閆 俊， 張?jiān)菩l(wèi)， 孟憲才

(湖北省地質(zhì)局 第五地質(zhì)大隊(duì)，湖北 黃石 435000)

BIM(Building Information Modeling，建筑信息模型)是一項(xiàng)以信息為基礎(chǔ)的技術(shù)，將工程項(xiàng)目的真實(shí)信息整合到3D模型中，通過(guò)BIM集成的信息管理平臺(tái)，可以對(duì)工程項(xiàng)目進(jìn)行整體把控，模擬施工過(guò)程，為工程管理者提供決策支持[1]。不少工程實(shí)踐表明，使用BIM技術(shù)能有效提高施工效率、降低風(fēng)險(xiǎn)、減少損耗。因此，在地質(zhì)災(zāi)害治理工程實(shí)施中，采用先進(jìn)的技術(shù)方法全面提升工程建設(shè)水平勢(shì)在必行。

1 BIM技術(shù)及運(yùn)用軟件介紹

1.1 BIM技術(shù)介紹

BIM是一種應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)建造管理的數(shù)據(jù)化工具，通過(guò)參數(shù)模型整合各種項(xiàng)目的相關(guān)信息，在項(xiàng)目策劃、運(yùn)行和維護(hù)的全生命周期過(guò)程中進(jìn)行共享和傳遞，由建筑產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)共同參與對(duì)建筑物數(shù)據(jù)進(jìn)行不斷地完善、豐富，并為各相關(guān)方提取使用，達(dá)到綠色低碳化設(shè)計(jì)、綠色施工、成本管控、方便運(yùn)營(yíng)維護(hù)等目的[2]。BIM管理可貫穿整個(gè)工程建設(shè)過(guò)程，可包含多家參建方的工作內(nèi)容，具備很多傳統(tǒng)管理模式不具備的優(yōu)點(diǎn)[3-4]。

1.2 軟件介紹

Revit系列軟件是為建筑信息模型(BIM)構(gòu)建的，可幫助設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)、建造和維護(hù)質(zhì)量更好、能效更高的建筑[5]。Revit軟件可為各參建方提供可視化與數(shù)據(jù)化的決策依據(jù)[6-7]。

BIM 5D是廣聯(lián)達(dá)推出的BIM核心平臺(tái)，可以集成專(zhuān)業(yè)模型，并以集成模型為載體，關(guān)聯(lián)施工過(guò)程中的進(jìn)度、合同、成本、質(zhì)量、安全、圖紙、物料等信息，為項(xiàng)目提供數(shù)據(jù)支撐，實(shí)現(xiàn)有效決策和精細(xì)化管理[8-9]。

2 項(xiàng)目概況

東坡亭社區(qū)不穩(wěn)定斜坡屬湖北省鄂州市西山街辦東坡亭社區(qū)，坡腳人工建房切坡等人類(lèi)工程活動(dòng)劇烈，且既有工程年久失修。受自然地理?xiàng)l件及人為因素影響，在雨季經(jīng)常發(fā)生滾石、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，威脅斜坡體前緣的兩棟居民樓(3#樓、9#樓)，共計(jì)100余戶400余人的生命財(cái)產(chǎn)安全。

針對(duì)該不穩(wěn)定斜坡的變性特征，以及施工場(chǎng)地特征等因素，采用“格構(gòu)錨桿護(hù)坡+擋墻+截排水溝+錨索擋墻加固+支墩擋墻加固+植被恢復(fù)及附屬工程”綜合治理方案。格構(gòu)錨桿布置于Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ區(qū)，截排水溝布置于治理工程外圍，錨索擋墻加固布置于Ⅳ區(qū)，支墩擋墻加固布置于Ⅴ區(qū)，擋墻布置于Ⅰ、Ⅴ區(qū)格構(gòu)護(hù)坡區(qū)域底部，植被恢復(fù)及附屬工程布置于因施工不可避免的對(duì)周邊樹(shù)木造成的破壞區(qū)域及格構(gòu)護(hù)坡區(qū)域。

