翁柳青
(黎明職業(yè)大學(xué) 土木建筑工程學(xué)院,福建 泉州362000)
EPC模式是國(guó)際通行的建設(shè)項(xiàng)目組織實(shí)施方式。目前我國(guó)正大力推進(jìn)裝配式建筑,促進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí),EPC能夠較好適用該類項(xiàng)目。葉明與易弘蕾〔1〕認(rèn)為,將EPC模式應(yīng)用于裝配式建筑中有利于創(chuàng)建高效管理體系,便于推進(jìn)裝配式建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí),實(shí)現(xiàn)建筑工業(yè)化。岑巖〔2〕將傳統(tǒng)建筑業(yè)管理模式與EPC模式進(jìn)行比較,指出EPC是促進(jìn)裝配式建筑大力發(fā)展的有效手段,有必要進(jìn)行全面推廣應(yīng)用?!蛾P(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見(jiàn)》〔3〕從招標(biāo)要求、責(zé)任主體、管理機(jī)制、實(shí)現(xiàn)途徑等幾個(gè)方面指明EPC模式推行發(fā)展路徑。葉浩文等〔4〕認(rèn)為,目前EPC模式在裝配式建筑項(xiàng)目應(yīng)用上管理流程未成熟,責(zé)權(quán)分配機(jī)制未完善,應(yīng)健全監(jiān)管機(jī)制,創(chuàng)新管理模式。劉貴文與郭攀〔5〕分析EPC模式在裝配式建筑應(yīng)用中制度與市場(chǎng)層面的障礙,并給出政策優(yōu)惠及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟組建的建議。衛(wèi)世全等〔6〕分析了EPC模式在裝配式中應(yīng)用的管理組織架構(gòu),認(rèn)為應(yīng)以設(shè)計(jì)管理進(jìn)行統(tǒng)籌協(xié)調(diào),控制項(xiàng)目管理思路、流程、人員、成本等。尤其,對(duì)于國(guó)際EPC項(xiàng)目來(lái)說(shuō),控制好設(shè)計(jì)進(jìn)度、質(zhì)量、優(yōu)化變更等是項(xiàng)目順利建設(shè)的關(guān)鍵〔7〕,有助于國(guó)際總承包商憑借先進(jìn)的管理經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)水平和設(shè)備制造能力,快速高效、優(yōu)質(zhì)保量、經(jīng)濟(jì)合理的完成擬建設(shè)項(xiàng)目。孫暉〔8〕分析了EPC模式與裝配式建筑技術(shù)在設(shè)計(jì)階段、采購(gòu)階段、施工階段的結(jié)合方法。周萌強(qiáng)〔9〕提出只有EPC項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)與施工深度融合,方能有效減少項(xiàng)目建造工作量。趙鵬等〔10〕強(qiáng)調(diào)EPC模式在裝配式建筑項(xiàng)目中的應(yīng)用應(yīng)以設(shè)計(jì)為主導(dǎo), 提出依托基于Revit的信息化軟件建立相關(guān)模型,引入正向設(shè)計(jì)方法,便于PC構(gòu)件生產(chǎn)與施工的精確化,以便于控制項(xiàng)目質(zhì)量與進(jìn)度。宋樹(shù)波〔11〕等認(rèn)為基于Revit的BIM正向設(shè)計(jì)用于工程項(xiàng)目可靠,但仍存在細(xì)節(jié)問(wèn)題。以下將分析并提出BIM正向設(shè)計(jì)背景下EPC在裝配式建筑項(xiàng)目中的實(shí)施建議。
裝配式建筑EPC項(xiàng)目的建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電及其他設(shè)計(jì)應(yīng)協(xié)同進(jìn)行BIM設(shè)計(jì),尤其采用BIM正向設(shè)計(jì),摒棄先出CAD圖后翻模的逆向思維,先進(jìn)行BIM模型設(shè)計(jì)再出施工圖。
建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電模型一體,各專業(yè)聯(lián)動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案,裝配式構(gòu)件拆分模型與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型聯(lián)動(dòng),PC構(gòu)件深化圖紙與拆分模型聯(lián)動(dòng),提高構(gòu)件加工圖繪制效率,便于設(shè)計(jì)方與構(gòu)件加工廠、施工單位協(xié)同修改PC構(gòu)件拆分及構(gòu)件加工圖設(shè)計(jì)方案,促進(jìn)PC構(gòu)件的高精度生產(chǎn)及現(xiàn)場(chǎng)裝配,確保項(xiàng)目PC構(gòu)件連接質(zhì)量可靠,等同現(xiàn)澆。
