BIM技術(shù)在某學(xué)校EPC工程總承包項目中的應(yīng)用

文/天津市建筑設(shè)計院 向 敏 劉 振

1 項目概況

項目位于天津市某高等院校內(nèi)，建設(shè)內(nèi)容包括基礎(chǔ)實驗實訓(xùn)中心和留學(xué)生與教師公寓2棟建筑，地上最高5層，總建筑面積約5.13萬m2。其中，基礎(chǔ)實驗實訓(xùn)中心建筑面積1.93萬m2，留學(xué)生與教師公寓建筑面積3.2萬m2，BIM模型如圖1,2所示。該項目采用設(shè)計牽頭的EPC工程總承包模式，涵蓋設(shè)計、施工、采購、竣工交付等全過程，中標(biāo)單位為天津市建筑設(shè)計院，施工由該設(shè)計企業(yè)分包實施。

在項目實施前，該設(shè)計企業(yè)已開展BIM技術(shù)應(yīng)用約5年，積累了大量設(shè)計、施工的BIM技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗，并成立BIM技術(shù)中心進行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、課題研究和項目實踐工作。

在該項目建設(shè)過程中，為更好地實現(xiàn)設(shè)計、采購和施工的協(xié)同，并更高效、科學(xué)、透明地開展EPC工程總承包建設(shè)工作，工程總承包單位積極開展BIM技術(shù)應(yīng)用實踐，創(chuàng)新性地將BIM技術(shù)與EPC項目管理融合應(yīng)用于項目的全生命周期。

2 BIM技術(shù)應(yīng)用目標(biāo)

擬全過程開展BIM技術(shù)應(yīng)用，提升EPC工程總承包管理精細化、信息化與標(biāo)準(zhǔn)化管理水平和能力，實現(xiàn)信息化、智能化建造，為建設(shè)方提供三維可視化竣工運維BIM模型，同時為后續(xù)EPC工程總承包項目全面普及BIM技術(shù)應(yīng)用積累更多經(jīng)驗。

3 BIM技術(shù)策劃

在EPC工程總承包管理策劃階段，根據(jù)項目BIM技術(shù)應(yīng)用目標(biāo)，結(jié)合本項目技術(shù)特點及EPC工程總承包模式管理特點，對項目各階段的BIM應(yīng)用進行策劃，以實現(xiàn)BIM應(yīng)用與工程總承包管理的關(guān)聯(lián)與結(jié)合。

本項目工期緊、任務(wù)重，為盡可能減少推進的阻力和對各參建單位既有工作流程的影響，項目選用二維設(shè)計+BIM技術(shù)應(yīng)用模式。

本項目BIM技術(shù)采用由工程總承包項目總監(jiān)全面負(fù)責(zé)，由工程總承包企業(yè)BIM技術(shù)中心統(tǒng)一組織實施，統(tǒng)一監(jiān)督、協(xié)調(diào)管理，并直接承擔(dān)具體的BIM技術(shù)應(yīng)用，各設(shè)計、施工參建單位全面配合的模式。BIM技術(shù)應(yīng)用工作從投標(biāo)準(zhǔn)備開始，在設(shè)計階段采用伴隨式工作機制同步開展BIM技術(shù)應(yīng)用，在施工建造階段選用BIM-5D管理平臺進行工程總承包管理角度的信息化管理。各階段BIM應(yīng)用要點如下。

3.1 投標(biāo)階段

投標(biāo)階段主要配合完成項目總體策劃中關(guān)于BIM技術(shù)工作的部分，主要配合完成投標(biāo)文件中BIM技術(shù)章節(jié)的編寫、投標(biāo)完成基礎(chǔ)模型創(chuàng)建（含建筑、結(jié)構(gòu)、機電、場布、施工組織措施等）、基于BIM的經(jīng)濟目標(biāo)分析和優(yōu)化、基于BIM的施工技術(shù)措施分析和優(yōu)化（如施工組織設(shè)計動畫和圖片、重點部位施工方案模擬動畫和圖片等）及基于BIM的細部節(jié)點補充圖紙等。

