張國真，陳一鵬

（廣東省建筑科學(xué)研究院集團(tuán)股份有限公司 廣州 510500）

0 引言

BIM技術(shù)的發(fā)展從開始的簡單展示模型階段，經(jīng)過長時(shí)間的的演進(jìn)與蛻變，以及行業(yè)的整體推進(jìn)和響應(yīng)政府的號(hào)召以及基于政策的紅利，近年正向發(fā)展趨勢明顯。BIM技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值體現(xiàn)在工程集成化管理中，已經(jīng)成為國際上工程管理的潮流，基于BIM技術(shù)將各個(gè)參建方集合一起，通過一套標(biāo)準(zhǔn)，一組模型，一個(gè)平臺(tái)，圍繞項(xiàng)目的全生命周期，采用BIM技術(shù)進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)、運(yùn)營和維護(hù)管理，給參建各方帶來了良好的經(jīng)濟(jì)效益［1］。

目前我國的建筑業(yè)BIM應(yīng)用已經(jīng)從提倡進(jìn)入了真正的實(shí)施應(yīng)用階段，并形成了一定的應(yīng)用規(guī)模，例如BIM技術(shù)在建造或施工階段的應(yīng)用得到了廣而精的普及，同時(shí)基于BIM技術(shù)的應(yīng)用研究拓展了其本身以外的價(jià)值，如云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)的數(shù)字技術(shù)，為建造階段提供實(shí)時(shí)的建造數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)作業(yè)方式和項(xiàng)目管理的變革。

1 傳統(tǒng)基礎(chǔ)底板施工分析

在建筑業(yè)信息化、工業(yè)化的趨勢下，數(shù)字技術(shù)以及信息技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在施工建造階段得到了廣泛的應(yīng)用，而對(duì)于傳統(tǒng)的建筑業(yè)施工來說，BIM技術(shù)的蓬勃發(fā)展必定會(huì)對(duì)部分的傳統(tǒng)工藝工序帶來不一樣的管理思路。

民用建筑基礎(chǔ)地板的作業(yè)程序以及施工方案一直都是以大量投入人力為主，缺少數(shù)字化、智能化、信息化的管理手段。

傳統(tǒng)的基礎(chǔ)地板施工關(guān)鍵技術(shù)步驟有：

①施工準(zhǔn)備：技術(shù)準(zhǔn)備?施工設(shè)備準(zhǔn)備?材料準(zhǔn)備?場地現(xiàn)場布置?施工前準(zhǔn)備?環(huán)境影響準(zhǔn)備［2］；

②施工安排：工期安排?人員組織安排；

③主要施工方法：施工段劃分?施工放樣?前期施工實(shí)施?鋼筋工程?模板工程?混凝土工程；

④應(yīng)急預(yù)案：成立應(yīng)急預(yù)案小組?應(yīng)急預(yù)案物資準(zhǔn)備?交通措施準(zhǔn)備?停電防雨措施?溫度應(yīng)急預(yù)案。

此外還涉及各個(gè)分項(xiàng)的安全，質(zhì)量的控制，主控項(xiàng)目的檢驗(yàn)，安全文明施工，工程量統(tǒng)計(jì)等等。

面對(duì)如此復(fù)雜繁瑣的基礎(chǔ)底板施工，其中所要涵蓋的標(biāo)準(zhǔn)、工序、方法都需要龐大的數(shù)據(jù)來支撐，也需要各種技術(shù)交底，以及施工的部署安排；人員組織、施工管理都相當(dāng)復(fù)雜繁瑣。

基礎(chǔ)底板施工涉及多專業(yè)多、多勞動(dòng)量大、施工時(shí)間長、維修要求高、防水工作大、施工質(zhì)量控制難度大，部分工程也會(huì)出現(xiàn)工作面緊張等問題，限于前期準(zhǔn)備工作的數(shù)據(jù)不能直觀及時(shí)有效地傳遞給施工作業(yè)人員，亦或者是施工中方案的不科學(xué)，以及過程中的質(zhì)量監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)反饋不及時(shí)等等問題導(dǎo)致傳統(tǒng)的基礎(chǔ)底板施工對(duì)于以上的重難點(diǎn)，通常都難以面面俱到，例如施工段劃分不合理，大體積混凝土澆筑方法欠佳，澆搗混凝土順序有誤，場地狹小安排泵送機(jī)械位置不合理，場地平面布置不合理，工程量的統(tǒng)計(jì)不準(zhǔn)確，混凝土溫控指標(biāo)控制流于表面，養(yǎng)護(hù)不及時(shí)等等問題［3］。

2 BIM技術(shù)在基礎(chǔ)底板施工應(yīng)用優(yōu)勢

運(yùn)用BIM技術(shù)的可視化、協(xié)同性、模擬性、優(yōu)化性、可出圖性的特點(diǎn)，輔助對(duì)本項(xiàng)目的地板施工，主要有以下體現(xiàn)［4］：