3 BIM技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害施工中應(yīng)用

3.1 模型的建立

(1) 場(chǎng)地模型。建立場(chǎng)地模型可運(yùn)用CAD與Autodesk Revit之間信息互用的工具命令(圖1)，將地形圖導(dǎo)入到Autodesk Revit中，運(yùn)用地形命令，創(chuàng)建治理工程的地形模型，通過(guò)內(nèi)置的材質(zhì)庫(kù)賦予地形相對(duì)應(yīng)的材質(zhì)屬性，建立如圖2所示的場(chǎng)地模型。

圖1 地形創(chuàng)建過(guò)程
Fig.1 Terrain creation process

圖2 場(chǎng)區(qū)三維地形模型
Fig.2 3D terrain model of the site

三維地形模型建模采用Autodesk Revit(2016)，首先通過(guò)讀取帶有標(biāo)高的三維地形圖紙導(dǎo)入Revit中，利用自動(dòng)生成模塊生成地形模型(圖3)，建立與現(xiàn)場(chǎng)一致的原始地貌模型，并對(duì)其進(jìn)行模擬運(yùn)用分析。

(2) 場(chǎng)平模型。通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)圖紙的深入了解，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的施工平面進(jìn)行場(chǎng)平規(guī)劃，利用Autodesk Revit對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行分區(qū)域的逐一平整(圖3、圖4)。通過(guò)BIM模型的建立可以快速地統(tǒng)計(jì)挖方與填方的工程量，最后根據(jù)模型對(duì)比得出挖方量。

圖3 場(chǎng)地平整運(yùn)算模型
Fig.3 Calculation model of site leveling

圖4 場(chǎng)地平整模型
Fig.4 Site leveling model

(3) 治理工程模型。利用BIM建模軟件對(duì)設(shè)計(jì)圖紙上表達(dá)的構(gòu)件進(jìn)行詳細(xì)的三維建模,如圖5所示。分混凝土構(gòu)件、鋼筋構(gòu)件、錨桿構(gòu)件等不同類(lèi)別的構(gòu)件進(jìn)行細(xì)化建模。在建模過(guò)程中，構(gòu)件模型可與工程量同步關(guān)聯(lián)，為后期統(tǒng)計(jì)工程量提供便利。

圖5 設(shè)計(jì)工程模型展示圖
Fig.5 Model display of design engineering

(4) 場(chǎng)地布置模型。根據(jù)BIM模型進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)規(guī)劃，完成場(chǎng)地規(guī)劃布置，材料堆放規(guī)劃，施工機(jī)具路線分析(圖6)。

圖6 場(chǎng)地布置模型
Fig.6 Site layout model

(5) 治理工程5D模型。在施工階段，通過(guò)BIM 5D 數(shù)字模型對(duì)項(xiàng)目的進(jìn)度、費(fèi)用、工料機(jī)設(shè)備資源等進(jìn)行總控管理，為業(yè)主提供實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的過(guò)程信息數(shù)據(jù)，以滿足業(yè)主對(duì)項(xiàng)目的全過(guò)程管理控制的需要。

將完成的BIM模型、進(jìn)度計(jì)劃與清單工程量導(dǎo)入BIM 5D中，把進(jìn)度計(jì)劃與清單工程量分別同BIM模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)。通過(guò)關(guān)聯(lián)后的BIM 5D模型進(jìn)行多維的BIM管理(圖7)。

圖7 治理工程BIM5D模型
Fig.7 BIM 5D model of governance engineering

3.2 BIM的工程量統(tǒng)計(jì)

本文采用BIM技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)于治理工程量的統(tǒng)計(jì)，可在BIM軟件基本功能模塊中實(shí)現(xiàn)。Autodesk Revit軟件的明細(xì)表工具可以在設(shè)計(jì)過(guò)程中的任何時(shí)候創(chuàng)建工程量明細(xì)表，這些明細(xì)表可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)實(shí)時(shí)更新，及時(shí)反映項(xiàng)目工程量的情況。