3.2 設(shè)計階段

3.2.1 工作目標(biāo)

通過運用BIM技術(shù)三維可視化等優(yōu)勢，優(yōu)化、細化、深化二維設(shè)計，及時高效地將設(shè)計成果傳遞給施工管理團隊，并結(jié)合施工管理要求，補充三維模型，同時運用BIM技術(shù)進行工程量統(tǒng)計，為成本部門提供信息，提高精確度及精準(zhǔn)度，規(guī)避實施階段二次變更及超預(yù)算情況的出現(xiàn)。

3.2.2 工作內(nèi)容

中標(biāo)后及時進行需求調(diào)研，進一步完善BIM策劃并細化設(shè)計階段BIM技術(shù)應(yīng)用清單。在方案規(guī)劃審批后，根據(jù)設(shè)計進度同步創(chuàng)建BIM設(shè)計模型；配合設(shè)計完成第一階段管線綜合（非零碰撞、主要管線路由位置的綜合）；提供吊頂標(biāo)高報告、圖紙檢查報告、碰撞檢測與分析報告；模型校審提出功能及空間、結(jié)構(gòu)體系、機電系統(tǒng)等設(shè)計優(yōu)化建議；提供BIM工程量清單；創(chuàng)建施工場地布置三維模型；提供NW或其他文件格式的漫游成果文件。

3.2.3 保障措施

1）進度管理 合理安排BIM技術(shù)人員，制定每日工作安排進度計劃表，并制定統(tǒng)一規(guī)范的建模標(biāo)準(zhǔn)、模型交換標(biāo)準(zhǔn)及模型維護方案，BIM經(jīng)理要每天進行工作進度驗收，定期組織會議，并進行內(nèi)部模型審查。

2）版本管理 需對圖紙及設(shè)計材料進行信息錄入，包括記錄各專業(yè)圖紙版本、設(shè)計文件收發(fā)日期等，形成圖紙和模型臺賬，確保模型與最新版圖紙的一致性和關(guān)聯(lián)性。

3）問題反饋 圖紙優(yōu)化的建議或疑問應(yīng)以書面形式出具相應(yīng)報告，宜提供參考解決方案，及時反饋給設(shè)計經(jīng)理，重要復(fù)雜問題或節(jié)點應(yīng)組織專題會議分析討論。

3.3 實施階段

3.3.1 工作目標(biāo)

隨著工程建設(shè)逐漸深入，持續(xù)完善整體BIM實施組織團隊、BIM模型信息及技術(shù)應(yīng)用，通過基于BIM技術(shù)的項目精細化管理，實現(xiàn)項目進度、質(zhì)量、安全、成本等工程目標(biāo)。

3.3.2 工作內(nèi)容

項目施工建造實施階段主要BIM工作內(nèi)容包括：根據(jù)施工建造需深化施工現(xiàn)場臨時設(shè)施模型、土建專業(yè)深化模型（如按流水段拆分模型、補充結(jié)構(gòu)預(yù)留預(yù)埋圖、吊頂標(biāo)高圖、綜合天花圖、四面墻體圖、砌體排模等）、機電專業(yè)深化模型（如補充斷面圖等）、5D平臺信息更新和維護、工程量統(tǒng)計、重難點和復(fù)雜部位施工模擬、重點房間使用功能模擬，并按設(shè)計變更修改模型，最終提交竣工模型。

3.3.3 保障措施

1）信息反饋 若施工單位發(fā)現(xiàn)施工現(xiàn)場和BIM模型或設(shè)計圖紙出現(xiàn)誤差或與設(shè)計圖紙不符等情況應(yīng)及時反饋，BIM技術(shù)團隊和設(shè)計團隊?wèi)?yīng)及時核對，并形成書面文檔。