但由于BIM正向設(shè)計(jì)軟件GS-revit不夠成熟,仍存在一部分細(xì)節(jié)問(wèn)題。revit并沒(méi)有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析功能,導(dǎo)致與GSCAD軟件數(shù)據(jù)互導(dǎo)存在一定的問(wèn)題,如結(jié)構(gòu)荷載數(shù)據(jù)誤差;基于Revit的正向設(shè)計(jì)對(duì)于計(jì)算機(jī)設(shè)備要求較高,而裝配式建筑項(xiàng)目因拆分導(dǎo)致結(jié)構(gòu)與非結(jié)構(gòu)構(gòu)件較多,一定程度上影響軟件運(yùn)行與設(shè)計(jì)效率;GS-revit軟件總體信息菜單與revit自帶的屬性窗口均可設(shè)置構(gòu)件材料屬性,邏輯關(guān)系不夠明確。此背景下裝配式建筑EPC項(xiàng)目需構(gòu)建適應(yīng)的項(xiàng)目組織架構(gòu),提升項(xiàng)目技術(shù)管控和信息化管理。
裝配式建筑EPC項(xiàng)目組織應(yīng)充分利用BIM正向設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì),堅(jiān)持設(shè)計(jì)先導(dǎo),部門協(xié)同,促進(jìn)項(xiàng)目多環(huán)節(jié)的深度聯(lián)系與合理分工。
項(xiàng)目設(shè)計(jì)直接影響裝配式建筑項(xiàng)目的拆分方案、部件生產(chǎn)、構(gòu)件運(yùn)輸、場(chǎng)地布置、現(xiàn)場(chǎng)裝配、信息化管理、成本控制等,設(shè)計(jì)是核心競(jìng)爭(zhēng)力,項(xiàng)目建造應(yīng)堅(jiān)持設(shè)計(jì)先導(dǎo)。設(shè)計(jì)人員不僅要對(duì)設(shè)計(jì)階段負(fù)責(zé),應(yīng)在項(xiàng)目投標(biāo)階段介入。設(shè)計(jì)人員、勘察人員、投標(biāo)人員聯(lián)動(dòng),以產(chǎn)品化思維優(yōu)化項(xiàng)目設(shè)計(jì),例如結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)勘察資料優(yōu)化基礎(chǔ)形式,降低項(xiàng)目建造成本。
將PC構(gòu)件生產(chǎn)技術(shù)與施工建造經(jīng)驗(yàn)融入設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),結(jié)合BIM正向設(shè)計(jì)研發(fā),創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案,提升差異化競(jìng)爭(zhēng)力。設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人應(yīng)與BIM技術(shù)研發(fā)負(fù)責(zé)人、勘察負(fù)責(zé)人、施工負(fù)責(zé)人、商務(wù)經(jīng)理、生產(chǎn)經(jīng)理共同研討項(xiàng)目的建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)電設(shè)計(jì)、BIM深化設(shè)計(jì)方案,提升標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)水平,減少PC構(gòu)件種類,便于構(gòu)件生產(chǎn)、運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)裝配,縮短項(xiàng)目工期,提升效益。預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)與項(xiàng)目施工應(yīng)接受安全管理部和質(zhì)量管理部的監(jiān)督,確保PC構(gòu)件精細(xì)化生產(chǎn)和裝配。
由此,裝配式建筑EPC項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)組織應(yīng)包含BIM技術(shù)研發(fā)負(fù)責(zé)人、投標(biāo)負(fù)責(zé)人、勘察負(fù)責(zé)人、設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人、商務(wù)經(jīng)理、生產(chǎn)經(jīng)理、施工負(fù)責(zé)人、安全總監(jiān)、質(zhì)量總監(jiān)、項(xiàng)目書記及下屬部門如圖1所示,在堅(jiān)持設(shè)計(jì)先導(dǎo),部門協(xié)同的基礎(chǔ)上協(xié)作完成裝配式建筑EPC項(xiàng)目的建造任務(wù)。
圖1 EPC項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)組織架構(gòu)
