王曉旻

上海建工五建集團有限公司 上海 200063

作為一類強調(diào)對建筑設(shè)施各階段相關(guān)信息進行參數(shù)化表達及集成化管理的創(chuàng)新性技術(shù)，建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）在建筑領(lǐng)域的應用已引起行業(yè)內(nèi)越來越廣泛的關(guān)注。2017年2月，國務院發(fā)布《關(guān)于促進建筑業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的意見》，提出加快推進BIM技術(shù)在工程建設(shè)項目全生命周期的集成應用，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和信息化管理，為我國BIM技術(shù)的進一步發(fā)展指明方向。目前國內(nèi)BIM技術(shù)應用還面臨相關(guān)標準缺失、企業(yè)BIM技術(shù)人才不足、BIM應用成本較高、BIM軟件缺乏互操作性等阻礙因素[1-2]，及時總結(jié)BIM技術(shù)在工程建設(shè)項目的實踐經(jīng)驗，對促進BIM技術(shù)的發(fā)展進步具有重要意義。

1 工程背景

1.1 項目概況

某工業(yè)研發(fā)樓項目占地面積29 180 m2。項目包括1座110 kV變電站、9幢工業(yè)研發(fā)樓，地上5～9層，地下1層，建筑高度23.75～39.75 m。總建筑面積79 435.40 m2，其中，地上總建筑面積58 645.80 m2，地下總建筑面積20 789.60 m2。工程總投資額約4億元。

1.2 工程特點與難點

1）周邊環(huán)境復雜、施工控制難度大。本項目周邊市政管線眾多且錯綜復雜，給排水、煤氣、天然氣、電信等管線緊貼紅線布置；北側(cè)鄰近地鐵隧道，距基坑圍護外邊線最小距離為17 m；南側(cè)與已建B地塊地下室相連，需與B地塊共墻處理；基坑平面不規(guī)則，距離最近的已有建筑僅6 m。

2）項目單體多，工序多樣，施工總體部署難度大。工程基坑分為9塊陸續(xù)施工，其間穿插進行土方、支撐和地下結(jié)構(gòu)施工，工況多，制約多，前后銜接要求高；工程用地極為緊張，現(xiàn)場主干道路的動態(tài)調(diào)整和場內(nèi)外交通組織難度大；工程單體多，形象進度各有要求，施工進度的精細化編排要求高。

3）項目建設(shè)標準高，參建單位眾多，施工總包協(xié)調(diào)管理任務重。研發(fā)樓內(nèi)部功能區(qū)域多樣，需要在保證凈高的前提下實現(xiàn)管線的有序排布；精裝修、電梯、幕墻等多個專業(yè)工程交界面多，界面大樣圖要兼顧功能與施工；專業(yè)單位多，文件及圖紙變更需要有序管理，信息實時協(xié)同。

2 BIM應用策劃

2.1 BIM功能定位

施工現(xiàn)場管理是工程項目管理的核心與關(guān)鍵，施工現(xiàn)場的質(zhì)量、成本、進度、安全管理是項目成功交付的重要保證[3]。依據(jù)本項目特點與難點分析，采用傳統(tǒng)的項目管理方法和手段，難以精準識別復雜的施工環(huán)境，各參與方之間的信息溝通不暢，質(zhì)量監(jiān)管難度加大、安全風險上升。

本項目將BIM作為提升施工階段技術(shù)和管理水平的關(guān)鍵手段，通過BIM技術(shù)與施工階段項目管理過程深度融合，發(fā)揮BIM的信息集成與信息共享優(yōu)勢，將建造信息數(shù)據(jù)化、標準化、制度化、可視化，推動構(gòu)建標準化、規(guī)范化的PDCA循環(huán)管理體系，全面提升施工階段信息化、精細化管理水平。本項目以技術(shù)、進度、質(zhì)量、安全為主要抓手，提出3大任務板塊——設(shè)計方案優(yōu)化、施工模擬、施工現(xiàn)場管理（圖1），并細化為8項服務內(nèi)容——三維建模、三維管線綜合、機電管線深化設(shè)計、施工進度模擬、施工方案模擬、施工動態(tài)監(jiān)測、項目質(zhì)量協(xié)同管理、文檔資料信息化管理，最終形成各項服務內(nèi)容的功能定位。