⑴通過BIM可視化的特點(diǎn)，清晰地向管理人員以及作業(yè)人員傳遞項(xiàng)目信息以及設(shè)計(jì)意圖；

⑵通過BIM數(shù)據(jù)模型，導(dǎo)出施工中所需的混凝土等材料工程量，向采購部與管理人員提供精準(zhǔn)的項(xiàng)目數(shù)據(jù)；

⑶以BIM模型為依托，對(duì)場地進(jìn)行預(yù)布置，快速統(tǒng)計(jì)場地所需的場布措施工程量，并且以宏觀視角合理利用有限的施工場地［5］；

⑷通過BIM進(jìn)度模擬調(diào)整并展示施工的流水段施工順序；輔助項(xiàng)目人、料、機(jī)等安排決策。

3 BIM技術(shù)在基礎(chǔ)底板施工中的具體實(shí)施

3.1 實(shí)例概況

某項(xiàng)目位于廣州市海珠區(qū)琶洲西區(qū)，建筑面積16萬m2；地面建筑60層，13萬m2；地下5層，3萬m2。地下室使用地下連續(xù)墻施工方案，本工程基礎(chǔ)底板標(biāo)高為-22.900 m，底板厚度為850 mm、1 000 mm兩種，并采用永久巖石錨桿；基礎(chǔ)分為塔樓范圍的灌注樁，其余為筏板基礎(chǔ)（見圖1）。

圖1 項(xiàng)目基坑航拍Fig.1 Aerial of Foundation Pit

3.2 前期準(zhǔn)備

以總承包方的BIM應(yīng)用為例，BIM前期策劃具體如下：

⑴組建BIM實(shí)施團(tuán)隊(duì)

根據(jù)項(xiàng)目部管理架構(gòu)，制定BIM中心團(tuán)隊(duì)，對(duì)接現(xiàn)場管理各部門（見圖2）。

圖2 項(xiàng)目BIM應(yīng)用組織架構(gòu)Fig.2 Project BIM Application Organization Structure

BIM策劃方案編寫，結(jié)合本項(xiàng)目BIM應(yīng)用目標(biāo)以及項(xiàng)目的重難點(diǎn)、質(zhì)量、安全、文明施工、綠色施工等要求，編寫項(xiàng)目級(jí)的BIM實(shí)施方案；同時(shí)制定多專業(yè)的BIM管理制度，規(guī)范BIM成果的提交要求。

⑵確定BIM模型標(biāo)準(zhǔn)

制定項(xiàng)目統(tǒng)一模型樣板，并制定各項(xiàng)規(guī)定，包括系統(tǒng)配色要求、模型的精度、模型的命名規(guī)則、模型的編碼、以及對(duì)應(yīng)的協(xié)同平臺(tái)、各專業(yè)的提資要求等［6］。

⑶過程控制

由項(xiàng)目總工程師牽頭，BIM咨詢單位制定過程管控方案，將BIM技術(shù)與現(xiàn)場管理結(jié)合，通過BIM技術(shù)協(xié)助現(xiàn)場工作，為項(xiàng)目重點(diǎn)難點(diǎn)提前出解決方案。

3.3 應(yīng)用過程

3.3.1 圖紙校核在施工圖紙會(huì)審階段，利用BIM技術(shù)進(jìn)行各專業(yè)審核校對(duì)，提前發(fā)現(xiàn)圖紙問題，節(jié)約施工成本。

3.3.2 模型深化或創(chuàng)建

為項(xiàng)目創(chuàng)建底板的土建與機(jī)電模型，并基于BIM平臺(tái)合并所有專業(yè)，為項(xiàng)目提供深化設(shè)計(jì)成果（見圖3）。

圖3 項(xiàng)目底板BIM模型Fig.3 BIM Model of Project Floor

3.3.3 深化設(shè)計(jì)及分析

⑴技術(shù)碰撞

影響系統(tǒng)效率的因素主要有:開關(guān)損耗、控制電路功率損耗、電容ESR損耗、電感磁芯損耗和線圈損耗、電路板線上損耗輔助電源損耗等[10-11]。可采取以下方法提高變換器效率:

基于BIM的多專業(yè)碰撞檢測，解決了底板預(yù)埋管道、復(fù)雜節(jié)點(diǎn)施工指導(dǎo)。模擬大型機(jī)械施工所需工作面，解決底板施工的材料堆放指導(dǎo)和機(jī)械進(jìn)場路線規(guī)劃，為項(xiàng)目提供了實(shí)用高效的實(shí)施方案［7］。

⑵鋼管混凝土柱深化

地下室共5層，布置24根鋼管混凝土柱，截面尺寸為P1 100×16～P2 000×50，核心筒地下2層起局部布置H型鋼骨柱，截面尺寸為H600×600×50×50，鋼材材質(zhì)均為Q345B。

內(nèi)埋式鋼管混凝土柱，與人工挖孔灌注樁連接部位，鋼筋密集，數(shù)量眾多，并單根鋼管混凝土樁承臺(tái)的澆筑分3次澆筑，為本項(xiàng)目的重要節(jié)點(diǎn)之一，通過BIM可視化節(jié)點(diǎn)的交底，明確此處節(jié)點(diǎn)的鋼筋構(gòu)造，以及預(yù)留螺栓的鏈接（見圖4）。