裝配式建筑EPC項(xiàng)目應(yīng)避免設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工脫節(jié),將項(xiàng)目建造全過(guò)程連接為一體,各環(huán)節(jié)應(yīng)加強(qiáng)交叉管控,確保項(xiàng)目設(shè)計(jì)、PC生產(chǎn)、施工的穩(wěn)妥銜接。
裝配式建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)包含技術(shù)策劃、方案設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)、構(gòu)件加工圖設(shè)計(jì),較為復(fù)雜。設(shè)計(jì)方應(yīng)具有產(chǎn)品化思維,對(duì)項(xiàng)目建造的設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工負(fù)責(zé),在充分發(fā)揮先導(dǎo)作用的同時(shí)協(xié)調(diào)采購(gòu)、生產(chǎn)、施工,優(yōu)化設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、一體化、精細(xì)化設(shè)計(jì),并與各專業(yè)達(dá)成對(duì)BIM正向設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用的統(tǒng)一意見(jiàn),以便BIM協(xié)同模型的信息能在各建造環(huán)節(jié)被準(zhǔn)確讀取和應(yīng)用。
在技術(shù)策劃階段,應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目定位與裝配式率目標(biāo)制定項(xiàng)目策劃。各專業(yè)協(xié)同確定建筑結(jié)構(gòu)體系及基礎(chǔ)形式、建筑內(nèi)裝體系、設(shè)備管線布置方案,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、一體化的設(shè)計(jì)原則,協(xié)同建立裝配式PC構(gòu)件和部品的信息庫(kù),統(tǒng)籌制定合理的BIM設(shè)計(jì)方案。例如在常見(jiàn)的裝配式住宅項(xiàng)目中,應(yīng)策劃以面積區(qū)分的標(biāo)準(zhǔn)化套型模塊來(lái)組裝各標(biāo)準(zhǔn)層,完成建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電的BIM模塊組合,提升PC構(gòu)件及內(nèi)裝部件的標(biāo)準(zhǔn)化程度,便于PC構(gòu)件生產(chǎn)和現(xiàn)場(chǎng)裝配。
在方案設(shè)計(jì)階段,設(shè)計(jì)方根據(jù)技術(shù)策劃要求進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計(jì),并根據(jù)項(xiàng)目預(yù)制率、裝配率目標(biāo)設(shè)定預(yù)制構(gòu)件范圍和類型。預(yù)制率、裝配率要求高,則主體結(jié)構(gòu)、圍護(hù)墻、內(nèi)隔墻應(yīng)盡量選擇預(yù)制,甚至選擇全裝配裝修。而預(yù)制率及裝配率要求較低時(shí),可選擇水平構(gòu)件進(jìn)行預(yù)制。其中常見(jiàn)的疊合板預(yù)制范圍應(yīng)首選非有水房間,再選空調(diào)板、有水房間及電梯前室。但最終應(yīng)根據(jù)預(yù)制廠預(yù)制水平及施工方的裝配效率綜合確定預(yù)制的構(gòu)件類型及范圍。此外,總平面圖設(shè)計(jì)應(yīng)協(xié)同生產(chǎn)方和施工方預(yù)先考慮PC構(gòu)件運(yùn)輸、存放、吊裝要求。
在初步設(shè)計(jì)階段與施工圖設(shè)計(jì)階段,鑒于BIM正向設(shè)計(jì)計(jì)算分析不夠成熟,應(yīng)對(duì)正向設(shè)計(jì)分析數(shù)據(jù)與結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證與比較,或選擇相對(duì)保守的設(shè)計(jì)方案,確保設(shè)計(jì)的安全性。并應(yīng)與PC生產(chǎn)、施工方協(xié)同考慮PC構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化拆分需要,優(yōu)化建筑、結(jié)構(gòu)等設(shè)計(jì)方案,完成BIM結(jié)構(gòu)模型的標(biāo)準(zhǔn)化拆分。例如在最常見(jiàn)的裝配式疊合樓板拆分環(huán)節(jié),應(yīng)與構(gòu)件加工廠協(xié)商選擇模數(shù)化或等分拆分,還應(yīng)根據(jù)PC構(gòu)件生產(chǎn)及運(yùn)輸控制要求,確定板塊拆分寬度,優(yōu)化拆分方案,便于PC構(gòu)件生產(chǎn)、運(yùn)輸。此外,與施工單位協(xié)商構(gòu)件吊裝重量控制要求,確定復(fù)雜或較大構(gòu)件的拆分方案。PC構(gòu)件拆分均在BIM正向設(shè)計(jì)模型上進(jìn)行,拆分模型與建筑、結(jié)構(gòu)模型聯(lián)動(dòng),便于之后的水暖電布設(shè)及預(yù)埋。