圖1 項目施工階段BIM應用框架

1）三維建模：建立多專業(yè)三維幾何模型，并通過空間漫游，進行設(shè)計方案的可視化展示。

2）三維管線綜合：基于多專業(yè)整合BIM模型進行碰撞檢查、凈空檢查，優(yōu)化管線綜合排布方案，滿足設(shè)計規(guī)范的凈空要求。

3）機電管線深化設(shè)計：基于BIM技術(shù)開展機電管線深化設(shè)計，協(xié)調(diào)與優(yōu)化機電專業(yè)與建筑、結(jié)構(gòu)專業(yè)的設(shè)計方案。

4）施工進度模擬：利用虛擬建造模擬和優(yōu)化施工方案，強化進度管控能力，提高工程交付效率。

5）施工方案模擬：對項目整體施工、基坑施工等重大工序進行施工模擬，形成施工方案動畫展示。

6）施工動態(tài)監(jiān)測：對現(xiàn)場施工情況進行監(jiān)測，通過現(xiàn)狀模型、BIM模型比較分析，及時反饋施工風險，為后續(xù)施工制訂優(yōu)化方案。

7）項目質(zhì)量協(xié)同管理：現(xiàn)場管理人員通過移動終端采集現(xiàn)場照片信息，上傳至服務器，供相關(guān)單位實時查看、提供解決方案。

8）文檔資料信息化管理：現(xiàn)場技術(shù)人員通過手機移動端高效管理項目技術(shù)資料，便于高效利用，實現(xiàn)資料集成與共享。

2.2 BIM實施規(guī)劃

1）制訂BIM標準。本工程BIM模型采用“顧問建模，總包整合”的管理模式，為保證整合效率，對各專業(yè)分包模型制訂了項目級BIM建模標準，明確規(guī)定模型命名規(guī)則、建模深度、交付成果、軟件要求、族標準；同時，制訂整體BIM工作流程，包括工作分解、各參與方的角色與職責，明確BIM應用交付物所需的信息、信息的詳細程度、信息來源方和接收方、信息格式等，形成BIM實施標準。

2）組建技術(shù)團隊。本項目的各項BIM服務由BIM團隊具體實施，BIM團隊由施工總包項目部領(lǐng)導，為施工總包的項目管理提供BIM技術(shù)支持，并在過程中協(xié)助施工總包與各參與方開展基于BIM的協(xié)同工作與溝通。本項目實行BIM項目經(jīng)理負責制（表1）。

表1 BIM團隊

3）配置和研發(fā)軟件。結(jié)合本項目BIM應用的實際需要，選取并配置相關(guān)BIM軟件（表2），開發(fā)ISCG-CMS項目協(xié)同管理系統(tǒng)、綠色建造九宮格管理系統(tǒng)支撐項目質(zhì)量協(xié)同管理、文檔資料信息化管理。

4）BIM專題培訓與交流。本項目結(jié)合各項BIM應用，持續(xù)推進以點帶面的BIM培訓。前期培訓主要針對Revit、Navisworks等軟件，中間穿插BIM會議、BIM沙龍等，幫助管理人員借助BIM技術(shù)深入解決各項項目管理業(yè)務問題。

3 BIM應用情況

3.1 設(shè)計方案優(yōu)化

3.1.1 ?三維建模

本項目在施工圖完成后，按照項目級建模標準所規(guī)定的建模方法、建模深度，綜合應用Revit與Sketchup軟件建立土建、機電等多專業(yè)的三維幾何模型（圖2、圖3）。

圖2 2號單體建筑粗裝修BIM模型

圖3 基坑階段現(xiàn)場場地布置

在施工開工前，施工單位項目技術(shù)人員基于Revit軟件對模型進行初步審核，梳理形成圖紙問題報告，向設(shè)計單位反饋意見，由設(shè)計單位修改和完善設(shè)計方案，BIM團隊對BIM模型跟蹤調(diào)整。

