工，無形中增加1個工作日的混凝土養護期。

總體來看，一個標準層施工需要7個工作日，通過BIM技術的可視化模擬合理安排工序穿插施工，一個標準層只需要4個工作日，縮短了3個工作日。由此可見，借助BIM技術模型，在標準層施工中實現各專業大穿插的動態實時的施工計劃及施工管理，可以做到安全且合理壓縮主體結構工期以支撐整個項目的主體結構的提前封頂。

2.2 專業穿插

借助BIM技術模型對各專業分包實現大穿插作業的動態施工計劃布置及現場管理，可以安全且合理壓縮相關施工工期以支撐整個項目的主體工程提前驗收。

專業穿插施工一般從第5層開始砌體插入，主體施工到第8層時首層工作面可以移交精裝修，說明樓層大于5層可以插入二次結構施工縮短建設工期，主體工程在第8層施工時，首層工作面可以精裝修，8層以上樓層可以實現主體結構、二次結構、裝修施工流水作業。

一般住宅工程結構構件拆模強度需要達到設計強度的75%，所需時間為7天，第8層進行結構施工時，第6、第7層結構必須進行養護。當混凝土強度達到拆除要求時，才能開始模板支撐體系拆除工作。鋼管架體拆除、模板拆除及清理需要3天，1天進行砌體施工準備。

當插入砌體專業施工時，第1天完成砌體砌筑，第2天進行砌體養護，第3天進行構造柱澆筑及安裝預埋，第4天進行構造柱拆模及清理。

當插入抹灰專業施工時，第1天進行抹灰沖筋，第2天進行沖筋養護，第3天進行抹灰施工，第4天進行抹灰養護。

當插入室內防水、地暖、地坪施工時，第1天進行廚衛、陽臺的結構基層處理，第2天進行防水施工，第3天進行地暖施工，第4天進行地坪施工。

應用BIM技術模型進行建筑工程專業穿插工藝的動態化模擬演示可見［3］，當主體結構標準層標準工期按4個工作日每層計算，主體結構施工至第8層時，第6層、7層主體結構進行養護，第5層進行主體模板支撐體系拆除，第4層插入砌體施工，第3層插入抹灰施工，第2層插入室內防水、地暖、地坪施工，首層進行移交精裝施工。以此類推，從而達到最優的工期安排。

3 實例分析

3.1 項目概況

本文案例項目為雙流區協和街道1號地塊項目，位于四川省成都市雙流區萬順路二段與協和路交叉口。總建筑面積約166 234.46 m2，共建5棟高層住宅，4棟地上37層，1棟地上36層。

3.2 實際應用

（1）利用BIM技術進行結構施工模板支撐體系驗算、對施工圖紙優化、對作業班組可視化安全技術交底。

（2）利用BIM技術對材料進場進行實時監管，第一時間進行取樣送檢，請監理工程驗收，合格之后材料才能投入使用。

（3）利用BIM技術對施工現場進行實時監控管理，能及時發現施工現場的安全隱患，并協助安全監督員實現現場安全管控，降低安全事件發生的概率。

（4）根據公司質量管理為指引，利用BIM技術實時實現各個工序施工前進行樣板引路，材料送樣制度，避免工期耽誤。

（5）利用BIM技術落實停止檢查制度：重要部位、關鍵工序、薄弱環節、客戶敏感點、質量短板和安全風險等強制性地設置停止點檢查，“抓重點帶一般”，促進項目安全、質量快速穩健提升。

（6）利用BIM技術落實舉牌驗收制度。借助BIM模型詳細記錄驗收部位、內容、結論、時間、參與人員，拍照留檔，實現工程質量安全責任可追溯。

3.3 效益分析

3.3.1 縮短工期

以實例項目中一棟37層的標準層樓棟進行工期計算，正常施工標準層工期為7天一層，通過穿插施工標準層4天。結構施工至8層時，第6、第7層結構養護，第5層進行主體模板支撐體系拆除，第4層插入砌體施工，第3層插入抹灰施工，第2層插入室內防水、地暖、地坪施工，首層進行移交精裝施工，精裝修一般施工按照7天一層。

主體結構施工大穿插施工一層需要4天，常規工藝施工一層需要7天，每施工一層節約7-4=3天。主體結構采用大穿插施工一棟需要37×4=148天。主體結構采用常規工序施工一棟需要37×7=259天。

砌體施工一層需要4天，抹灰施工一層需要4天，防水、地暖和地坪工序施工總共需要4天。施工一棟的砌體+抹灰+防水、地暖和地坪施工需要工期37×（4+4+4）=444天。

精裝修施工一層需要7天。施工一棟的精裝修需要6×37=222天。

采用大穿插施工提前插入時間（37-4）層×7天/層=231天。采用常規工藝施工一棟總共需要時間259+444+222=925天。采用大穿插工藝施工一棟總共需要時間925-231-37×3=583天。

基于BIM技術的大穿插施工工期與常規工藝施工工期相比節約（925-583）/925×100%=37%。

由此可見，將BIM技術應用于建筑工程大穿插施工工藝中，能夠進一步優化工期，提升施工效率。

3.3.2 降低成本

建造成本計算按照管理費每天投入2 000元，垂直運輸費每天投入600元，外架租賃費0.08元/（m2·d），外架面積為17 600 m2，采用常規工藝施工一棟總共需要時間925天，采用大穿插工藝施工一棟總共需要時間583天。

采用常規工藝施工：管理費+垂直運輸費+外架租賃費=925×（2000+600+0.08×17600）=3707400元

采用大穿插工藝施工：管理費+垂直運輸費+外架租賃費=583×（2000+600+0.08×17600）=2336664元。

基于BIM技術的穿插工藝比常規工藝在管理費、垂直運輸費、外架租賃費上節約（3707400-2336664）/3707400×100%=37%。

由此可見，BIM技術應用于建筑工程大穿插施工工藝中，能夠更為有效地節約施工成本。

4 結論

（1）借助BIM技術模型，在高層建筑大穿插施工工藝中能實現圖紙優化、技術準備、現場模擬、三維可視化交底、施工計劃及施工管理實現數字化及動態化，施工全過程安全、高效且可控。

（2）借助BIM技術模型，能夠合理穿插工序、避免間隙時間，縮短主體結構工程建設工期。

（3）借助BIM技術模型，提前進行專業工程插入，能夠有效地縮短項目建設周期、降低建造成本。

參考文獻

［1］ 劉子昌，雷海波，劉超，等.基于BIM技術的大型改復建項目智能建造管理［J］.建筑技術，2021，52（6）：667-670.

［2］ 金玉格. 基于SSGF的SI住宅工業化建造技術體系研究［D］.大連：大連理工大學，2021.

［3］ 嚴嘉耕，李云飛，馬宏亮.三維傾斜攝影與BIM技術在房建項目中的應用［J］.四川建筑，2022，42（1）：48-50.

［作者簡介］吳行州（1973—），男，本科，高級工程師，研究方向為土木工程。