圖4 鋼管柱連接示意圖Fig.4 Schematic Diagram of Steel Pipe Column Connection

3.3.4 工程量統(tǒng)計(jì)［8］

項(xiàng)目基礎(chǔ)底板施工過程中，根據(jù)實(shí)際進(jìn)度計(jì)劃提供工程量，為項(xiàng)目提供過程資料指導(dǎo)，為項(xiàng)目的人、料、機(jī)的周計(jì)劃和月計(jì)劃提供重要參考依據(jù)（見圖5）。

圖5 預(yù)留預(yù)埋構(gòu)件工程量統(tǒng)計(jì)Fig.5 Quantity Statistics of Reserved and Embedded Components

3.3.5 工期模擬

圖6 項(xiàng)目4D模擬示意圖Fig.6 Schematic Diagram of Project 4D Simulation

3.3.6 BIM出圖輔助施工

本項(xiàng)目底板屬于大體積混凝土，為了解決好各專業(yè)不發(fā)生碰撞，BIM團(tuán)隊(duì)把項(xiàng)目底板涉及各專業(yè)內(nèi)容匯總在一起，形成底板綜合圖。其中包含了墻柱位置、人防機(jī)電、預(yù)埋預(yù)留等，通過三維直觀表達(dá)，防止項(xiàng)目二維圖紙表達(dá)不周導(dǎo)致理解有誤，保障項(xiàng)目實(shí)施的準(zhǔn)確性

4 BIM項(xiàng)目管理平臺(tái)實(shí)施過程

4.1 平臺(tái)總體展示

本項(xiàng)目引入BIM+智慧工地決策管理平臺(tái)，基于BIM模型的項(xiàng)目管理為本地區(qū)的智慧建造提供項(xiàng)目樣板，如圖7所示。

圖7 數(shù)字項(xiàng)目平臺(tái)功能產(chǎn)品Fig.7 Functional Products of Digital Project Platform

4.2 數(shù)字工地

本項(xiàng)目全面引入智慧工地應(yīng)用（見圖8），在項(xiàng)目勞務(wù)管理、綠色環(huán)境監(jiān)控、重點(diǎn)部位監(jiān)測數(shù)據(jù)呈現(xiàn)、現(xiàn)場視頻監(jiān)控、塔吊監(jiān)控、施工電梯監(jiān)控等模塊深入應(yīng)用，項(xiàng)目管理過程中大部分?jǐn)?shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理，為項(xiàng)目施工過程提供相關(guān)數(shù)據(jù)，輔助項(xiàng)目管理決策［9］。

圖8 數(shù)字工地界面Fig.8 Digital Foundation Interface

4.3 生產(chǎn)管理

基于BIM技術(shù)的項(xiàng)目生產(chǎn)管理，集成項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃、人員安排、材料進(jìn)場、機(jī)械使用等模塊資料，在項(xiàng)目實(shí)施過程中提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，為項(xiàng)目的生產(chǎn)管理提供有效的數(shù)據(jù)支持，在項(xiàng)目例會(huì)中實(shí)現(xiàn)了無紙化，包括項(xiàng)目圖紙、報(bào)告文件等相關(guān)資料全部從平臺(tái)上調(diào)用，通過手機(jī)等終端設(shè)備也能夠隨時(shí)查閱，大大方便了項(xiàng)目管理人員，提高管理效率（見圖9）。

圖9 數(shù)字項(xiàng)目平臺(tái)生產(chǎn)模塊Fig.9 Production Module of Digital Project Platform

4.4 質(zhì)量管理

在基礎(chǔ)板施工中，采用BIM項(xiàng)目管理平臺(tái)（以下簡稱BIM平臺(tái)）規(guī)范工程建設(shè)管理過程中的質(zhì)量控制體系，控制工程各工序的投入產(chǎn)出；并結(jié)合移動(dòng)數(shù)據(jù)采集工具，確保質(zhì)量管理有事前策劃、事中控制、事后評(píng)價(jià)。施工管理人員將日常施工質(zhì)量檢查資料進(jìn)行登記上傳，如各種施工記錄、鋼筋綁扎臺(tái)賬、混凝土養(yǎng)護(hù)記錄等，確保系統(tǒng)在施工過程中對(duì)資料進(jìn)行統(tǒng)一管理和參考，并通過項(xiàng)目看板為決策提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，協(xié)助和支持項(xiàng)目現(xiàn)場施工質(zhì)量管理。

5 結(jié)論

利用數(shù)字化、信息化、可視化、可模擬化的數(shù)字技術(shù)輔助施工能夠更加清晰、明確地解決基礎(chǔ)及底板施工中復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的不清晰，施工難、部署難的問題。

用數(shù)字化管理平臺(tái)，在質(zhì)量、安全、生產(chǎn)、進(jìn)度的管控上，實(shí)時(shí)的收集相關(guān)數(shù)據(jù)，與對(duì)應(yīng)的計(jì)劃進(jìn)度，質(zhì)量目標(biāo)，生產(chǎn)目標(biāo)、安全標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比和分析，更好地更精確更快地完成施工的目標(biāo)［10］。