3.1.2 ?三維管線綜合

本項目單體建筑多、設(shè)計圖紙數(shù)量大，機電專業(yè)之間以及機電專業(yè)與建筑結(jié)構(gòu)等其他專業(yè)之間的協(xié)調(diào)任務重，利用Navisworks軟件集成各專業(yè)BIM模型，對機電管線、人防設(shè)施等進行碰撞檢查、凈空分析，梳理形成碰撞檢查報告，將設(shè)計問題及時反饋至設(shè)計單位，優(yōu)化機電管線綜合布置，提高設(shè)計文件質(zhì)量，節(jié)約建造成本。同時，為提高計算機碰撞檢查的運行效率，保證圖形信息的清晰度[4]，本項目根據(jù)項目總進度計劃的關(guān)鍵節(jié)點，制訂階段性的圖紙問題報告交付節(jié)點。例如，在底板施工完成前和上部結(jié)構(gòu)施工前，分別遞交地下室結(jié)構(gòu)和上部結(jié)構(gòu)的碰撞分析與優(yōu)化報告。

3.1.3 ?機電管線深化設(shè)計

本項目在三維管線綜合，優(yōu)化綜合管線布置的基礎(chǔ)上，通過整合機電專業(yè)三維幾何模型與建筑結(jié)構(gòu)等其他專業(yè)三維幾何模型，進行快速一體化深化設(shè)計，推動機電管線全裝配化施工。本階段重點是檢查和分析機電設(shè)備與建筑造型的協(xié)調(diào)程度，機電設(shè)備的運輸路線，結(jié)構(gòu)專業(yè)的預留板洞、預留墻洞的位置與尺寸是否滿足相關(guān)設(shè)計規(guī)范和結(jié)構(gòu)安全的要求，機電設(shè)備所在空間位置是否滿足機電設(shè)備運行的要求以及機電管線的現(xiàn)場施工方案。同時，本項目5棟高層單體需要精裝修，在機電深化設(shè)計階段還要考慮與吊頂標高的配合以及預留檢驗口的位置、尺寸。

3.2 施工模擬

3.2.1 ?施工進度模擬

本項目將進度計劃與BIM模型相鏈接，能夠在不消耗各類建造資源的前提下模擬項目進展情況，發(fā)揮BIM可視化與信息集成優(yōu)勢，系統(tǒng)把控施工現(xiàn)場的布置情況，輔助調(diào)整和優(yōu)化施工進度計劃。以2號單體建筑基坑施工為例：

基坑圍護邊距離最近的已有建筑僅為6 m，基坑施工過程中對其沉降控制及保護要求高。項目技術(shù)人員通過應用BIM 4D進行施工進度模擬，瀏覽施工現(xiàn)場三維模型、調(diào)取相關(guān)施工測量數(shù)據(jù)，分析得出施工過程中的控制重點：明確了基坑分塊開挖順序和過渡區(qū)作法；明確了底板施工期間道路交通情況；明確了拆撐順序；明確了降水井的開啟時間；同時，在地鐵50 m保護區(qū)內(nèi)，禁止重型機械運行，并利用地下車庫基坑出零后的場地組織交通運輸。

3.2.2 ?施工方案模擬

為確保工程質(zhì)量驗收一次性通過，本項目建立起一整套涵蓋質(zhì)量監(jiān)管辦法、工序控制辦法的質(zhì)量管理體系，對作業(yè)人員、物資材料、施工機械的PDCA循環(huán)實施管理。同時，數(shù)據(jù)化、標準化、制度化的建造信息是實現(xiàn)流水線式項目管理的基礎(chǔ)，也是實現(xiàn)和傳承施工企業(yè)一體化集成管理的重要手段。本項目依據(jù)施工工序、管理流程對整個建造任務進行分解，制訂形成22套關(guān)鍵施工技術(shù)方案，分別制作施工方案模擬動畫，并最終形成整體施工模擬動畫，對推廣標準化施工方法、確保工程質(zhì)量起到積極效果（圖4）。