在構(gòu)件加工圖設(shè)計(jì)階段,應(yīng)進(jìn)行鋼筋布設(shè)、碰撞檢查、預(yù)埋件預(yù)埋。鋼筋碰撞在PC加工圖設(shè)計(jì)中較為常見(jiàn),而不同設(shè)計(jì)人員有不同的調(diào)整方式,目前尚未有相關(guān)的調(diào)整標(biāo)準(zhǔn),由此可能導(dǎo)致同類PC構(gòu)件并非完全標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì),而是存在鋼筋布設(shè)細(xì)小差異,嚴(yán)重影響PC生產(chǎn)及裝配。因此,設(shè)計(jì)方應(yīng)與與PC構(gòu)件廠、施工單位協(xié)調(diào)鋼筋碰撞調(diào)整方案和預(yù)留預(yù)埋精度要求,再進(jìn)行構(gòu)件吊裝驗(yàn)算,確保PC構(gòu)件安全生產(chǎn)和裝配。
預(yù)制構(gòu)件加工廠應(yīng)在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段提前介入,向設(shè)計(jì)方和施工方說(shuō)明PC構(gòu)件生產(chǎn)質(zhì)量管理體系,PC構(gòu)件生產(chǎn)工藝、技術(shù)保證措施、模臺(tái)尺寸、起重資料等,協(xié)助設(shè)計(jì)方標(biāo)準(zhǔn)化拆分PC構(gòu)件,并根據(jù)PC構(gòu)件加工圖、結(jié)構(gòu)拆分施工模型、行業(yè)與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)精準(zhǔn)生產(chǎn)構(gòu)件,制定各類構(gòu)件制作技術(shù)方案,如套筒灌漿接頭抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)、預(yù)埋件及預(yù)留孔內(nèi)模固定、機(jī)電設(shè)備管線等固定、構(gòu)件脫模-翻轉(zhuǎn)-裝卸技術(shù)、構(gòu)件編碼標(biāo)識(shí)設(shè)計(jì)與植入方案等,為構(gòu)件生產(chǎn)常態(tài)化管理奠定基礎(chǔ),并提交給設(shè)計(jì)與施工方,便于標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)及精細(xì)化施工。
在項(xiàng)目的前期階段,充分考慮PC構(gòu)件運(yùn)輸及臨時(shí)堆放需要做好施工場(chǎng)地初步布設(shè),為項(xiàng)目的方案策劃提供參考。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工、資源保障情況協(xié)助設(shè)計(jì)部對(duì)裝配式建筑項(xiàng)目的構(gòu)件拆分及深化設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化,并提出結(jié)構(gòu)施工圖、構(gòu)件加工圖審圖要求及建議。向PC構(gòu)件廠提出PC構(gòu)件、預(yù)留孔、預(yù)埋件、芯片植入等生產(chǎn)精度及要求。在施工階段,做好施工進(jìn)度、質(zhì)量、安全管理。
裝配式建筑EPC項(xiàng)目還需PC構(gòu)件數(shù)字化生產(chǎn)、BIM施工模擬、智慧平臺(tái)管理協(xié)同應(yīng)用,方能與項(xiàng)目的BIM正向設(shè)計(jì)有效銜接,促進(jìn)項(xiàng)目的全過(guò)程建造。
引入PCMES數(shù)字化生產(chǎn)管理系統(tǒng)和3D可視化技術(shù),通過(guò)云端數(shù)據(jù)、任務(wù)驅(qū)動(dòng),促進(jìn)PC構(gòu)件自動(dòng)化生產(chǎn),避免信息孤島,降低制造成本,提升生產(chǎn)質(zhì)量。將BIM一體化模型導(dǎo)出的PC構(gòu)件信息導(dǎo)入自動(dòng)化生產(chǎn)管控端,生成PC構(gòu)件生產(chǎn)任務(wù)清單,以便分類生產(chǎn)。
借助高速移動(dòng)通訊、無(wú)線射頻等技術(shù),將正向設(shè)計(jì)BIM三維構(gòu)件模型、構(gòu)件加工圖紙、明細(xì)表和PC生產(chǎn)信息導(dǎo)入芯片中,芯片植入PC構(gòu)件,實(shí)現(xiàn)信息共享與質(zhì)量追溯,以便后期PC構(gòu)件的施工定位、運(yùn)維管理、質(zhì)量監(jiān)測(cè)。在較為關(guān)鍵的PC構(gòu)件中植入加速度、位移傳感器等裝置,便于后期提取傳感器信號(hào),識(shí)別結(jié)構(gòu)損傷區(qū)域及程度,為項(xiàng)目在工作條件下的健康監(jiān)測(cè)提供依據(jù)。