2）模型審核 各分包單位深化模型應(yīng)由總承包BIM技術(shù)團隊審核，必須保證總體BIM模型與各專業(yè)分包模型統(tǒng)一。

3）成果管理 實施階段，除模型和圖紙外，還要重點關(guān)注與BIM技術(shù)應(yīng)用有關(guān)的文檔類成果文件交付，如本期BIM工作內(nèi)容、本期交付的BIM模型和應(yīng)用成果、本期接收BIM指令或要求的執(zhí)行情況、下期BIM工作計劃等。

4 BIM技術(shù)應(yīng)用

4.1 設(shè)計階段

4.1.1 環(huán)境資料收集

采用無人機航拍技術(shù)，收集項目所在地周邊的地形、景觀、交通、水系、植被等環(huán)境資料，為設(shè)計優(yōu)化和全模型整合提供技術(shù)支持。

依據(jù)校方提供的整個校區(qū)的室外管網(wǎng)現(xiàn)狀資料，繪制整個校區(qū)的室外管網(wǎng)現(xiàn)狀BIM模型，為室外管網(wǎng)設(shè)計提供技術(shù)支持。

4.1.2 方案分析

采用三維分析軟件，對已有建筑方案進行性能分析，為后續(xù)優(yōu)化設(shè)計和深化設(shè)計提供科學(xué)依據(jù)，確保設(shè)計的合理性和使用的經(jīng)濟性與舒適性。

通過BIM模型和三維分析軟件的分析計算，留學(xué)生與教師公寓項目在太陽輻射、建筑外窗外表面風(fēng)壓、場地風(fēng)環(huán)境、室內(nèi)自然通風(fēng)等方面均滿足相關(guān)要求（見圖3～6），可繼續(xù)深化設(shè)計。但受建筑形體和朝向的影響，1層食堂自然采光環(huán)境不佳，需重點深化設(shè)計和優(yōu)化（見圖7）。

4.1.3 空間分析和優(yōu)化

借助BIM技術(shù)，在三維空間進行分析，對建筑進行反復(fù)剖切，可減少在二維設(shè)計中易被忽略的細節(jié)部分，提升設(shè)計精細化，提高空間利用率，樓梯深化設(shè)計如圖8所示。

4.1.4 專業(yè)協(xié)同優(yōu)化

在設(shè)計初期對走廊等管線密集位置進行管線綜合，預(yù)估并分配吊頂空間。在設(shè)計過程中，采用BIM方式進行全專業(yè)協(xié)同設(shè)計，改變傳統(tǒng)設(shè)計流程，提前進行管線綜合，設(shè)計過程中及時發(fā)現(xiàn)并避免交叉碰撞，減少后期工作量。

4.1.5 補充施工圖

在常規(guī)施工圖要求的基礎(chǔ)上，對圖紙表述不清或涉及跨層、升降板、孔洞預(yù)留等復(fù)雜區(qū)域問題，采用BIM三維圖紙形式補充出圖，發(fā)揮三維顯示較二維圖紙更清晰的優(yōu)勢（見圖9）。同時將設(shè)計模型作為交付成果，一并向后續(xù)階段傳遞，后續(xù)相關(guān)工作可基于模型討論，實時測量及更精確掌握建筑物的尺寸和空間信息。

圖3 太陽輻射模擬

圖4 建筑立面外壓分析

圖5 風(fēng)環(huán)境模擬

圖6 室內(nèi)自然通風(fēng)分析

圖7 室內(nèi)自然采光分析

圖8 樓梯深化設(shè)計

4.1.6 施工圖BIM算量

基于已有BIM模型，根據(jù)項目管理要求出具相應(yīng)的工程量清單，為概算部門提供工程量等信息，完善概算準(zhǔn)確度，減少漏項和漏量。

4.2 施工階段

4.2.1 設(shè)計模型拆分

施工階段根據(jù)設(shè)計階段BIM模型數(shù)據(jù)，按照施工建設(shè)需求對模型進行整理、拆分、深化，梳理施工所需的模型資源（見圖10）。