圖8-(a)為明細(xì)表創(chuàng)建的對(duì)話框，圖8-(b)為明細(xì)表屬性設(shè)置窗口，通過(guò)屬性設(shè)置窗口可以設(shè)置明細(xì)表的屬性參數(shù)，按照明細(xì)表的屬性參數(shù)，便可自動(dòng)輸出相應(yīng)的明細(xì)表。圖9所示的是通過(guò)Revit明細(xì)表工具創(chuàng)建的工程量明細(xì)表。

圖8 明細(xì)表設(shè)置窗口
Fig.8 Schedule settings window

圖9 工程量統(tǒng)計(jì)
Fig.9 Quantity statistics

3.3 施工進(jìn)度管理

BIM技術(shù)的信息管理模式相對(duì)于傳統(tǒng)的管理模式，主要表現(xiàn)在動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)管理。傳統(tǒng)建筑進(jìn)度管理方式較單一，難以進(jìn)行信息共享，信息較為滯后，對(duì)時(shí)間和資源分配計(jì)算不夠精確，容易造成進(jìn)度滯后、成本升高[10]。BIM技術(shù)充分發(fā)揮了自身優(yōu)勢(shì)，通過(guò)不同節(jié)點(diǎn)工程量計(jì)算，可以更加科學(xué)地進(jìn)行資源分配。

通過(guò)項(xiàng)目應(yīng)用，施工階段全生命周期管理平臺(tái)通過(guò)可視化的界面進(jìn)行交互(圖10)，簡(jiǎn)單易懂，系統(tǒng)易用性和可操作性強(qiáng)，便于建設(shè)各參與方使用；工程管理各階段數(shù)據(jù)與資料等信息統(tǒng)一管理，減少信息差錯(cuò)、遺漏等問(wèn)題，細(xì)化進(jìn)度管控，可視化查閱與追溯性功能可提高效率(圖11、圖12)。

通過(guò)采用BIM進(jìn)行施工進(jìn)度管理后，治理工程每個(gè)分項(xiàng)工程均較計(jì)劃時(shí)間提前，總工期較計(jì)劃的75天縮減為70天(表1、圖13)。

3.4 施工過(guò)程控制

BIM的過(guò)程控制主要體現(xiàn)在通過(guò)運(yùn)用BIM技術(shù)，將設(shè)計(jì)要求更好地在施工中體現(xiàn)，通過(guò)施工管理，達(dá)到施工過(guò)程控制的目的。

通過(guò)BIM系統(tǒng)平臺(tái)，將現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中的資料及時(shí)上傳，監(jiān)理和業(yè)主代表發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后拍照并將問(wèn)題定位到具體的位置，同時(shí)選擇問(wèn)題類(lèi)型，填寫(xiě)問(wèn)題描述，指定整改責(zé)任人和整改時(shí)限，發(fā)起應(yīng)用流程(圖14)。施工單位相應(yīng)專(zhuān)業(yè)責(zé)任人在限期內(nèi)整改完畢后拍照，發(fā)起整改驗(yàn)收申請(qǐng)，會(huì)同監(jiān)理和業(yè)主代表對(duì)質(zhì)量安全問(wèn)題進(jìn)行驗(yàn)收，合格后在手機(jī)端關(guān)閉該條問(wèn)題，完成問(wèn)題整改。

圖10 施工進(jìn)度過(guò)程
Fig.10 Construction progress process

圖11 施工進(jìn)度
Fig.11 Construction progress

圖12 材料、工程量進(jìn)度分析
Fig.12 Progress analysis of materials and quantities

表1 計(jì)劃時(shí)間與實(shí)際完成時(shí)間進(jìn)度表Table 1 Schedule of planned time and actual completion time