目前裝配式建造經(jīng)驗(yàn)相對(duì)較少,施工人員對(duì)于PC構(gòu)件運(yùn)輸、堆放、吊裝、裝配、灌漿、輔助處理等不夠熟悉,傳統(tǒng)書面技術(shù)交底無(wú)法全面表達(dá)建造意圖,需進(jìn)行BIM技術(shù)三維可視化交底。
裝配式建筑項(xiàng)目場(chǎng)地布置需預(yù)留PC構(gòu)件臨時(shí)堆放及吊裝場(chǎng)地,若場(chǎng)地受限,PC構(gòu)件堆放場(chǎng)地需多次調(diào)整,影響PC運(yùn)輸路線,現(xiàn)場(chǎng)施工較為復(fù)雜。因此,需利用BIM技術(shù)提前進(jìn)行場(chǎng)地布置進(jìn)行策劃,模擬運(yùn)輸車輛路線和PC構(gòu)件支撐方式,如預(yù)制墻體斜支撐、疊合板獨(dú)立支撐排布方式,避免施工過(guò)程碰撞,提升施工效率。通過(guò)BIM施工模擬可精細(xì)化模擬PC構(gòu)件連接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造處理,減少施工碰撞,有利于控制進(jìn)度時(shí)間節(jié)點(diǎn)和工期。此外,基于BIM的施工模擬精確提取施工模板、混凝土、鋼筋、支撐等工程量信息,形成明細(xì)表,便于后期工程決算。
為避免項(xiàng)目建造信息孤島,數(shù)據(jù)分散,引入中建科技智慧建造平臺(tái),數(shù)據(jù)集成,促進(jìn)信息技術(shù)與安全保質(zhì)生產(chǎn)的深度融合,形成數(shù)字化、產(chǎn)品化的智能建造模式。智慧建造平臺(tái)包含設(shè)計(jì)、采購(gòu)、生產(chǎn)、施工、運(yùn)維全過(guò)程,各階段信息交互傳遞,對(duì)施工作業(yè)人員實(shí)行實(shí)名管理,通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)施工機(jī)械進(jìn)行監(jiān)控,并實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)可視化,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督。結(jié)合BIM技術(shù),將建筑、結(jié)構(gòu)、拆分、機(jī)電信息模型在智慧建造平臺(tái)上交互流轉(zhuǎn),便于各專業(yè)及PC構(gòu)件加工廠、施工單位明確項(xiàng)目建造技術(shù)要求,提升項(xiàng)目精細(xì)化管理。通過(guò)大數(shù)據(jù)分析進(jìn)行智能預(yù)警,數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)管理調(diào)整、科學(xué)決策和指揮調(diào)度,提升項(xiàng)目建造質(zhì)量與進(jìn)度。
BIM正向設(shè)計(jì)在裝配式EPC項(xiàng)目中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)明顯,但存在運(yùn)行效率較低、計(jì)算分析誤差、構(gòu)件屬性從屬關(guān)系不明確等問(wèn)題。由此,裝配式建筑EPC項(xiàng)目組織應(yīng)進(jìn)行重構(gòu),在加強(qiáng)BIM技術(shù)研發(fā)的基礎(chǔ)上堅(jiān)持設(shè)計(jì)先導(dǎo)與部門協(xié)同,為項(xiàng)目建造多環(huán)節(jié)的深度聯(lián)系奠定基礎(chǔ)。在項(xiàng)目實(shí)施的過(guò)程中,項(xiàng)目組織應(yīng)加強(qiáng)設(shè)計(jì)各階段、PC生產(chǎn)、施工環(huán)節(jié)的交叉管控,形成決策與技術(shù)互補(bǔ)。PC生產(chǎn)與施工方應(yīng)均介入項(xiàng)目設(shè)計(jì),協(xié)同完成PC構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化拆分,促進(jìn)PC構(gòu)件的高效生產(chǎn)及精準(zhǔn)裝配。此外,項(xiàng)目組織應(yīng)引入數(shù)字化生產(chǎn)管理系統(tǒng)、3D可視化技術(shù)、BIM施工模擬技術(shù)、智慧管理平臺(tái),與BIM正向設(shè)計(jì)模型配合使用,充分發(fā)揮裝配式建筑EPC項(xiàng)目的全產(chǎn)業(yè)鏈的優(yōu)勢(shì),為之后的裝配式建筑EPC項(xiàng)目建造提供參考,促進(jìn)裝配式建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。