4.2.2 施工模型輸入

為滿足建設(shè)過程的精確模擬需求，在BIM模型中補充施工建設(shè)所需的附屬構(gòu)件，如塔式起重機、人貨電梯等。

4.2.3 施工進度模擬

用BIM模型模擬施工進度方案，并結(jié)合成本控制進行對比。尋找最佳施工進度計劃，以便更嚴(yán)密地組織施工，縮短施工周期，降低成本。

4.2.4 復(fù)雜難點模擬

利用BIM模型模擬高支模搭建過程，作為技術(shù)施工交底，有效提升交底效率，也能更好地指導(dǎo)施工（見圖11）。

圖9 軸～軸出戶管預(yù)留孔洞施工圖補充

圖10 留學(xué)生與教師公寓設(shè)計模型拆分

4.2.5 施工安全優(yōu)化

在BIM模型中加入安全防護策略方案，使模型對施工節(jié)點安全防護指導(dǎo)更精細。

4.2.6 機電專業(yè)深化與優(yōu)化

管線綜合貫穿深化設(shè)計全過程，通過BIM進行管綜協(xié)調(diào)和討論，并找出BIM工作量增加和BIM價值最大化之間的平衡點，逐步優(yōu)化管綜管理過程，提高管綜效果（見圖12）。

4.2.7 施工信息錄入

利用設(shè)計階段BIM模型數(shù)據(jù)，按照施工建設(shè)實際情況，收集圖紙數(shù)據(jù)等技術(shù)資料，對模型進行修改、深化，最終形成竣工BIM模型（見圖13）。

4.2.8 BIM-5D管控

本項目通過搭建BIM-5D平臺進行成本、進度、質(zhì)量、安全可視化管控，實現(xiàn)BIM模型的多端口（網(wǎng)頁端、計算機端、手機端）瀏覽，及時準(zhǔn)確定位施工問題點，提高解決問題效率。

基于BIM-5D平臺的進度管理，采用分區(qū)分段進度計劃管控模式，保持與現(xiàn)場實際進度的一致性與匹配性，并及時對出現(xiàn)延遲的進度進行不同顏色的預(yù)警。同時，在每周生產(chǎn)會前將本周實際完成情況與計劃完成情況運用BIM三維可視化方式進行演示，增強項目部對進度計劃的認(rèn)識。自BIM-5D管理平臺進度計劃管控上線以來，為項目部主動完成進度計劃預(yù)警4次，提升了進度計劃管控效率。

基于BIM-5D平臺的質(zhì)量、安全管理方面，可將現(xiàn)場質(zhì)量、安全等問題實時上傳至云平臺，及時進行匯總和跟蹤，形成永久性可追溯記錄，并在BIM周報上進行通報，強化各參建方的管理意識（見圖14）。

4.3 竣工交付階段

通過該項目持續(xù)性的BIM技術(shù)應(yīng)用，在各參建單位的共同努力下，形成該項目的BIM技術(shù)應(yīng)用竣工交付模型，并向使用單位進行驗收和移交。

圖11 利用BIM模型模擬高支模搭建過程

圖12 機電管線綜合與優(yōu)化

圖13 施工建造階段施工信息錄入

圖14 基于BIM-5D平臺的質(zhì)量安全管理

5 總結(jié)與展望

本項目通過BIM技術(shù)的應(yīng)用，促進了設(shè)計、采購和施工的全面協(xié)同，項目各管理者的協(xié)同、共享、合作效率進一步提高；實現(xiàn)精裝修、機電等專項設(shè)計與施工的無縫對接，減少了返工和拆改；促進了物料周轉(zhuǎn)，總體材料累計節(jié)約率達10%；并提高工作效率，加快施工進度；同時也積累了EPC工程總承包項目的BIM技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗，提高各參建方對于BIM技術(shù)應(yīng)用的認(rèn)同度。

BIM技術(shù)是總承包管理精細化的利刃，通過科學(xué)合理地運用BIM技術(shù)，EPC項目管理將會更精細、直觀、從容和自信。