圖13 進(jìn)度控制對(duì)比分析
Fig.13 Comparative analysis of progress control

圖14 施工過(guò)程
Fig.14 Control flow chart of construction process

通過(guò)使用BIM 5D手機(jī)端APP，提高了質(zhì)量和安全管理，降低了溝通成本，節(jié)約了大量工期，降低了項(xiàng)目成本。本項(xiàng)目采用手機(jī)加平板端雙設(shè)備操作模式，方便問(wèn)題記錄和拍照，平板端還可以查看項(xiàng)目的圖紙和模型(圖15)。

圖15 施工過(guò)程控制手機(jī)端數(shù)據(jù)反饋
Fig.15 Control mobile data feedback of construction process

通過(guò)BIM的過(guò)程控制，很好的將設(shè)計(jì)要求和現(xiàn)場(chǎng)施工這兩個(gè)環(huán)節(jié)連接在一起，在工程實(shí)施過(guò)程中做到了信息及時(shí)反饋，設(shè)計(jì)變更及時(shí)溝通協(xié)商；設(shè)計(jì)方在設(shè)計(jì)全過(guò)程中遵循設(shè)計(jì)過(guò)程控制，并根據(jù)變化情況，及時(shí)提出相應(yīng)設(shè)計(jì)要求，提高防治效益、控制風(fēng)險(xiǎn)的能力；施工方將現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題通過(guò)BIM平臺(tái)發(fā)布上傳，參建各方可隨時(shí)查看工程實(shí)施中存在的問(wèn)題。

圖16 質(zhì)量、安全分布圖
Fig.16 Distribution map of quality and safety

東坡亭社區(qū)不穩(wěn)定斜坡項(xiàng)目于2016年4月21日開(kāi)始，7月30日結(jié)束，期間通過(guò)BIM 5D手機(jī)端采集上傳的質(zhì)量、安全問(wèn)題共計(jì)22個(gè)，其中質(zhì)量問(wèn)題10個(gè)、安全問(wèn)題12個(gè)(圖16)。

按質(zhì)量分類(lèi)統(tǒng)計(jì)，材料問(wèn)題8個(gè)，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)問(wèn)題10個(gè)，其他問(wèn)題3個(gè)，總計(jì)21個(gè)(圖17)。按安全分類(lèi)統(tǒng)計(jì)，安全教育問(wèn)題3個(gè)，違章行為9個(gè)，防護(hù)措施7個(gè)，其他問(wèn)題2個(gè)，總計(jì)21個(gè)(圖18)。

圖17 質(zhì)量問(wèn)題數(shù)量
Fig.17 Quantity of quality problems

圖18 安全問(wèn)題數(shù)量
Fig.18 Number of security issues

4 結(jié)論

通過(guò)將BIM技術(shù)運(yùn)用到地質(zhì)災(zāi)害施工治理中，得到以下結(jié)論，為日后的治理工程提供參考依據(jù)，便于地質(zhì)災(zāi)害施工項(xiàng)目的管理，為質(zhì)量、安全生產(chǎn)提供服務(wù)。

(1) BIM主要在施工信息管理方面發(fā)揮著重大作用，使傳統(tǒng)的管理模式得以改善。

(2) BIM豐富了傳統(tǒng)的工程管理模式，有效提高了地質(zhì)災(zāi)害施工的效率和質(zhì)量，并且解決了傳統(tǒng)工作模式下難以解決的技術(shù)難題。

(3) BIM技術(shù)為地質(zhì)災(zāi)害治理工程設(shè)計(jì)和施工提供了良好的應(yīng)用和集成平臺(tái)，施工方能夠更方便、更直觀地模擬施工流程，管理施工和實(shí)施對(duì)設(shè)計(jì)的要求；建設(shè)方和監(jiān)理方能夠更好地掌握施工過(guò)程，對(duì)施工情況進(jìn)行更進(jìn)一步的監(jiān)管。隨著B(niǎo)IM技術(shù)更深入研究和應(yīng)用，還將不斷提高工程項(xiàng)目實(shí)施的效率、質(zhì)量、安全和經(jīng)濟(jì)效益。