3.3 施工現(xiàn)場管理

3.3.1 ?施工動態(tài)監(jiān)控

本項目綜合應用BIM技術(shù)與天寶機器人測量放樣系統(tǒng)，實時檢測項目的施工進展情況。在實現(xiàn)施工現(xiàn)場快速放樣和測量的同時，可比對建筑實體與BIM模型的差異，進而分析可能產(chǎn)生的新設(shè)計問題與施工問題。

另外，為建設(shè)安全文明施工工地，本項目還建立起一整套安全文明施工管理體系，引入揚塵噪聲遠程監(jiān)測系統(tǒng)（圖5），實時測量施工各階段的現(xiàn)場噪聲及揚塵數(shù)據(jù)，一旦超過標準值，系統(tǒng)終端就會發(fā)出預警通知，提示項目管理人員立即采取措施降低噪聲、減少揚塵。

圖4 斜拋撐施工模擬

圖5 揚塵噪聲遠程監(jiān)測系統(tǒng)

3.3.2 ?項目質(zhì)量協(xié)同管理

本項目創(chuàng)新施工質(zhì)量監(jiān)管辦法，通過開發(fā)ISCG-CMS項目協(xié)同管理系統(tǒng)以及移動端APP軟件，打造基于巡檢的質(zhì)量協(xié)同管理模式。

3.3.3 ?文檔資料信息化管理

為實現(xiàn)施工現(xiàn)場各類資料的有序管理，本項目通過開發(fā)和應用綠色建造九宮格管理系統(tǒng)（圖6）、移動終端資料管理APP，能夠及時收集和匯總施工現(xiàn)場工程資料文件，形成規(guī)范化的電子版工程資料文件，構(gòu)建多維度、多層次、多專業(yè)、多部門、全過程的資料庫。該系統(tǒng)和資料管理APP由項目技術(shù)員負責統(tǒng)一管理應用，設(shè)置用戶權(quán)限，能夠支持PC端、移動端查看，方便技術(shù)員整理、查閱、存儲、檢查。為保證文件編碼的準確性、簡潔性、實用性，項目技術(shù)員可根據(jù)項目實際需要設(shè)置文件編碼。綠色建造九宮格管理系統(tǒng)的應用，也為施工階段工程資料歸檔的過程管理提供有效的技術(shù)支撐。

圖6 綠色建造九宮格管理系統(tǒng)

4 結(jié)語

本項目結(jié)合施工現(xiàn)場項目管理需求以及項目特點與難點，進行BIM功能策劃，制訂了一套項目級BIM應用標準，開發(fā)并應用了2個信息化系統(tǒng)和APP軟件，解決了施工階段的三類問題，持續(xù)推進以點帶面的BIM培訓。通過建立三維幾何建模，進行三維管線綜合、機電管線深化設(shè)計，發(fā)揮BIM可視化優(yōu)勢，完善設(shè)計方案，降低返工、誤工的可能性；通過施工進度模擬、施工方案模擬，優(yōu)化施工工序，提高技術(shù)交底效率，推動施工工藝的規(guī)范化、標準化；通過施工動態(tài)監(jiān)控、基于巡檢的項目質(zhì)量協(xié)同管理、文檔資料信息化管理，提升各參與方的協(xié)同工作水平，提高施工階段質(zhì)量、安全、進度的管控水平。

BIM技術(shù)在施工階段的應用要以建造任務和目標為導向，以解決項目重點和難點問題為出發(fā)點，以提升施工階段項目管理水平為目標，以實現(xiàn)進度、安全、質(zhì)量和成本的高效精細化管理為根本落腳點。BIM技術(shù)是一項工具，應用好BIM技術(shù)需要依據(jù)項目目標、項目自身特點進行合理的BIM功能定位、制訂科學可行的BIM標準與實施規(guī)劃，為項目技術(shù)和管理人員所掌握，將BIM技術(shù)滲透到項目建設(shè)過程中進行輔助決策，推動技術(shù)和管理過程的數(shù)據(jù)化、標準化、集成化發(fā)展，真正發(fā)揮BIM技術(shù)信息集成與共享的優(yōu)勢。